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關(guān)于RTK的工作原理和精度分析

    經(jīng)常有一些客戶會打給我詢問一些有關(guān)RTK的精度問題,根據(jù)我的總結(jié),這些客戶對RTK的原理掌握不夠深刻,對一些能反映RTK精度的指標也理解不透,在此我對RTK的原理及精度簡要的闡述一下,希望能拋磚引玉,對大家有所幫助.
    RTK是實時動態(tài)測量，其工作原理可分為兩部分闡述。
    一、實時載波相位差分
    我們知道，在利用GPS進行定位時，會受到各種各樣因素的影響,為了消除這些誤差源,必須使用兩臺以上的GPS接收機同步工作.GPS靜態(tài)測量的方法是各個接收機獨立觀測，然后用后處理軟件進行差分解算。那么對于RTK測量來說，仍然是差分解算，只不過是實時的差分計算。
    也就是說，兩臺接收機（一臺基準站，一臺流動站）都在觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)，同時，基準站通過其發(fā)射電臺把所接收的載波相位信號發(fā)射出去；那么，流動站在接收衛(wèi)星信號的同時也通過其接收電臺接收基準站的電臺信號；在這兩信號的基礎(chǔ)上，流動站上的固化軟件就可以實現(xiàn)差分計算，從而地定出基準站與流動站的空間相對位置關(guān)系。在這一過程中，由于觀測條件、信號源等的影響會有誤差，即為儀器標定誤差,一般為平面1cm+1ppm，高程2cm+1ppm.  
    二、坐標轉(zhuǎn)換
    空間相對位置關(guān)系不是我們要的zui終值,因此還有一步工作就是把空間相對位置關(guān)系納入我們需要的坐標系中。GPS直接反映的是WGS-84坐標,而我們平時用的則是北京54坐標系或西安80坐標系,所以要通過坐標轉(zhuǎn)換把GPS的觀測成果變成我們需要的坐標。這個工作有多種模型可以實現(xiàn)，我們的軟件采用的是平面與高程分開轉(zhuǎn)換，平面坐標轉(zhuǎn)換采用先將GPS測得成果投影成平面坐標，再用已知控制點計算二維相似變換的四參數(shù)，高程則采用平面擬合或二次曲面擬合模型，利用已知水準點計算出該測區(qū)的待測點的高程異常，從而求出他們的高程。坐標轉(zhuǎn)換也會帶來誤差，該項誤差主要取決于已知點的精度和已知點的分布情況。
    從上可以看出，RTK的測量精度包括兩個部分，其一是GPS的測量誤差，其二是坐標轉(zhuǎn)換帶來的誤差。
    對于RTK設(shè)備來說，這兩項誤差一般都能夠反映，GPS的測量誤差在實時測量時可以從手簿上的采集軟件中看得到（HRMS 和 VRMS）.對于坐標轉(zhuǎn)換誤差來說，又可能有兩個誤差源，一是投影帶來的誤差，二是已知點誤差的傳遞。當用三個以上的平面已知點進行校正時，計算轉(zhuǎn)換四參數(shù)的同時會給出轉(zhuǎn)換參數(shù)的中誤差（北方向分量和東方向分量,必須通過控制點坐標庫進行校正才能得到)。值得注意的是，如果此時發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換參數(shù)中誤差比較大（比如，大于5cm）,而在采集點時實時顯示的測量誤差在標稱精度范圍之內(nèi)，則可以判定是已知點的問題(有可能找錯點或輸錯點)，有可能已知點的精度不夠，也有可能已知點的分布不均勻。當平面已知點只有兩個時，則只能滿足計算坐標轉(zhuǎn)換四參數(shù)的必要條件，無多余條件，也就不能給出坐標轉(zhuǎn)換的精度評定,此時，可以從查看四參數(shù)中的尺度比ρ來檢驗坐標轉(zhuǎn)換的精度，該值理想值為1，如果發(fā)現(xiàn)ρ偏離1較多（比如：|ρ-1|≧1/40000，超出了工程精度），則在保證GPS測量精度滿足要求的情況下，可判定已知點有問題。
    
    總結(jié)得到：
    為了保證RTK的高精度,有三個以上平面坐標已知點進行校正，而且點精度要均等，并要均勻分布于測區(qū)周圍,要利用坐標轉(zhuǎn)換中誤差對轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度進行評定.如果利用兩點校正,一定要注意尺度比是否接近于1.