[捷成儀器]RTK技術實際應用優劣分析及統整－捷成儀器

前言
　　RTK測量技術時下風靡全國，主要因為其測量模式和測量速度、精度比以往的測量方式有了很大的變革，下面就其在行業應用的優劣作簡要分析。

一、RTK技術的測量速度: 　　RTK技術的測量速度主要由初始化所需時間決定，初始化所需時間又由RTK技術差別（各種機型有不同的快速解算技術）、接收衛星的數量和品質、 RTK資料鏈傳輸品質等因素決定，快速解算技術越先進，在一定的高度角下接收到的衛星數量越多、品質越好，RTK資料鏈傳輸品質越高，初始化所需時間就越短。在良好的環境條件下，RTK初始化所需時間一般為幾十秒；不良環境條件下（尚滿足RTK基本工作條件），技術先進的RTK也需要幾分鐘到十幾分鐘，其他機型RTK需要幾十分鐘甚至不能測量。如美國ASHTECH生產的Z-X雙頻RTK在良好的環境條件下，初始化所需時間為2-10秒，在不良環境條件下，仍能較順利地進行RTK測量，主要是這種機型擁有先進的Z-跟蹤專利技術、快速RTK（INSTANT-RTK）技術和多路徑消減專利技術，試驗表明，即使測區內有一部分地方環境惡劣，其觀測值點位中誤差仍在? .41cm以下。南方測繪的9800RTK的初始化時間小於60秒，一般為45秒，而最新的靈銳S80的初始化為15秒左右，所以對於測量要求而言，國產和進口的儀器差別並不是很明顯。

二、RTK測量成果的品質控制: 　　研究表明，RTK確定整周模糊度的可靠性最高為95%， RTK比靜態GPS還多出一些誤差因素如資料鏈傳輸誤差等。因此，和GPS靜態測量相比，RTK測量更容易出錯，必須進行品質控制。　　

品質控制的方法主要有:

（1）已知點檢核比較法———即在布測控制網時用靜態GPS或全站儀多測出一些控制點，然後用RTK測出這些控制點的座標進行比較檢核，發現問題即採取措施改正。

（2）重測比較法———每次初始化成功後，先重測1-2個已測過的RTK點或高精度控制點，確認無誤後才進行 RTK測量。（3）電臺變頻即時檢測法———在測區內建立兩個以上基準站，每個基準站採用不同的頻率發送改正資料，流動站用變頻開關選擇性地分別接收每個基準站的改正資料從而得到兩個以上解算結果，比較這些結果就可判斷其品質高低。　　以上方法中，最可靠的是已知點檢核比較法，但控制點的數量總是有限的，所以沒有控制點的地方需要用重測比較法來檢驗測量成果，電臺變頻即時檢測法的即時性好，但它需具備一定的儀器條件。

三、RTK技術優點: 　

3.1作業效率高。在一般的地形地勢下，高品質的RTK設站一次即可測完4km半徑的測區，大大減少了傳統測量所需的控制點數量和測量儀器的“搬站”次數，僅需一人操作，在一般的電磁波環境下幾秒鐘即得一點座標，作業速度快，勞動強度低，節省了外業費用，提高了勞動效率。　　

3.2定位精度高，資料安全可靠，沒有誤差積累。只要滿足RTK的基本工作條件，在一定的作業半徑範圍內（一般為4km），RTK的平面精度和高程精度都能達到釐米級。　　

3.3降低了作業條件要求。RTK技術不要求兩點間滿足光學通視，只要求滿足“電磁波通視”，因此，和傳統測量相比，RTK技術受通視條件、能見度、氣候、季節等因素的影響和限制較小，在傳統測量看來由於地形複雜、地物障礙而造成的難通視地區，只要滿足RTK的基本工作條件，它也能輕鬆地進行快速的高精度定位作業。　

3.4RTK作業自動化、集成化程度高，測繪功能強大。RTK可勝任各種測繪內、外業。流動站利用內裝式軟體控制系統，無需人工幹預便可自動實現多種測繪功能，使輔助測量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業精度。　

3.5操作簡便，容易使用，資料處理能力強。只要在設站時進行簡單的設置，就可以邊走邊獲得測量結果座標或進行座標放樣。資料登錄、存儲、處理、轉換和輸出能力強，能方便快捷地與電腦、其他測量儀器通信。南方測繪9800、靈銳S80在基準站架設、移動站操作、手簿軟體的使用方面都比較簡單易學。

四、RTK的不足及其解決辦法: 　

4.1受衛星狀況限制。當衛星系統位置對美國是最佳的時候，世界上有些國家在某一確定的時間段仍然不能很好地被衛星所覆蓋，容易產生假值。另外，在高山峽穀深處及密集森林區，城市高樓密佈區，衛星信號被遮擋時間較長，使一天中可作業時間受限制。產生假值問題採用RTK測量成果的品質控制方法可以發現。作業時間受限制可由選擇作業時間來解決。　

4.2天空環境影響。白天中午，受電離層幹擾大，共用衛星數少，常接受不到5顆衛星，因而初始化時間長甚至不能初始化，也就無法進行測量。在南寧郊區，我們做過試驗，在同樣的條件和同樣的地點上進行RTK測量，上午11點之前和下午3：30分之後，RTK測量結果准而快，而中午時分，很難進行RTK測量。可見選擇作業時段的重要性。　　

4.3資料鏈傳輸受幹擾和限制、作業半徑比標稱距離小的問題。RTK資料鏈傳輸易受到障礙物如高大山體、高大建築物和各種高頻信號源的幹擾，在傳輸過程中衰減嚴重，嚴重影響外業精度和作業半徑。在地形起伏高差較大的山區和城鎮密樓區資料鏈傳輸信號受到限制。另外，當RTK作業半徑超過一定距離（一般為幾公里，每種機型在不同的環境又各不相同）時，測量結果誤差超限，所以RTK的實際作業有效半徑比其標稱半徑要小很多，工程實踐和專門研究都證明瞭這一點。解決這類問題的有效辦法是把基準站佈設在測區中央的最高點上。　

4.4初始化能力和所需時間問題。在山區、一般林區、城鎮密樓區等地作業時，GPS衛星信號被阻擋機會較多，容易造成失鎖，採用RTK作業時有時需要經常重新初始化。這樣測量的精度和效率都受影響。解決這類問題的辦法主要是選用初始化能力強、所需時間短的RTK機型。　

4.5高程異常問題。RTK作業模式要求高程的轉換必須精確，但我國現有的高程異常圖在有些地區，尤其是山區，存在較大誤差，在有些地區還是空白，這就使得將GPS大地高程轉換至海拔高程的工作變得相當困難，精度也不均勻。　

4.6電量不足問題。RTK耗電量較大，需要多個大容量電池、電瓶才能保證連續作業，在電力供應缺乏的偏遠作業區受到限制。　

4.7精度和穩定性問題。RTK測量的精度和穩定性都不及全站儀，特別是穩定性方面，這是由於RTK較容易受衛星狀況、天氣狀況、資料鏈傳輸狀況影響的緣故。不同品質的RTK系統，其精度和穩定性差別較大。要解決此類問題，首先要選用精度和穩定性都較好的高品質機種，然後，要在布控制點時多佈置一些“多餘 ”控制點，作為RTK測量成果品質控制的檢核點。

五、RTK的優化布測方法: 　　

5.1摸清儀器特性。通過在各種條件下反復試驗，摸清儀器各種特性，如能否達到標稱精度，在各種條件下的測量誤差和作業半徑，摸清儀器的穩定性和各種條件下的初始化能力及所耗時間等等，以便應用時得心應手。　

5.2布控制點。控制點主要佈置在制高點上用來設置基準站，以利於接收衛星信號和資料鏈信號，控制點間距離應小於RTK有效作業半徑的2/3倍。為方便對 RTK測量成果進行控制檢核和避免出現作業盲點，應在測區內環境不良地區增設一些控制點。控制點的選點還要避免無線電幹擾和多路徑效應，南方測繪的 9800天王星RTK、靈銳S80有抑制多路徑效應的技術，對於無線電和環境不良區域有相關的技術處理。　