关于RTK的工作原理和精度分析

    经常有一些客户会打给我询问一些有关RTK的精度问题,根据我的总结,这些客户对RTK的原理掌握不够深刻,对一些能反映RTK精度的指标也理解不透,在此我对RTK的原理及精度简要的阐述一下,希望能抛砖引玉,对大家有所帮助.
    RTK是实时动态测量，其工作原理可分为两部分阐述。
    一、实时载波相位差分
    我们知道，在利用GPS进行定位时，会受到各种各样因素的影响,为了消除这些误差源,必须使用两台以上的GPS接收机同步工作.GPS静态测量的方法是各个接收机独立观测，然后用后处理软件进行差分解算。那么对于RTK测量来说，仍然是差分解算，只不过是实时的差分计算。
    也就是说，两台接收机（一台基准站，一台流动站）都在观测卫星数据，同时，基准站通过其发射电台把所接收的载波相位信号发射出去；那么，流动站在接收卫星信号的同时也通过其接收电台接收基准站的电台信号；在这两信号的基础上，流动站上的固化软件就可以实现差分计算，从而地定出基准站与流动站的空间相对位置关系。在这一过程中，由于观测条件、信号源等的影响会有误差，即为仪器标定误差,一般为平面1cm+1ppm，高程2cm+1ppm.  
    二、坐标转换
    空间相对位置关系不是我们要的zui终值,因此还有一步工作就是把空间相对位置关系纳入我们需要的坐标系中。GPS直接反映的是WGS-84坐标,而我们平时用的则是北京54坐标系或西安80坐标系,所以要通过坐标转换把GPS的观测成果变成我们需要的坐标。这个工作有多种模型可以实现，我们的软件采用的是平面与高程分开转换，平面坐标转换采用先将GPS测得成果投影成平面坐标，再用已知控制点计算二维相似变换的四参数，高程则采用平面拟合或二次曲面拟合模型，利用已知水准点计算出该测区的待测点的高程异常，从而求出他们的高程。坐标转换也会带来误差，该项误差主要取决于已知点的精度和已知点的分布情况。
    从上可以看出，RTK的测量精度包括两个部分，其一是GPS的测量误差，其二是坐标转换带来的误差。
    对于RTK设备来说，这两项误差一般都能够反映，GPS的测量误差在实时测量时可以从手簿上的采集软件中看得到（HRMS 和 VRMS）.对于坐标转换误差来说，又可能有两个误差源，一是投影带来的误差，二是已知点误差的传递。当用三个以上的平面已知点进行校正时，计算转换四参数的同时会给出转换参数的中误差（北方向分量和东方向分量,必须通过控制点坐标库进行校正才能得到)。值得注意的是，如果此时发现转换参数中误差比较大（比如，大于5cm）,而在采集点时实时显示的测量误差在标称精度范围之内，则可以判定是已知点的问题(有可能找错点或输错点)，有可能已知点的精度不够，也有可能已知点的分布不均匀。当平面已知点只有两个时，则只能满足计算坐标转换四参数的必要条件，无多余条件，也就不能给出坐标转换的精度评定,此时，可以从查看四参数中的尺度比ρ来检验坐标转换的精度，该值理想值为1，如果发现ρ偏离1较多（比如：|ρ-1|≧1/40000，超出了工程精度），则在保证GPS测量精度满足要求的情况下，可判定已知点有问题。
    
    总结得到：
    为了保证RTK的高精度,有三个以上平面坐标已知点进行校正，而且点精度要均等，并要均匀分布于测区周围,要利用坐标转换中误差对转换参数的精度进行评定.如果利用两点校正,一定要注意尺度比是否接近于1.