常规RTK和网络RTK的工作原理

随着全球定位系统(GPS)技术的快速发展，相继出现了静态、快速静态等技术。但人们发现，静态和快速静态所采集的都是星历原始数据，都需要事后进行解算才能获得成果，并不能够在野外实时获得点的坐标。如果测设完成后，经内业处理发现精度不合要求的，还必须返工重测。于是出现了一种新的GPS测量方法，RTK(Real - time kinematic)即实时动态差分法。RTK技术因其精度高、实时性和高效性强，在很大程度上提高了作业质量和工作效率。而近年来，又出现了一种更为高效和先进的技术――网络RTK技术。本文介绍了常规RTK和网络RTK各自的特点、工作原理、各自优缺点，以及笔者在工作中遇到的实际问题及处理方法。

常规RTK和网络RTK的定义

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方法，是GPS测量技术与数据传输技术相结合而构成的实时定位技术。常规RTK是用户在本地架设基准站，而且对基准站进行相关设置，如果有一台移动站，就是所谓的一加一，如果一台基准站同时给N台移动站传输数据，就是所谓的一加N。网络RTK又称为多基站RTK,是近年来在传统RTK基础上结合计算机技术和通讯网络技术发展起来的一种实时动态定位技术，是在一定区域内建立多个参考站，对该地区构成网状覆盖，并进行连续跟踪观测，通过这些站点组成卫星定位观测值的网络解算，获取覆盖该地区和该时间段的RTK改正参数，从而用于该区域内网络RTK用户进行实时RTK改正的定位方式。

常规RTK和网络RTK的工作原理

在常规RTK中，基准站通过无线电传输设备(数据电台)连续把观测值和测站坐标信息一起传送给流动站，流动站通过数据链接收来自基准站的数据，同时采集GPS观测数据，根据相对定位原理，在系统内组成差分观测值进行实时差分处理，从而获取所在点的坐标、高程和精度指标。

网络RTK是多种先进技术的融合体，它结合了现代通讯技术、信息网络分发技术、计算机存储及处理技术、区域卫星定位系统误差处理技术以及现代大地测量技术。该系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。其中的用户应用系统就是通过移动GSM的GPRS(或其他无线网络)网络，把参考站数据发送到一特定IP，移动站通过网络连接到该指定IP上下载参考站数据，并与采集到的GPS观测数据进行实时差分处理。

常规RTK和网络RTK的特点

常规RTK，用户必须架设本地基准站，与之相配套，必须配置架设基准站接收机的三脚架、基座系统、数据传输设备如外置电台，电台线，电源线，发射天线以及架设发射天线的三脚架和基座系统，用户还得提前购买该区域内的已知点。在常规RTK中，GPS误差的空间相关性随参考站和移动站距离的增加而逐渐失去线性，因此在较长距离下，经过差分处理后的用户数据仍然含有很大的观测误差，从而导致定位精度的降低和无法解算载波相位的整周模糊。所以，为了保证得到满意的定位精度，传统的单机RTK的作业距离都非常有限。在定位误差方面，随着距离的增长，常规RTK的定位误差也相应增大，由于受到数据传输等问题的影响，一般最远只能在15km半径内作业。如果基准站系统的任一成员发生故障，则移动站就不能正常工作或者达不到固定解状态。但是，往往在高山或深沟处，GSM信号很弱或几乎没有信号，使用网络RTK很难得到固定解，此时用传统RTK作业会很得心应手。

与常规RTK相比，网络RTK不仅基准数据由多点的基准网提供，而且在数据传输方面和数据后处理方式有了较大的改变。用户在网络RTK中，无需架设本地基准站，在网络覆盖范围内，直接使用网络的高精度差分信息，提高了作业效率。用户在测量之前，也无需事先花大量的时间去寻找控制点或新测导线。在一定区域内，由于多种系统误差，如电离层延迟、对流层延迟和轨道误差等具有较强的相关性，利用多个基准站的观测值就可以建立区域误差模型，对区域内任意位置的误差就可以根据模型计算出来，用户用经过误差改正的观测值就能得到高精度的定位结果，所以定位精度高，结果更可靠，有效范围更广。在网络RTK中，即使某个基准站故障而不能正常工作，也不会影响工作，系统中心会自动把该故障基准站从网络中去除，并用其他基准站的数据进行补偿。网络RTK使用GPRS或CDMA通讯方式传输数据，即点对点传输，数据传输质量高，无盲点，网络覆盖范围广。但是，利用网络RTK作业，似乎总在“靠天吃饭”，似乎很被动，因为我们对整个网络中的所有成员似乎是未曾谋面，既看不到也摸不着，遇上问题，处理起来不像处理常规RTK的故障那样游刃有余。另外，网络RTK的运行受卫星运行的状态、参考站GNSS运行的状态、通信网络的状态、电力供应及接收机和中心服务器等硬件设备性能的影响。网络RTK作业主要通过通信网络与网络中心进行数据交换，通信网络的状态直接影响到网络RTK作业的效率、系统的可用性及成果的可靠性。在作业前要检查仪器本身的状态、通信模块的工作状态、检查通信费用、固件版本、软硬件的设置，检查配置集，用户名的状态，SIM卡的状态，查看作业区域的星历预报成果等，对于长时间未使用网络RTK的，需要进行实测检查。

笔者在网络RTK作业中遇到的一些问题及处理

(1)网络RTK长时间无法固定，用户无法正常登陆服务器。此时需要检查用户的网络参数、APN、用户名、密码、协议，通信设备，仪器设备，通信环境以及通信费用等。

(2)网络有连接但数据链不通。在这种情况下，应该检查网络中心授权的用户名和密码输入是否正确，大小写是否一致，IP地址、端口、节点和源列表是否与网络中心授权的一致，检查作业地区的通信网络是否稳定、网络延迟是否严重等。 (3)有时测量得到的数据质量差。当测区周边有较大的电磁场干扰源，通讯信号弱或卫星分布情况很差时，网络RTK可能会偶尔出现“伪固定”的现象，即出现三维特别是高程方向上较大的偏差，此种情况下用户务必要多测几次来进行成果检核。

结束语

综上所述，网络RTK比常规RTK有着很多方面的优势，可是网络RTK能否完全取代常规RTK呢?笔者认为，网络RTK目前受限于信号盲区及服务器限制，所以有很多不确定因素会导致意外情况致使外业测量无法正常进行，另外网络RTK一般都有3-5秒的信号延迟，不如电台传输实时性好，所以目前取代常规电台作业模式还是不现实的，但是随着通讯基础设施的改善及3G、4G网络的发展，相信肯定会取代常规RTK。