淺析rtk在數(shù)字化圖根控制測(cè)量中的

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1、第1章RTK的發(fā)展史全球定位系統(tǒng)具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點(diǎn)，是迄今最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開拓，目前已遍及國民經(jīng)濟(jì)各種部門，并開始逐步深入人們的日常生活。經(jīng)近10年我國測(cè)繪等部門的使用表明，GPS以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等顯著特點(diǎn)，贏得廣大測(cè)繪工作者的信賴，并成功地應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、工程變形監(jiān)測(cè)、資源勘察、地球動(dòng)力學(xué)等多種學(xué)科。在這些應(yīng)用中，GPS在定位技術(shù)的應(yīng)用上的發(fā)展可以分為4個(gè)階段（如下圖所示）：圖1定位技術(shù)的發(fā)展GPS定位技術(shù)的原理比較簡單：衛(wèi)

2、星向地面接收機(jī)發(fā)射帶有測(cè)距碼的載波信號(hào)，衛(wèi)星的軌道是已知的（x,y,z）,那么地面點(diǎn)在某一時(shí)刻通過對(duì)接收到的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行分析就可以得到衛(wèi)星到地面點(diǎn)的距離，那么只需要3顆衛(wèi)星就可以定出地面點(diǎn)的位置，但是接收機(jī)的時(shí)鐘是不準(zhǔn)確的，所以需要同時(shí)接收4顆衛(wèi)星的信號(hào)（4維）才能準(zhǔn)確地交會(huì)定出地面點(diǎn)的位置。由于信號(hào)在傳播過程中受到電離層，對(duì)流層，多路徑和相對(duì)論效應(yīng)等多方面的影響，以及美國SA政策（美國針對(duì)民用GPS的信號(hào)干擾政策），定位精度一直很難達(dá)到理想的情況，為了解決這些不利影響，定位技術(shù)的發(fā)展正經(jīng)歷4代的更迭。13總體說來，GPS定位可以分為相對(duì)定位和絕對(duì)定位。絕對(duì)定位也叫單點(diǎn)定位，即利用

3、GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)之間的距離觀測(cè)值直接確定用戶接收機(jī)天線在WGS－84坐標(biāo)系中相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)（地球質(zhì)心）的絕對(duì)位置。相對(duì)定位也叫差分GPS定位，即至少用兩臺(tái)GPS接收機(jī)，同步觀測(cè)相同的GPS衛(wèi)星，確定兩臺(tái)接收機(jī)天線之間的相對(duì)位置，相對(duì)定位的精度較高。第一代的GPS的絕對(duì)定位采用的是偽距單點(diǎn)定位，由于偽距的測(cè)距碼的波長長達(dá)幾十米，單點(diǎn)定位的效果很不好，一般精度只有幾十米甚至上百米，只能用在船只等導(dǎo)航用途上，現(xiàn)在的手持GPS還采用這種定位方式；采用偽距差分定位能將精度提高到十幾米到幾十米，還是不能用在測(cè)繪等領(lǐng)域當(dāng)中。此時(shí)，隨著信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，人們可以更好的分析衛(wèi)星信號(hào)中的載波，

4、載波的波長比測(cè)距碼要小得多，而且衛(wèi)星信號(hào)中的L1和L2載波（民用碼C/A碼調(diào)制在L1當(dāng)中，軍用碼P碼調(diào)制在L2當(dāng)中）的波長成倍數(shù)關(guān)系，當(dāng)遇到電離層和對(duì)流層影響時(shí)，信號(hào)延遲也成線性關(guān)系，可以幫助更好的估計(jì)誤差影響，于是產(chǎn)生了載波靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)，采用此技術(shù)，可以將相對(duì)精度提高到米級(jí)甚至分米級(jí)，若采用事后的精密星歷后處理，能將精度提高到厘米級(jí)，由此GPS技術(shù)廣泛應(yīng)用于測(cè)繪領(lǐng)域當(dāng)中。但是，載波相對(duì)定位中有一個(gè)很大的瓶頸：計(jì)算整周模糊度（即計(jì)算載波在傳播過程中的整周期的個(gè)數(shù)N）的速度很慢，當(dāng)時(shí)的算法計(jì)算量很大，一般都需要后處理。也就是說，GPS的這樣的定位技術(shù)還不能應(yīng)用到實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)定位（大

5、多數(shù)應(yīng)用都需要實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)）當(dāng)中。在此情況下，第二代定位技術(shù)產(chǎn)生了，RTK(實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài))技術(shù)。這個(gè)技術(shù)是基于新的對(duì)整周模糊度的搜索算法，這個(gè)算法能極大地減小計(jì)算量，并能很好的利用連續(xù)整周數(shù)的變化。于是RTK技術(shù)廣泛發(fā)展起來。RTK技術(shù)是在已知坐標(biāo)的點(diǎn)上假設(shè)一個(gè)基站，用戶只要使用流動(dòng)站(Rover)測(cè)量/導(dǎo)航，通過不斷地和基站通信求得流動(dòng)站和基站的相對(duì)坐標(biāo)。RTK技術(shù)的精度可以達(dá)到分米/厘米級(jí)，RTK技術(shù)使精密導(dǎo)航成為了可能。另一方面靜態(tài)相對(duì)定位由于通信的問題作用范圍還很?。ú淮笥?5公里13），對(duì)于大范圍的觀測(cè)，需要建立很龐大的控制網(wǎng)，這是極大的資源浪費(fèi)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展極大加速了GPS定

6、位技術(shù)的發(fā)展，建立數(shù)據(jù)處理和控制中心，通過網(wǎng)絡(luò)，我們能建立全國甚至全世界的GPS網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在我國的青藏高原形變控制網(wǎng)，國際IGS站網(wǎng)都屬于廣域差分?，F(xiàn)在，第二代定位技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒欤⒃谖覈餍懈鳂I(yè)中廣泛應(yīng)用，處于第二代產(chǎn)品的壯年期。第二代GPS定位技術(shù)，尤其是RTK技術(shù)，使用起來還是有許多的缺陷。例如對(duì)于大范圍地區(qū)，由于通信技術(shù)的限制，要建立許多基站的控制網(wǎng)，這是極大的浪費(fèi)。并且通信還易受到干擾，差分計(jì)算也十分繁瑣等等?，F(xiàn)階段，以網(wǎng)絡(luò)RTK為代表的第三代定位技術(shù)已經(jīng)悄然興起并蓬勃發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)RTK將廣域差分技術(shù)和傳統(tǒng)的RTK技術(shù)相結(jié)合，在GPS使用密集的地區(qū)，由政府建立控制網(wǎng)（城域

7、，省域，全國等），并通過數(shù)據(jù)中心和發(fā)射臺(tái)處理和發(fā)射差分信號(hào)，免去了用戶建立基站的煩擾。用戶只要將流動(dòng)站的GPS粗略定位坐標(biāo)(初始化值)通過GSM/GPRS傳給控制中心，控制中心根據(jù)用戶的概略坐標(biāo)和附近的合適的參考站（或虛擬參考站）差分，并求得精確坐標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)RTK的精度可以達(dá)到厘米級(jí)。美國、加拿大、日本等國家甚至建立了全國范圍的CORS（連續(xù)觀測(cè)參考站）系統(tǒng)，我國北京也已建成全市的CORS系統(tǒng)，并將在北京08奧運(yùn)發(fā)揮重要的作用。在另一方面，單點(diǎn)定位技術(shù)在一個(gè)長時(shí)間的冷淡