一、实时动态测量(RTK,Real Time Kinematic)

  RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级(1-10cm)定位精度。在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接受来自基准站的数据,还要采集GNSS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态,也可以处于运动状态。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。

  常规的GNSS测量方法,如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度,而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,是GNSS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。

  二、工作原理

  GNSS RTK技术系统用户主要包括三个部分:基准站、流动站和数据链。其作业原理是基准站接收机架设在已知或未知坐标的参考点上,连续接受所有可视GNSS卫星信号;基准站将测站点坐标、伪距观测值载波相位观测值、卫星跟踪状态和接收机工作状态等通过无线数据链发送给流动站;流动站先进行初始化,完成整周未知数的搜索求解后,进入动态作业。流动站在接收来自基准站的数据时,同步观测采集GNSS卫星载波相位数据,通过系统内差分处理求解载波相位整周模糊度,根据流动站和基准站的相关性得出流动站的平面坐标x、y和高程h。

  三、RTK技术可用于的测量工作

  (1)各种控制测量

  传统的大地测量、工程控制测量采用三角网、导线网方法来施测,不仅费工费时,还要求点间通视,而且精度分布不均匀,且在外业中无法实时获知精度状况;采用常规的GNSS静态测量、快速静态、伪动态方法,在外业测设过程中不能实时知道定位精度,如果测设完成后,回到内业处理后发现精度不合要求,还必须返测;而采用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了,而且知道观测质量如何,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几秒钟内就可以完成。

  (2)地形测图

  传统测绘地图时,一般首先要在测区建立图根控制点,然后在图根控制点上架上全站仪或经纬仪配合小平板测图;现在发展到外业用全站仪和电子手簿配合地物编码,利用大比例尺测图软件来进行测图,甚至于发展到最近的外业电子平板测图等等,都要求在测站上测四周的地形地貌等碎部点,这些碎部点都与测站通视,而且一般要求至少2-3人操作,拼图时一旦精度不符合要求就需要到外业去返测。而采用RTK时,仅需一人背着仪器在要测的地形地貌碎部点上呆上一两秒钟,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,有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)放样测量

  放样是测量的一个应用分支,它要求通过一定方法把人为设计好的点位在实地标定出来,采用常规的放样方法很多,如经纬仪交会放样,全站仪的边角放样,等等,一般要放样出一个设计点位时,往往需要来回移动目标,而且要2-3人操作,同时在放样过程中还要求点间通视良好,在生产应用上效率不是很高。有时放样中遇到困难的情况会借助于很多方法才能放样,如果采用RTK技术放样时,由于RTK在行进中不断计算测站位置、偏移量,放样就可以与设计很好地结合起来。仅需要把设计好的点位坐标输入到电子手簿中,背着GNSS接收机,它会提醒你走到要放样的位置,既迅速又方便。由于GNSS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,且只需一人操作。