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一、RTK定位原理概述

RTK測(cè)量利用的是載波相位差分GPS技術(shù)來實(shí)時(shí)定位的，正是憑借差分改正和載波相位測(cè)距兩種測(cè)量方法才使得動(dòng)態(tài)定位的精度可以達(dá)到厘米級(jí)。

差分GPS技術(shù)是利用了基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間空間的相關(guān)性來進(jìn)行差分改正的，從而將定位的誤差削弱。

標(biāo)準(zhǔn)的差分GPS原理是將基準(zhǔn)站架設(shè)在高精度的已知控制點(diǎn)上，通過基準(zhǔn)站單點(diǎn)定位確定測(cè)站的位置坐標(biāo)，然后通過實(shí)時(shí)定位測(cè)得的坐標(biāo)與控制點(diǎn)坐標(biāo)的比對(duì)，從而確定基準(zhǔn)站上的定位誤差。

但在實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高測(cè)量效率，基準(zhǔn)站通常也可以架設(shè)在未知點(diǎn)上。下文就RTK基準(zhǔn)站架設(shè)的兩種情況進(jìn)行解釋，說明其架設(shè)原理。

二、基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點(diǎn)上

差分GPS系統(tǒng)主要由四部分組成，即GPS衛(wèi)星、參考站、流動(dòng)站和通訊設(shè)備。

基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點(diǎn)上的工作流程一般是：先在具有高精度和可靠性的已知點(diǎn)上架設(shè)GPS接收機(jī)作為參考站，參考站周圍應(yīng)該視野開闊，觀測(cè)條件好，在待測(cè)點(diǎn)上架設(shè)流動(dòng)站，參考站和流動(dòng)站同時(shí)觀測(cè)衛(wèi)星。

參考站的接收機(jī)在捕捉到衛(wèi)星信號(hào)之后便開始進(jìn)行自身位置解算，然后將解算結(jié)果與已知坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，求出誤差值，然后根據(jù)坐標(biāo)誤差反求出每顆衛(wèi)星的定位誤差。

由于參考站GPS接收機(jī)無法知道流動(dòng)站接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星數(shù)量，因此參考站接收機(jī)會(huì)鎖定視野中的所有衛(wèi)星，并計(jì)算出每顆衛(wèi)星的定位誤差，然后按標(biāo)準(zhǔn)格式編制成電碼，由通訊鏈路發(fā)送給流動(dòng)站，流動(dòng)站接受到電碼后，根據(jù)自身測(cè)站所觀測(cè)到的衛(wèi)星進(jìn)行誤差改正，以獲得精確的定位結(jié)果。

三、基準(zhǔn)站假設(shè)在未知點(diǎn)上

基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點(diǎn)上時(shí)其原理比較容易理解，但是架設(shè)在未知點(diǎn)上時(shí)理解起來就稍微有點(diǎn)難度。

在坐標(biāo)系統(tǒng)已經(jīng)轉(zhuǎn)換完成之后，測(cè)區(qū)的坐標(biāo)系統(tǒng)與WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系就已經(jīng)確定了，只要接收機(jī)觀測(cè)到一個(gè)WGS-84坐標(biāo)就會(huì)立即轉(zhuǎn)換得到一個(gè)地方坐標(biāo)系坐標(biāo)值。

此時(shí)將基站架設(shè)在任意位置時(shí)，我們只需要用移動(dòng)站到高精度的控制點(diǎn)上進(jìn)行一次單點(diǎn)校正即可，這與基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)上有點(diǎn)區(qū)別。

那么為什么要在已知點(diǎn)上做單點(diǎn)校正呢？

能不能不做呢？

當(dāng)基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)上時(shí)，我們打開GPS接收機(jī)，連接好基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之后即使是不做點(diǎn)校正，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)流動(dòng)照樣可以測(cè)出測(cè)區(qū)的坐標(biāo)。

甚至可以利用點(diǎn)放樣的方法去尋找控制點(diǎn)。但是當(dāng)我們利用這種方法去放控制點(diǎn)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)放出來的位置與控制點(diǎn)實(shí)際的位置存在數(shù)米的差距。

這又是為什么呢？

出現(xiàn)這種情況的原因正是因?yàn)槲覀儧]有做點(diǎn)校正。當(dāng)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)確定了之后，GPS接收機(jī)便可以將接收到的WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到地方坐標(biāo)系中去，這就是為何我們沒有做點(diǎn)校正就可以測(cè)出測(cè)區(qū)坐標(biāo)的原因。

之所以測(cè)出來的坐標(biāo)與已知坐標(biāo)之間存在差距那是因?yàn)榱鲃?dòng)站定位過程中沒有接收到有效的差分改正信息，所以定位結(jié)果不準(zhǔn)。

當(dāng)基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)上時(shí)，基準(zhǔn)站首先會(huì)進(jìn)行單點(diǎn)定位確定一個(gè)基準(zhǔn)站的坐標(biāo)值，以此作為基準(zhǔn)站的已知坐標(biāo)，從而代替了高精度的已知坐標(biāo)。

此時(shí)，由于基準(zhǔn)站所確定的“高精度已知坐標(biāo)”與其實(shí)時(shí)定位得到的坐標(biāo)都是通過單點(diǎn)定位得到的，因此，之間存在很小的誤差，即：差分改正值很小。從而導(dǎo)致流動(dòng)站定位精度只能達(dá)到單點(diǎn)定位的精度。

基準(zhǔn)站的差分改正信息本質(zhì)上是GPS單點(diǎn)定位結(jié)果與高精度的已知控制點(diǎn)之間的差值，那么通過利用流動(dòng)站在已知控制點(diǎn)上進(jìn)行單點(diǎn)校正也可以達(dá)到上述目的。

此時(shí)，可以求出流動(dòng)站的差分改正值，也稱校正參數(shù)。然后利用校正參數(shù)對(duì)基準(zhǔn)站的位置進(jìn)行改正從而得到真正的高精度已知坐標(biāo)。此時(shí)，定位的原理就同標(biāo)準(zhǔn)RTK相同了。

因此，單點(diǎn)校正的實(shí)質(zhì)是求解基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)。但這種方法存在一定的弊端。由于基準(zhǔn)站的坐標(biāo)值是用于整個(gè)測(cè)區(qū)差分改正信息求解的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，它的精度決定了測(cè)區(qū)所有站點(diǎn)的測(cè)量精度，會(huì)對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)造成系統(tǒng)性的偏差。

然而，這種方法是利用流動(dòng)站的差分改正值來推求基準(zhǔn)站的已知坐標(biāo)的，因此基準(zhǔn)站坐標(biāo)的精度取決于校正點(diǎn)距基準(zhǔn)站之間的空間相關(guān)性。

如果，校正點(diǎn)距基準(zhǔn)站較遠(yuǎn)，校正點(diǎn)距基準(zhǔn)站之間的空間相關(guān)性會(huì)降低，從而基準(zhǔn)站坐標(biāo)的精度也會(huì)隨之降低。反之，亦然。

因此，建議基站架設(shè)在已知控制點(diǎn)的附近，周圍GPS觀測(cè)條件良好，以期取得良好的定位結(jié)果。