浅议常规rtk定位技术 及gps网络rtk技术在水运工程应用

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1、浅议常规RTK定位技术及GPS网络RTK技术在水运工程应用摘要：本文简述了RTK的基本原理和定位误差分析及其产生的原因，并介绍了RTK技术的新发展——GPS网络RTK技术的概念及其在水运工程中的应用。关键词：RTK（实时动态定位）基准站定位技术在工程测量中，不管是陆地还是水运工程，RTK定位技术都得到广泛的应用。但它的应用受到很多的限制，往往使原始数据出现系统误差，定位成果的可靠性随距离增大而下降。近年来RTK-GPS技术又有了新的进展，这就是建立在常规RTK和差分GPS上的一种新技术——多基准站RTK，又称GPS网络RTK技术。为此，本文主要对常

2、规RTK技术的基本原理、各种误差分析以及GPS网络RTK技术在水运工程应用的优势及其发展前景等予以学习交流。1.RTK的基本原理9RTK是根据GPS的相对定位概念，将一台接收机安置于己知点，即称基准站，另一台或几台接收机放置在用户移动台，如测量船、挖泥船，同步采集相同卫星的信号，基准站通过数据链实时将其载波观测值和测站坐标信息一起传送给用户移动台。利用相对定位原理，将这些观测值进行差分，削弱和消除轨道误差、钟差、大气误差等的影响，使实时定位精度大大提高。由此可见，RTK技术是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的。与其它差分不同的是，基准台传送的

3、数据是伪距和相位的原始观测值，用户移动接收机利用相对测量方法对基线求解、解算载波相位差分改正值，然后解算出待测点的坐标。2.RTK定位的准确度和可靠性RTK定位的精度（或者准确度），多数厂商的标准值，平面为：10mm+(1～2)×10-6D，高程为：15～20mm+2×10－6D。例如离基准台20Km处，定位精度：平面可望为50mm，高程为60mm。这些值是在良好条件下，即星数至少为5颗，PDOP值小，无多径效应，甚至用户接收机处于静态或准动态等条件下得出的。在实际情况中不可能有那么好的条件，何况水（海）面是一个强反射面，多路径效应十分明显，因此影

4、响RTK在水上定位准确度和可靠性的因素很多。2.1误差分析尽管常规RTK定位技术是目前最为广泛使用的测量技术之一，但它的应用受到一些误差源影响的限制，这些误差源从性质上一般可分为系统误差和偶然误差两类。系统误差包括：卫星星历误差、卫星钟误差、大气延时误差（包括电离层延时和对流层延时）以及天线相位中心变化等。偶然误差主要包括信号的多路径效应。2.1.1系统误差9（1）卫星星历误差。卫星星历分二种：一是精密星历，二是广播星历。在实践定位中通常使用广播星历。由于卫星在运动中受到各种摄动力的复杂影响，地面监控站又难以掌握作用在卫星上各种摄动力的大小及变化规

5、律，一般估计由星历计算的卫星位置的误差为20～40m。它将严重影响单点定位精度，也是精密相对定位中的重要误差来源。（2）卫星钟误差。卫星钟差反映了卫星钟与标准GPS时之间的存在偏差和漂移。这在单点绝对定位中是无法消除的，只有采用相对定位或差分定位才能予以消除。（3）大气层延时误差。大气层延时误差包括两部分延时误差，即电离层延时误差和对流层延时误差。电离层是高度位于50～1000Km之间的大气层。当电磁波信号穿过电离层时，传播速度发生变化，从而引起测距误差。此误差称之电离层延时误差。电离层延时误差具有三大特性：扩散性、互补性和瞬变性。双频接收机就是利

6、用电离层的扩散性，将L1和L2的观测值进行线性组合来消除电离层的影响。电离层对定位的影响，随时间和地点而迅速变化，即称之电离层的瞬变性。若采用性能较好的双频接收机，则基本上可以消除电离层影响。能提供±1～2m的测距精度。电离层效应与太阳黑子活动有关。9对流层是高度为40Km以下的大气层。由于大气压力、气温和湿度的变化，影响电波信号的传播速度。码和载波的观测值均受同样的时延。若采用可靠的对流层模型，有效精度可达到±1m或更高。（4）天线相位中心变化。天线的几何中心和电子相位中心一般不重合。由于天线的相位中心随着信号输入的强度和方向的变化，造成天线相位

7、中心位置的偏差，这种偏差的影响，可达到数厘米。因此，对水运工程测量中的水上动态平面定位来说，可以忽略不计。而RTK-GPS用于动态验潮时，就需要考虑其所造成的影响程度，确保潮位改正的准确度。2.1.2偶然误差多路径误差是RTK定位测量中最严重的误差。多径误差取决于天线周围的环境。多径误差一般为5cm，在高反射环境下可达20cm左右。在极端情况下，对测距的影响可达15m。对于RTK定位测量而言，会严重影响RTK定位测量的精度，甚者引起信号失锁。因此，要求特别对天线位置和高度进行选择，尤其是在测量船上。另外，为了便于对各种误差的分析与研究，往往将误差换

8、算为卫星至测站的距离，以相应的距离误差表示，称为等效距离误差。2.2GPS系统9从上述的误差分析可以看出，尽管常规RTK定