GPSRTK使用方法培训教材

RTK技术培训2010.09.04福州市GNSS综合应用培训主要内容什么是GNSS传统RTK以及仪器的操作网络RTK以及仪器的操作点校正重置当地坐标RTK精度福州市GNSS综合应用培训GNSS理论部分

GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)是全球导航卫星系统的英文缩写，它是所有全球导航卫星系统及其增强系统的集合名词，是利用全球的所有导航卫星所建立的覆盖全球的全天侯无线电导航系统。目前可供利用的全球卫星导航系统有美国的GPS和俄罗斯的GLONASS以及未来欧洲的Galileo。1.GNSS的现状及未来GNSS：福州市GNSS综合应用培训军事测绘林业农业地质电力水利交通环保气象地震石油通讯海洋城建科研院所院校医疗消防国土

4.GNSS的应用行业GNSS理论部分福州市GNSS综合应用培训

GNSS接收机OEM板卡Trimble（美国天宝）天宝Leica（瑞士莱卡）NovAtelMagellan(美国麦哲伦）AshtechTOPCON（日本拓普康）Javad

国外品牌5.国内外GNSS产品

GNSS理论部分福州市GNSS综合应用培训国内品牌华测

南方中海达易测（合众思壮）

5.国内外GNSS产品

GNSS理论部分光谱中纬博飞苏光福州市GNSS综合应用培训RTK的发展：传统的RTK技术—电台、GPRS/CDMA网络RTK技术—天宝的VRS、Leica的主辅站技术6.卫星定位技术的发展GNSS理论部分福州市GNSS综合应用培训二、传统RTK以及仪器的操作传统RTK的含义RTK的定位原理RTK数据链电台模式及具体操作网络模式及具体操作福州市GNSS综合应用培训

常规的GPS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，它采用了载波相位动态实时差分（Real-timekinematic）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。

传统RTK的含义：1.传统RTK的含义传统RTK以及仪器操作福州市GNSS综合应用培训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载体（称为流动站）上，基准站和流动站同时接收同一时间、同一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。然后将这个改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其GPS观测值，从而得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。RTK的工作原理2.传统RTK的工作原理传统RTK以及仪器操作福州市GNSS综合应用培训其中：差分的数据类型有伪距差分、坐标差分（位置差分）和载波相位差分三类。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而迅速降低。故RTK采用第三类方法RTK的观测模型为：2.传统RTK的工作原理传统RTK以及仪器操作福州市GNSS综合应用培训数据链通讯：电台模式：

3.传统RTK的数据链传统RTK以及仪器操作UHF(UltraHighFrequency)超高频率，频率300MHz-300KMHz（波长属微波：波长1M-1MM，空间波，小容量微波中继通信

）——410-430MHz/450-470MHzVHF(VeryHighFrequency)甚高频（3MHz～30MHz

属短波：波长100M-10M，空间波）——220-240MHz2.网络模式：GPRS（GeneralPacketRadioService）中文是通用分组无线业务，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务；CDMA为码分多址数字无线技术福州市GNSS综合应用培训⑴电台模式载波相位4.电台模式及具体操作传统RTK以及仪器操作基准站移动站福州市GNSS综合应用培训⑵电台模式特点作业距离一般距离为：0-28公里，特别是山区或城区传播距离就会受到影响；电台信号容易受干扰，所以要远离大功率干扰源；电台的架设对环境有非常高的要求，一般选在比较空旷，周围没有遮挡，且要基站架设的越高距离越远；对于电瓶的电量要求较高，出外业之前电瓶一定要充满或有足够的电量；4.电台模式及具体操作传统RTK以及仪器操作福州市GNSS综合应用培训⑶电台模式具体操作一、基准站的架设：对于任意架站，选择环境相对空旷的地方，地势相对较高的地方且周围没有干扰的地方架设；架设仪器，架设时，注意仪器的安装以及各种线的连接；发射天线最好远离基准站主机3米以上；4.电台模式及具体操作传统RTK以及仪器操作福州市GNSS综合应用培训二、基准站的启动：如果是自启动，则开机即可（主机搜完星后便可发射，最后电台接上电瓶，注意正负极的连接）如果用手簿去启动，具体操作如下：⑴打开测地通软件，通过蓝牙或串口线与基准站主机连接；⑵新建并保存任务；⑶在“配置”—“基准站选项”，天线高度，天线类型，测量到的位置要根据具体的情况更改，其他默认；⑷在“测量”—“启动基准站接收机”，如果是任意点架站，输入点名，点“此处”即可，如果架在已知点上则直接选择这个点坐标即可，最后点击确定。4.电台模式及具体操作传统RTK以及仪器操作⑶电台模式具体操作福州市GNSS综合应用培训自启动的设置对于自启动的方式可以通过Download（“文件下载”软件）来设置：1.首先通过数据线把主机根电脑连接上（可以是USB或者串口）；2.打开Download，连上主机后，点击“设置”①原始数据输出+自启动+Port1；正常模式+自启动+Port2正常模式+自启动+Port2+CDMA/GPRS⑴电台发射：⑵网络发射：①正常模式+自启动+Port2+CDMA/GPRS②正常模式+自启动+CDMA/GPRS3.设置完后，点击“应用”，然后断开与电脑的连接，用手簿测地通进行“接收机复位”。返回知识点福州市GNSS综合应用培训三、查看基准站是否已经正常发射查看DL3电台的电台灯是否一秒闪烁一次；注意DL3电台面板上的电压是否在跳动，发射功率越大，电压跳动的幅度也越大；如果显示“太低”，注意更换电瓶或降低发射功率；查看流动站电台灯是否闪烁，能否差分；4.电台模式及具体操作传统RTK以及仪器操作⑶电台模式具体操作福州市GNSS综合应用培训四、流动站的启动：移动站与手簿测地通通过串口线或蓝牙进行连接；移动站电台灯如果一秒钟闪烁一次表示收到电台信号，在“单点定位”的情况下，直接点“测量”—“启动移动站接收机”即可，大约十多秒后就可差分，达到固定解；固定后可进行其他测量了。注意：

在基准站正常发射时，但移动站没有信号，注意频率是否统一，对移动站进行读写频率4.电台模式及具体操作传统RTK以及仪器操作⑶电台模式具体操作福州市GNSS综合应用培训五、测量或放样：4.电台模式及具体操作传统RTK以及仪器操作⑶电台模式具体操作福州市GNSS综合应用培训X90D\X90F\X91等型号的仪器发式如下：对移动站进行读写频率⑴可直接在测地通里的“内置电台和GPRS”直接设置模式和频率；⑵也可以用手簿上的或电脑上的HCGPRS进行设置，改写频率。内置电台和GPRS手簿上的HCGPRS福州市GNSS综合应用培训1.网络通讯模式：GPRS或CDMA

Internet互联网Internet互联网GPRS/CDMA拨号上网→Internet→服务器→Internet→GPRS/CDMA拨号上网服务器5.网络模式及具体操作传统RTK以及仪器操作福州市GNSS综合应用培训外挂模块内置模块通过串口直接接入Internet互联网

基准站

流动站外挂模块内置模块手簿CF卡（手簿网络）蓝牙手机2.网络通讯方式：5.网络模式及具体操作传统RTK以及仪器操作福州市GNSS综合应用培训3.网络通讯模式特点距离远携带方便优点：缺点：

容易造成差分数据延迟2-5秒在没有手机信号的地方无法使用需要一定的费用、手机卡一般一个月都要流量100—200元费用5.网络模式及具体操作传统RTK以及仪器操作福州市GNSS综合应用培训1.要设置成自启动，模式为：①正常模式+自启动+Port2+CDMA/GPRS②正常模式+自启动+CDMA/GPRS2.对内置GPRS模块进行设置：

通过电脑上的HCGPRS进行设置通过手簿上的HCGPRS进行设置

X90D/X90F/X91也可直接在测地通里的“内置电台和GPRS”进行设置4.基准站设置—X90G/X90D/X90F/X91(内置GPRS）5.网络模式及具体操作传统RTK以及仪器操作福州市GNSS综合应用培训

1.通过计算机上的HCGPRS软件

首先在计算机上安装华测RTK软件，在计算机：开始菜单—程序—HUACERTK—工具下的HCGPRS然后把主机跟计算机连上，就可以设置了！上海华测服务器地址为：222.44.183.12UDP协议端口选9902；TCP协议端口选9901通讯协议选UDP一对多；服务器IP：222.44.183.12端口9902；APN接入点名称：CMNET；移动服务商号码：*99***1#；用户名、密码不用添；模式选基准站；PC端口号是主机与电脑连接的端口；选择X90G；原始协议不打勾（它是针对外置模块的）——最后点击全部更新或更新。具体设置：对内置GPRS模块进行设置

福州市GNSS综合应用培训2.通过手簿上的HCGPRS软件

打开手簿，可以在手簿桌面上直接双击图标，也可以通过开始菜单打开HCGPRS软件，然后进行设置。手簿HCGPRS软件1、首先通过蓝牙或数据线连上主机，点击获取参数，然后点击下脚”拼”打开软键盘,输入IP、端口和APN接入点名称，具体设置与用电脑的方式一样，参考上一页；2、点击“更新”注：HCGPRS可以从资源管理器里打开。对内置GPRS模块进行设置

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它是基于连接的协议,也就是在正式发送数据前先建立可靠连接。一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来。过程复杂，简单的说：第一次对话：A向B发送请求包“我可以与你连接吗？”第二次对话：B向A发送“同意连接”第三次对话：A向B发送“我现在与你连接接受”。在建立连接后A才可以向B发送数据，比较安全适用对数据量大的环境。

它是与TCP相对应的协议，面向非连接的协议，它不与对方建立连接，而是直接就把数据包发送过去。UDP适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境

知识点UDP（UserDataProtocol，用户数据协议）：TCP（TransmissionControlProtocol，传输控制协议）：福州市GNSS综合应用培训5.基准站设置—外置模块的设置GPS基准站主机连接线华测GPRS外置模块

外置模块的设置可以通过计算机上的HCGPRS来设置的，将模块通过串口与计算机相连，打开HCGPRS，具体的设置与内置的设置是一样的，请参考内置的具体设置。注：原始协议要打勾后，直接进入GPRS里面，直接进行设置5.网络模式及具体操作传统RTK以及仪器操作

福州市GNSS综合应用培训6.移动站的设置—外置模块的设置对于移动站的如果也用外置模块，其设置方法同上，具体参数的设置如下图，其中，基准站ID是：基准站模块的S/N号，如果是华测内置的基准站，则输入基准站主机的S/N号即可。模块设置好就直接连接到主机上，启动移动站即可。5.网络模式及具体操作传统RTK以及仪器操作

福州市GNSS综合应用培训1.测地通的具体操作—内置GPRS

对于内置的GPRS的，如果已经设置好了，开机即可自动上线并获取基准站数据，直接点启动移动站接收机即可。达到固定解后，便可开始测量。福州市GNSS综合应用培训三、网络RTK以及仪器的操作网络RTK技术CORS系统CORS系统组成网络模式及具体操作福州市GNSS综合应用培训传统RTK技术有着一定局限性,使得其在应用中受到限制,主要表现为：1.用户需要架设本地的参考站；2.误差随距离增长；3.误差增长使流动站和参考站距离受到限制，距离越远初始化时间越长；4.可靠性和可行性随距离降低。1.网络RTK技术网络RTK以及仪器操作福州市GNSS综合应用培训网络RTK技术实际上是一种多基站技术，它在处理上利用了多个参考站的联合数据。该系统不仅仅是GPS产品，而是集internet技术，无线通讯技术，计算机网络管理和GPS定位技术于一身的系统，包括，通讯控制中心，固定站，用户部分。

1.网络RTK技术网络RTK以及仪器操作1.天宝的VRS(VirtualReferenceStation)GPSnet2.莱卡的MAX(主辅站技术)（SpiderNET软件）3.拓普康的TOPnet4.华测的APIS福州市GNSS综合应用培训网络RTK的优势无需架设参考站，省去了野外工作中的值守人员和架设参考站的时间，降低了作业成本，提高了生产效率；传统“1+1”GNSS接收机真正等于2，生产效率双倍提高；不需要在四处找控制点；扩大了作业半径，网络覆盖范围内能够得到均等的精度；在CORS覆盖区域内，能够实现测绘系统和定位精度的统一，便于测量成果的系统转换和多用途处理；1.网络RTK技术网络RTK以及仪器操作福州市GNSS综合应用培训2.CORS系统网络RTK以及仪器操作连续运行参考站(cors)也称为台站网，可定义为：一个或若干个固定的、连续运行的GNSS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网(LAN／WAN)技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GNSS观测值(载波相位，伪距)，各种改正数、状态信息，以及其他有关GNSS服务项目的系统。不同的地区CORS系统采用不同的网络RTK技术：天宝VRS：深圳，北京，天津，上海，广东，成都，杭州，长沙，青岛莱卡MAX：江苏，昆明TOPCON：福州、西安、合肥、汶川福州市GNSS综合应用培训目前，国内外多CORS的研究主要集中在基础设施建设、系统自动化管理、数据采集域分发、基于网络的GNSS定位技术的开发等方面。先后出现了大量的CORS工程项目。一、其中具有代表性的全球和国家的项目包括：

⑴

IGS跟踪站网络⑵

美国NGSCORS⑶

欧洲EPN永久性连续网等二、国内主要有：

⑴中国地壳运动观测网络CMONOC⑵中国沿海无线电指向标－差分定位系统(RBN-DGPS)等项目

2.CORS系统网络RTK以及仪器操作福州市GNSS综合应用培训3.CORS系统组成网络RTK以及仪器操作参考站+控制中心+用户部分福州市GNSS综合应用培训参考站及控制中心3.CORS系统组成网络RTK以及仪器操作福州市GNSS综合应用培训CORS综合应用3.CORS系统组成网络RTK以及仪器操作福州市GNSS综合应用培训CORS流动站外挂模块—对老仪器的CORS升级手簿CF卡蓝牙手机内置模块４.网络模式及具体操作网络RTK以及仪器操作CORS流动站配置：福州市GNSS综合应用培训GPS基准站主机连接线蓝牙或蓝牙４.网络模式及具体操作网络RTK以及仪器操作CORS流动站配置图：福州市GNSS综合应用培训４.网络模式及具体操作网络RTK以及仪器操作4.1具体操作——内置GPRS⑴首先要对内置GPRS进行设置，用电脑上的HCGPRS或者手簿上的HCGPRS（设置跟前面的GPRS通讯设置基本一样；⑵手簿上测地通的操作。

注意：CORS的通讯协议要选TCP的。福州市GNSS综合应用培训电脑上的HCGPRS手簿上的HCGPRS４.网络模式及具体操作网络RTK以及仪器操作4.2具体操作——内置GPRS设置福州市GNSS综合应用培训４.网络模式及具体操作网络RTK以及仪器操作4.3具体操作——手簿测地通的操作主机开机后，打开测地通，通过蓝牙或数据线连上，打开“配置——移动站参数——内置VRS移动站，输入源列表（注意大小写）、用户名、密码等，如果下面显示”连上TCP服务端“，直接点”设置“，5秒后，如果登陆成功会有提示，然后”确定“点启动移动站接收机（对于X90D不需要点)福州市GNSS综合应用培训四、点校正1.各种坐标系统2.点校正3.重值当地坐标4.RTK的精度5.任意架站的优势福州市GNSS综合应用培训点校正1.各种主要坐标系统WGS84北京54西安80长半轴637813763782456378140扁率常用的坐标系统福州市GNSS综合应用培训1、1980西安坐标系开始定义为“1980国家大地坐标系”。1982年，经天文大地网整体平差建立，全网共48433点。属参心坐标系，

IAG-75椭球（IAG—国际大地测量学协会），长半轴

a=6378140m;扁率α=1/298.257，原点在陕西省泾阳县。

椭球定位：1．椭球短轴平行于地球地轴（由地球质心指向1968.0JYD方向）；2．起始子午面平行于格林威治天文台平均子午面；3．椭球面与似大地水准面在我国境内密合得最佳。1．各种坐标系统福州市GNSS综合应用培训2、1954年北京坐标系50年代从前苏联引入（1942年普尔科夫坐标系），未进行整体平差，属参心坐标系,

克拉索夫斯基椭球体，长半轴a=6378245m;扁率α=1/298.3。原点在普尔科夫天文台。主要缺点：1．长半轴约大了108m；2．椭球定位西高东低，东部高程异常达67m；3．不同区域接边处大地点坐标差达1～2m。

1．各种坐标系统福州市GNSS综合应用培训3、WGS-84大地坐标系美国国防部研制确定的大地坐标系，Z轴指向BIH（国际时间局）1984.0定义的协议地球极（CTP）方向，X轴指向零子午面与CTP赤道交点，Y轴与X、Z轴构成右手坐标系。长半轴

a=6378137m;扁率α=1/298.257223563。属地心坐标系，原点在地球质心。1．各种坐标系统福州市GNSS综合应用培训4、新1954年北京坐标系（新54系）

属于参心大地坐标系，椭球的几何参数同“54系”。a=6378245m；α=1/298.3

大地原点及椭球轴向同“80系”；高程基准面为1956年黄海平均高程面；点的坐标与“54系”接近，精度同“80系”

。5、独立坐标系（地方坐标系）为了减少投影变形或满足保密需要，也可使用独立（地方）坐标系，坐标原点一般在测区或城区中部，投影面多为当地平均高程面。1．各种坐标系统福州市GNSS综合应用培训高程基准1、1956年黄海高程系

水准原点设在观象山，采用1950～1956年7年的验潮结果计算的黄海平均海水面，推得水准原点高程为72.289m。2、1985国家高程基准

水准原点同1956年黄海高程系，采用1952～1979年共28年的验潮结果，并顾及了海平面18.6年的周期变化及重力异常改正，计算的黄海平均海水面，推得水准原点高程为72.260m。1．各种坐标系统福州市GNSS综合应用培训在测量中常用的高程系统有大地高系统、正高系统和正常高系统。

大地高系统是以参考椭球面为基准面的高程系统。某点的大地高是该点到通过该点的参考椭球的法线与参考椭球面的交点间的距离。大地高也称为椭球高，大地高一般用符号H表示。大地高是一个纯几何量，不具有物理意义，同一个点，在不同的基准下，具有不同的大地高。

高程系统正高系统是以大地水准面为基准面的高程系统。某点的正高是该点到通过该点的铅垂线与大地水准面的交点之间的距离，正高用符号Hɡ。正常高系统是以似大地水准面为基准的高程系统。某点的正常高是该点到通过该点的铅垂线与似大地水准面的交点之间的距离，正常高用HY，我国采用似大地水准面。1．各种坐标系统福州市GNSS综合应用培训大地水准面差距，即大地水准面到参考椭球面的距离，记为hg

hg=H–Hg高程异常，即似大地水准面到参考椭球面的距离，记为ξξ=H-HY

高程系统1．各种坐标系统福州市GNSS综合应用培训

点校正就是求出WGS-84和当地平面直角坐标系统之间的数学转换关系（转换参数）。

在工程应用中使用GPS卫星定位系统采集到的数据是WGS-84坐标系数据,而目前我们测量成果普遍使用的是以1954年北京坐标系或是地方（任意|当地）独立坐标系为基础的坐标数据。因此必须将WGS-84坐标转换到BJ-54坐标系或地方(任意)独立坐标系。点校正的含义2．点校正福州市GNSS综合应用培训把GPS坐标系统转换到我们的当地平面坐标系统包括基准转换、投影、水平&垂直平差GPS点校正WGS-84平面坐标系注：此独立坐标系是以北京54椭球为参考椭球的坐标系统。2．点校正福州市GNSS综合应用培训1、（B、L）84——（X、Y、Z）84，空间大地坐标到空间直角坐标的转换。

2、（X、Y、Z）84——（X、Y、Z）54，坐标基准的转换，即Datum转换。通常有三种转换方法：Bursa–Wolf(布尔莎模型)七参数、简化三参数、Molodensky

3、（X、Y、Z）54——（B、L）54，空间直角坐标到空间大地坐标的转换。

4、（B、L）54——（x、y）54，高斯(Gauss)投影正算。5、高斯坐标系转换为当地坐标系(独立坐标系)WGS84与当地坐标系(北京54椭球)的转换即参数转换的,具体过程：2．点校正福州市GNSS综合应用培训要使一个坐标系统和另一个坐标系统产生关系，需要一组具有这两套坐标系统下坐标的地面点。因此，就需要一组WGS-84坐标和一组当地平面坐标：北,东和高程。WGS-84当地平面坐标

2．点校正福州市GNSS综合应用培训2.点校正——直接求“四参数+高程拟合”；1.利用现有参数，如：七参数、三参数

2．点校正福州市GNSS综合应用培训WGS-84当地两个椭球间的坐标转换一般而言比较严密的是用七参数法，即X平移，Y平移，Z平移，X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K。要求得七参数就需要在一个地区需要3个以上的已知点；如果区域范围不大，最远点间的距离不大于30Km(经验值)，这可以用三参数，即X平移，Y平移，Z平移，而将X旋转，Y旋转，Z旋转，