RTK基本原理综述

1、银川天之源测绘仪器有限公司银川天之源测绘仪器有限公司2015年年终培训年年终培训顾英勇顾英勇技术服务工程师技术服务工程师概述 GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging / Global Positioning System的缩写,意为利用卫星导航进行测时和测距,以构成全球卫星定位系统。是美国国防部主要为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的需要而建立的。自1973年美国军方批准成立联合计划局开始GPS的研究工作到1993年系统建成,该工程历时20年，耗资300亿美元，成为继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大空间计划。

2、它从根本上解决了人类在地球上的导航和定位问题，在军事和工农业等领域得到了广泛的应用。给导航和定位技术带来了巨大的变化。银川天之源测绘仪器有限公司银川天之源测绘仪器有限公司GPS系统由三部分构成，分别为空间星座部分、地面监控部分、用户设备部分。空间星座和地面监控部分由美国国防部控制，用户使用GPS接收机接收卫星信号进行高精度的精密定位以及高精度的时间传递。目前，三十多颗GPS卫星已覆盖了全球，每颗卫星均在不断地向地球播发调制在两个频段上的卫星信号。在地球上任何一点，均可连续地同步观测至少4颗GPS卫星，从而保障了全球、全天候的连续地三维定位，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，全球定位系统已成

3、为美国导航技术现代化的最重要标志，并且被视为本世纪美国继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的又一重大科技成就。GPS系统的组成系统的组成GPS系统的特点系统的特点1、全球，全天候工作：能为用户提供连续，实时的三维位置，三维速度和精密时间。不受天气的影响。2、定位精度高：单机定位精度优于10米，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。3、功能多，应用广：随着人们对GPS认识的加深，GPS不仅在测量，导航，测速，测时等方面得到更广泛的应用，而且其应用领域不断扩大 依定位时的状态依定位时的状态 动态定位动态定位 静态定位静态定位 依定位模式依定位模式 绝对定位（单点定位）绝对定位（单点定位） 相对定位相

4、对定位 依定位采用的观测值依定位采用的观测值 伪距测量（伪距法定位）伪距测量（伪距法定位）(手持机）手持机） 载波相位测量载波相位测量(RTK,手持手持RTK)GPSGPS测量定位的分类测量定位的分类GPS静态测量基本流程一、测前工作一、测前工作v技术设计v测绘资料的搜集与整理v仪器的检验v踏勘、选点埋石二、测量实施 实地了解测区情况 卫星状况预报 确定作业方案 外业观测（点连式、边连式、网连式、混连式） 数据传输与转储 基线处理与质量评估 重复“确定作业方案”、“外业观测”、“数据传输转储”及“基线处理与质量评估”四步，直至完成所有GPS观测工作三、测后工作 结果分析（网平差处理与质量评估）

5、 技术总结 成果验收RTK(Real Time Kinematic)载波相位差分技术 RTK测量系统是GPS测量技术与数据传输技术构成的组合系统。高精度的GPS测量必须采用载波相位观测，RTK定位技术就是基于载波相位观测的实时动态定位技术，它能够实时快速地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。银川天之源测绘仪器有限公司银川天之源测绘仪器有限公司d12=(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2+c2(t-t01)d22=(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2+c2(t-t02)d32=(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2+c2(t-t03)d42=(x

6、4-x)2+(y4-y)2+(z4-z)2+c2(t-t04)（x1，y1，z1）卫星四XZY(x，y，z)卫星一卫星二卫星三（x2，y2，z2）（x3，y3，z3）（x4，y4，z4）4 个未知量个未知量X、Y、Z、T强调设备需最少强调设备需最少4颗星下定位颗星下定位空间后方交汇空间后方交汇银川天之源测绘仪器有限公司银川天之源测绘仪器有限公司常规常规RTKRTK定位技术定位技术 RTK定位技术是一种基于高精度载波相位观测值的实时动态差分定位技术，基准站需将自己所获得的载波相位观测值及站坐标，通过数据通信链实时播发给在其周围工作的动态用户。流动站数据处理模块使用动态差分定位的方式确定出流动站相

7、对应基准站的位置，然后根据基准站的坐标求得自己的瞬时绝对位置。传输差分示意图RTK数据链示意图RTK工作过程中的坐标转换我国所采用的平面坐标系： 1954北京坐标系 1980西安坐标系我国采用的高程基准： 1956年黄海高程系 1985国家高程基准银川天之源测绘仪器有限公司银川天之源测绘仪器有限公司不同不同(椭球椭球)坐标系的转换流程坐标系的转换流程空间直角坐标(X,Y,Z)空间直角坐标(X,Y,Z)大地坐标(B,L,H)平面直角坐标(x,y,h)当地平面坐标(x,y)大地坐标(B,L,H)平面直角坐标(x,y,h)当地平面坐标(x,y)投影反算投影正算平面转换平面转换椭球转换三参数法 定义：

8、两空间三维直角坐标系之间的平移参数、DX、DY、DZ 要求: 一个BJ-54或GJ-80坐标起算点. 环境: 主要用于精度要求不高的水上定位测量，地形测量，或只有一个已知点的情况，精度随着移动站距离的增加变大。 一般三公里内精度优于5CM。 作业方法：将基准站架设于开阔，无干扰的已知点上，设置-基准站输入已知点的当地坐标选择单点定位求解近似七参数，即可。移动站即可接收到标准的BJ-54或GJ-80坐标四参数（转换参数）高程拟合法 定义：两平面坐标系之间的平移，旋转，缩放参数 DX、DY、 要求：至少两个任意同一坐标系的坐标（通用方法） 环境：适用于普通的工程测量，工程放样 作业方法：将基准站架

9、在测区中央开阔处，移动站在窄带固定解状态下，测出两组已知点的原始坐标，手簿进行参数求解后得出所需要的地方坐标银川天之源测绘仪器有限公司银川天之源测绘仪器有限公司七换参数法 定义：两空间三维直角坐标系之间的平移，旋转、缩放、参数、DX、DY、DZ、 x、 y 、z 、 k 要求: 三个BJ-54或GJ-80坐标起算点. 环境: 主要用于精度要求较高的控制测量，地形测量，施工放样，作用范围相对较大 作业方法：将基准站架设于开阔，无干扰的已知点上，移动站在窄带固定解状态下，测出三组已知点的原始坐标，手簿进行参数求解后得出所需要的地方坐标银川天之源测绘仪器有限公司银川天之源测绘仪器有限公司不同不同(椭

10、球椭球)坐标系的转换流程坐标系的转换流程几种椭球转换模型的特点：几种椭球转换模型的特点：1.三参数法： 七参数方法的简化，只取X平移，Y平移，Z平移。只能适用于坐标轴旋转很小的两椭球间。大多运用于使用信标，SBAS差分等精度要求不高的工程。2.布尔莎七参数法： 标准的七参数方法，使用X，Y，Z平移，X，Y，Z旋转，K尺度。作用范围较大和距离较远，通常用于RTK模式或者RTD模式的WGS84到北京54和国家80的转换，已知点要三个或三个以上。3.一步法 参数形式和标准七参数一样， X，Y，Z平移，X，Y，Z旋转，K尺度 。可以一步完成WGS84到当地地方坐标系统的转换工作。也是要三个或三个以上已

11、知点。 4.四参数 使用x,y平移，a旋转，k尺度，也是RTK常用的一种作业模式，只转换平面坐标，需两个或两个以上平面已知点。若需高程，则还要提供水准点高程进行高程拟合。 注意：各参数单位的不同，尤其是k值的不同。RTK动态测量基本操作方法目前社会上生产RTK的厂家层出不穷，但是国内外目前做的相对比较好的有以下几家。国际上：最好的是天宝，其他的有拓普康、中纬、徕卡、索佳等等；国内：中海达、南方测绘、华测等，其他品牌多数都是代工生产，自己没有研发能力。虽然RTK厂家很多，但从RTK的定位原理及实际使用来说，都是一样的，只是操作界面不同而已。银川天之源测绘仪器有限公司银川天之源测绘仪器有限公司RT

12、K基本操作方法基本操作方法 1.新建项目：建立一个文件夹，所测量的所有数据都保存在该文件内，还包括所用的坐标系统，参数文件等。 2.设置GPS：包括设置基准站RTK和流动站。最终目的使得流动站RTK有固定解。 3.测量控制点：测量测区内所给的控制点。 4.求解转换参数：根据测区内控制点的个数，可以求出七参数、四参数、三参数。 5.测量或者放样。（各厂家GPS操作都类似于上面的过程。不同的是界面。）银川天之源测绘仪器有限公司银川天之源测绘仪器有限公司RTKRTK的主要应用领域的主要应用领域1、测图根点、 地形测图、 工程放样 精度均匀 工作效率高 实时显示 位置信息 导航信息2、无验潮测水深 水下地形测量随着RTK技术的出现，使得水上测量采用GPS无验潮测量方式工作成为可能。采用此种方式不仅可以避免定位系统和测深系统之