1、GPS-RTK原理原理 第一节第一节 RTK概述概述 第二节第二节 RTK系统基准站的组成和作用系统基准站的组成和作用 第三节第三节 RTK流动站的组成和作用流动站的组成和作用 第四节第四节 RTK定位测量作业流程定位测量作业流程 第五节第五节 RTK控制测量控制测量 用用RTK技术进行工程测量技术进行工程测量摄影测量控制点加密摄影测量控制点加密安徽黄山公路比较线测量安徽黄山公路比较线测量第一节 RTK概述 载波相位差分法载波相位差分法 差分法差分法:修正法修正法:将基准站采集的载波相位将基准站采集的载波相位发送给用户，进行求差解发送给用户，进行求差解算坐标。算坐标。将基准站的载波相位修正将基
2、准站的载波相位修正值发送给用户，改正用户值发送给用户，改正用户接收到的载波相位，再解接收到的载波相位，再解求坐标。求坐标。RTK（Real-Time-Kinematic）技术是）技术是GPS实时实时载波相位差分的简称。载波相位差分的简称。一、RTK的工作原理 基准站接收机基准站接收机 流动站接收机流动站接收机 GPS卫星卫星 如如图图1所示所示图图1 RTK的工作原理的工作原理1.实时差分实时差分GPS，精度为，精度为13m；2.广域实时差分广域实时差分GPS，精度为，精度为12m；3.精密差分精密差分GPS，精度为，精度为15cm；4.实时精密差分实时精密差分GPS，精度为，精度为13cm。
3、以采用值的类以采用值的类型为依据可分型为依据可分为为4类：类：RTK的观测模型为：的观测模型为：()()TttropionralcddNddd 式中：式中：为相位测量值，单位为为相位测量值，单位为m；为星站间的几何距离；为星站间的几何距离；为光速；为光速；接收机钟差；接收机钟差；卫星钟差；卫星钟差；为载波相位波长；为载波相位波长；为整周未知数；为整周未知数；为对流层折射影响；为对流层折射影响；为电离层折射影响；为电离层折射影响；为相对论效应；为相对论效应；为观测噪声参数为观测噪声参数。cTdtdNtropdiondreld()二、二、RTK的系统组成的系统组成.12 60.abcVARTKaG
4、PSbc基准站GPS接收机及接收天线1.基准站无线电数据链电台及发射天线直流电源系统的组成流动站接收机及接收天线2.流动站无线电数据链接收机及天线控制器及软件第二节第二节 RTK系统基准站的组成和作用系统基准站的组成和作用 RTK系统基准站由基准站系统基准站由基准站GPS接收机接收机及卫星接收天线、无线电数据链电台及发及卫星接收天线、无线电数据链电台及发射天线、直流电源等组成。射天线、直流电源等组成。如如图图2所示：所示：图图2 南方南方GPSRTK基准站配置图基准站配置图认识基准站接收机接收机：S/N号码：以偶数结尾。v用途：提供给移动站需要的差分解算数据。将卫星观测数据和起算坐标发送给移动
5、站。既可做基准站也可做移动站的多功能接收机。第三节第三节 RTK流动站的组成和作用流动站的组成和作用 流动站的组成如流动站的组成如图图所示所示 流动站组成：1.接收机2.手簿控制器3.对中杆4.流动站内置数据电台5.其他配件v流动站的作用：流动站的作用：v 从基准站接收到的信号由流动站的从基准站接收到的信号由流动站的UHF电台接收，流动站同时也接收相同的卫星信电台接收，流动站同时也接收相同的卫星信号，用配备的电子手簿控制器进行实时解算号，用配备的电子手簿控制器进行实时解算。第四节第四节 RTK定位测量作业流程定位测量作业流程 RTK定位测量流程如下：定位测量流程如下：1.基准站设置基准站设置
6、2.配置流动站配置流动站 3.流动站初始化流动站初始化 4.点校正点校正 5.RTK定位测量定位测量 1.配置基准站配置基准站 障碍物截至高度角小于障碍物截至高度角小于15度度 周围无大面积水域周围无大面积水域 应选在测区位置较高处应选在测区位置较高处 远离大功率电磁辐射源远离大功率电磁辐射源200米，高压线米，高压线50米米 地面点稳固地面点稳固v关机又重启v进行自测试v改变卫星截止高度角，仪器高v改变天线位置（接收机天线）v关闭或删除文件v自启动 基准站若是设置为自启动，架设好仪器开机后，无需操作，差分数据自动发送。v手簿启动 第一步 设置基准站选项【配置】【基准站选项】通常按默认配置如图
7、：广播格式：CMR+测站索引：1（可设置0-31之间的任何整数，用于区分多台基准站同时工作的情况）PDOP限制：6（当卫星分布不好，PDOP大于6时，基站不能启动）高度角：10（设置基准站接收机只跟踪高于10视域角的卫星）架设在已知点时需输入天线高、选择天线类型及量测方法。基准站启动成功后，显示基准站启动成功后，显示“成成功设置了基站！功设置了基站！”，这时电台发，这时电台发射灯也会随发送间隔闪烁。否则射灯也会随发送间隔闪烁。否则显示显示“设置基站不成功！设置基站不成功！”，需，需重新启动基准站（一般来说，用重新启动基准站（一般来说，用已知点启动时，如果输入的已知已知点启动时，如果输入的已知点
8、和单点定位相差很大时，会出点和单点定位相差很大时，会出现此情况，造成原因一般为设置现此情况，造成原因一般为设置中央子午线或所用坐标错误）。中央子午线或所用坐标错误）。2.流动站初始化流动站初始化打开数据下载软件（下载软件与接收机的连接见“附1”），进入菜单【工具】-【接收机设置】如图进行相应设置后点击应用。仪仪器器架架设设v【测量】【测量】【启动移动站接收机】【启动移动站接收机】v移动站收到差分信号后会有一个移动站收到差分信号后会有一个“单点定位单点定位”-“浮动浮动”-“固定固定”的的RTK初始化过程。初始化过程。3 点校正点校正 vGPS接收机直接测量数据是WGS-84经纬度坐标，而我们要
9、求的坐标是施工坐标（如北京54坐标），所以必须通过软件进行坐标转换参数的计算，“点校正”就是完成这一工作的主要工具。【测量】【点校正】v点击增加增加，在网格点名称网格点名称和GPS点名称点名称两项控件里分别选中已知当地平面坐标和已有或实测的WGS84坐标，校正方法选中“水平和垂直”。v重复点击增加增加，加入必要数量的校正点（要求水平精度，至少3个点；要求高程精度，至少4个点）。v点击计算计算得出校正参数，再点击确定确定完成校正。注意注意 有三个或以上控制点参与平面有三个或以上控制点参与平面“点校正点校正”后才有水平残差，后才有水平残差，水平残差一般不要大于水平残差一般不要大于0.02m；有四个
10、或以上的控制点参；有四个或以上的控制点参与垂直与垂直“点校正点校正”后才有垂直参差，垂直参差一般不要大后才有垂直参差，垂直参差一般不要大于于0.02m。.测区内仅有一个已知控制点的情况：测区内仅有一个已知控制点的情况：理论上讲，在半径为理论上讲，在半径为10km的范围内，可达到的范围内，可达到25cm左右精度。左右精度。10km如如图图所示：所示：一个已知点一个已知点.测区附近有二个已知控制点的测区附近有二个已知控制点的情况（必须为整体平差结果）：情况（必须为整体平差结果）：两个已知点两个已知点如如图图所示：所示：.测区附近有三个已知控制点的测区附近有三个已知控制点的情况（必须为整体平差结果）
11、：情况（必须为整体平差结果）：如如图图所示：所示：工作区工作区 三个已知点的工作范围三个已知点的工作范围.测区附近有四个已知点的情况测区附近有四个已知点的情况（必须为整体平差结果）：（必须为整体平差结果）：如如图图所示：所示：四个已知点的工作范围四个已知点的工作范围 工作区工作区第五节第五节 RTK控制测量控制测量 1.一般要求一般要求1）平面控制测量）平面控制测量一、二、三级控制一、二、三级控制2）高程控制）高程控制等外高程等外高程 注意：坐标，天线高精确到mm。观测状态观测状态高度角高度角15度以上度以上的卫星的卫星PDOP良好64可用56不可用6v2.控制测量实施控制测量实施v技术要求见
12、教材表技术要求见教材表6-6v每次观测前重新初始化每次观测前重新初始化v作业开始结束前均应至少检核一个点作业开始结束前均应至少检核一个点v流动站用三脚架对中、整平观测，每次观流动站用三脚架对中、整平观测，每次观测测20个历元以上个历元以上v各次测量，平面较差各次测量，平面较差4cm内内v过程中出现失锁，重新初始化。过程中出现失锁，重新初始化。思考题与习题思考题与习题v1.RTK的系统由哪几部分组成？的系统由哪几部分组成？v2.在免参考站上作业时，数据链电台的发射天线应距离在免参考站上作业时，数据链电台的发射天线应距离GPS接收天线多远，其目的是什么？为什么发射天线与电接收天线多远，其目的是什么？为什么发射天线与电台的连接电缆必须展开？台的连接电缆必须展开？v3.已知已知H1=6 m，H2=2m，则流动站在开阔地带工作的，则流动站在开阔地带工作的最远距离为多少？最远距离为多少？v4.基准站安置在已知点上或安置在未知点上有什么区别？基准站安置在已知点上或安置在未知点上有什么区别？v5.RTK定位测量时，测区内的已知控制点有什么作用？定位测量时，测区内的已知控制点有什么作用？v6.目前应用于目前应用于GPS网络网络RTK数据处理的方法有哪几种数据处理的方法有哪几种?v7.VRS系统的优势有哪些系统的优势有哪些?
