GPSRTK技术原理及应用

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科技信息 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2012年 第3期
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RTK 技术是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的。它能
实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的高精度。通过RTK 技
术能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相
位动态实时差分方法，是GPS 应用的重大里程碑，它的出现为工程放
样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效
率。
1 GPS RTK 技术原理
RTK 技术采用差分GPS 三类（位置差分、伪距差分和相位差分）
中的相位差分。这三类差分方式都是由基准站发送改正数，由流动站
接收并对其测量结果进行改正，以获得精确的定位结果，所不同的是
发送改正数的具体内容不一样，其差分定位精度也不同。前两类定位
误差的相关性会随基准站与流动站的空间距离的增加其定位精度迅
速降低，故RTK 采用第三种方法。
RTK 的工作原理是将一台接收机置于基准站上， 另一台或几台
接收机置于流动站上， 基准站和流动站同时接收同一时间相同GPS
卫星发射的信号， 基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，
得到GPS 差分改正值。然后将这个改正值及时地通过无线电数据链
电台传递给流动站以精化其GPS 观测值， 得到经差分改正后流动站
较准确的实时位置。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态。
RTK 技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，RTK 定位
时要求基准站接收机实时地把观测数据（伪距观测值，相位观测值）及
已知数据传输给流动站接收机，数据量比较大，一般都要求9600 的波
特率，这在无线电上不难实现。
2 GPS RTK 技术的优点
2．1 RTK 作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大。RTK 可胜任各
种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可
自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保
证了作业精度。
2．2 降低了作业条件要求。RTK 技术不要求两点间满足光学通视，只
要求满足“电磁波通视”和对天基本通视，因此，和传统测量相比，RTK
技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传
统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区，只要满足
RTK 的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。
2．3 定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累。不同于全站仪等仪
器，全站仪在多次搬站后，都存在误差累积的状况，搬的越多，累积越
大，而RTK 则没有，只要满足RTK 的基本工作条件，在一定的作业半
径范围内，RTK 的平面精度和高程精度都能达到厘米级。
2．4 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10km 半径左右的测区，大大减少了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，在一般的电磁波环境下几
秒钟即得一点坐标，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高
了测量效率。
2．5 操作简便、数据处理能力强。RTK 的数据输入、存储、处理、转换
和输出能力强，能方便快捷地与计算机、其它测量仪器通信。
3 GPS RTK 技术的应用
3.1 各种控制测量
采用RTK 来进行控制测量，能够实时知道定位精度，如果点位精
度要求满足了，用户就可以停止观测，并同时知道观测质量如何，这样
可以大大提高作业效率。如果把RTK 用于公路控制测量、电子线路控
制测量、水利工程控制测量、大地测量、则不仅可以大大减少人力强
度、节省费用，而且大大提高工作效率，测一个控制点在几分钟甚至于
几秒钟内就可完成。
3.2 地形测图
采用RTK 进行地形测图， 仅需一人背着仪器在要测的地形地貌
碎部点呆上一二秒种，并同时输入特征编码，通过手簿可以实时知道
点位精度，把一个区域测完后回到室内，由专业的软件接口就可以输
出所要求的地形图，这样用RTK 仅需一人操作，不要求点间通视，大
大提高了工作效率，采用RTK 配合电子手簿可以测设各种地形图，如
普通测图、铁路线路带状地形图的测设，公路管线地形图的测设，配合
测深仪可以用于测水库地形图，航海海洋测图等等。
3.3 工程放样测量
采用RTK 技术进行工程放样时， 仅需把设计好的点位坐标输入
到电子手簿中，背着GPS 接收机，它会提醒你走到要放样点的位置，
既迅速又方便，由于GPS 是通过坐标来直接放样的，而且精度很高也
很均匀，因而在外业放样中效率会大大提高，且只需一个人操作。
3.4 推广应用方向
3．4．1 双星系统（GPS+GLONASS 双系统导航定位）是GPS RTK 发展
的热点，它可接收14-20 颗卫星左右，是常规RTK 所无法比拟的，该
技术使GPS 设备具备最短时间达到厘米级精度的能力与最强的抗干
扰遮挡能力。
3．4．2 VRS（Virtual Reference Station 虚拟参考站）正在改善着RTK 定
位的质量和距离， 增强RTK 的可靠性， 并减少OTF 初始化的时间。
VRS 技术，可以在50Km 左右时使RTK 定位平面位置精度为1－2cm，
并无需设立自己的基准站。其应用领域将逐渐涵盖陆地测量、地籍测
量、航空摄影测量、GIS、设备控制、电子和煤气管道、变形监测、精准农
业、水上测量、环境应用等诸多领域。
【参考文献】
［1］余小龙，胡学奎．GPS RTK 技术的优缺点及发展前景[J]．测绘通报，2007（10）．
［2］王杰．GPS RTK 在数字地形图测绘中的应用[J]．勘察科学技术，2011（1）．
［3］聂上海，殷立琼．GPS RTK 技术在数字化地形测量上的应用实验[J]．测绘通
报，2005（3）．
［4］康红星．GPS-RTK 技术在城市控制测量中的应用[J]．工程设计与建设，2004，
1，第36 卷第1 期．
［5］[img]http://baike.baidu.com]http://baike.baidu.com[OL]．
［责任编辑：常鹏飞］
GPS RTK 技术原理及应用
左朝
（西安市学校后勤服务管理中心陕西西安710016）
【摘要】本文简要介绍了GPS RTK 的技术原理，分析了它的技术优点，对GPS RTK 技术的实际应用做了简单归纳，并指出了其应用前
景。
【关键词】GPS；RTK；原理；应用
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2014-10-1 07:24 上传

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