GPS RTK技术在城市测量中的优缺点及发展前景

摘要：介绍RTK技术的优缺点，以及RTK技术的发展前景。

关键词：GPS RTK；动态定位；前景。

中图分类号：P228.4文献标识码：A

一、 RTK定位技术介绍

实时动态（RTK）定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS技术，它是GPS测量技术发展的一个新突破，在测绘、交通、能源、城市建设等领域有着广阔的应用前景。实时动态定位技术（RTK）系统由基准站、流动站和数据链接组成，建立无线数据通讯是实时动态测量的保证，其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，流动站上的手簿根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的3维坐标和测量精度。

二、 RTK技术的优点

1． 作业效率高

在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完5km半径的测区，大大减少传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，仅需一人操作，每个放样点只需要停留1～2s，就可以完成作业。若用其进行地形图测量，每个小组每天可以完成0.8～1.5km2的地形图测绘，其精度和效率是常规测量所无法比拟的。

2.定位精度高，没有误差积累

只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为5km），RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级，且不存在误差积累。

3.全天候作业

RTK技术不要求两点间满足光学通视，只需要满足“电磁波通视和对空通视的要求”，因此和传统测量相比，RTK技术作业受限因素少，几乎可以全天候作业。

4.RTK作业自动化、集成化程度高

RTK可胜任各种测绘外业。流动站配备高效手持操作手簿，内置专业软件可自动化实现多种测绘功能，减少人为误差，保证了作业精度。

三、RTK技术的缺点

虽然GPS技术有着常规仪器所不能比拟的优点，但经过多年的工程实践证明，GPS RTK技术存在以下几个方面不足。

1.受卫星状况限制

GPS系统的总体设计方案是在1973年完成的，受当时的技术限制，总体设计方案自身存在很多不足。随着时间的推移和用户要求的日益提高，GPS卫星的空间组成和卫星信号强度都不能满足当前的需要，当卫星系统位置对美国是最佳的时候，世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖。例如在中、低维度地区每天总有两次盲区，每次20～30min,盲区时卫星几何图形结构强度低，RTK测量很难得到固定解。同时由于信号强度较弱，对空遮挡比较严重的地方GPS无法正常应用。

2.受电离层影响

白天中午，受电离层干扰大，公用卫星数少，无法取得固定解进行测量。根据我们的实际经验，每天中午12～13点，RTK测量很难得到固定解。

3.受数据链电台传输距离影响

数据链电台信号在传输过程中受外界环境影响，如高大山体、建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响外业精度和外业半径。

4.受对空通视环境影响

在山区、林区、城镇密楼区等地作业时，GPS卫星信号被阻挡机会较多，信号强度低，卫星空间结构差，容易造成失锁，重新初始化困难甚至无法完成初始化，影响正常作业。

5.受高程异常问题影响

RTK作业模式要求高程的转换必须精度，但我国现有的高程异常分布图在有些地区，尤其是山区，存在较大误差，在有些地区还是空白，这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得比较困难，精度也不均匀，影响RTK的高程测量精度。

6.不能达到100%的可靠度

RTK确定整周模糊度的可靠性为95%～99%，在稳定性方面不及全站仪，这是由于RTK较容易受卫星状况、天气状况、数据链传输状况影响的缘故。

四、RTK技术的前景

1.“GPS现代化”实现

针对GPS系统存在的问题，美国专门成立的“GPS执行委员会”和“GPS顾问委员会”专门负责GPS现代化工程，讨论GPS现代化问题，并且根据会议结果对GPS系统采取相应重大改进措施。

2.多种空间资源共享

随着中国北斗导航卫星系统的逐步建立以及俄罗斯“GLONASS”定位系统的完善和伽利略（Galileo）导航定位系统的建立，将出现多种空间资源共用的局面，联合系统将比单GPS系统表现更加卓越，RTK技术的使用范围将更广、效率将更高。

3.建设永久参考站网

连续运行的GPS参考站网是利用GNSS卫星导航定位技术，在一个城市、一个地区或一个国家根据需求按一定距离建立长年连续运行的一个或若干个固定GPS参考站，利用计算机、数据通信设备和互联网络（LAN/WAN）技术将各个参考站与数据中心组成网络，由数据中心从参考站采集数据，利用参考站网软件进行处理，然后向各种用户自动不同类型的GPS原始数据、各种类型RTK改正数据等组成的一个网络系统。这个系统能够全年365天，每天24小时连续不断地运行，全面取代常规大地测量控制网，全天候支持各种类型的GPS测量、定位、变形检测和放样作业。用户只需一台GPS接收机，进行野外作业，即可进行毫米级、厘米级、分米级、米级的准实时、实时的快速定位、事后定位或导航定位。它具有全天候、全自动、实时导航定位功能。可满足覆盖区域内各种地面、空中和水上交通工具的导航、调度、自动识别和安全监控等功能，还可以服务于高精度中短期天气状况的数值预报、变形检测等。

参考站网技术的研究和应用将会有效解决RTK有效测程、成果的可靠性和长距离数据通信等问题。

五、结束语

综上所述，RTK在实际测量过程中有很多优越的方面，同时也有些技术限制，只有了解了它的劣势所在，才能充分发挥RTK技术的优点。同时随着导航定位技术的发展，GPS RTK技术将有着广阔的应用前景，我们将拭目以待。

参考文献

[1]周忠谟，易杰军，周琪.GPS卫星测量原理及应用[M].北京：测绘出版社，2004

[2]CJJT 73-2010 卫星定位城市测量技术规范[S].