任意设基站RTK测量与传统RTK测量比较研究

文章以RTK接收机设站方式的变化为研究对象，比较了传统的基站设置方式和最新的基站设置方式，评价了最新的基站设置方式的合理性。最终通过实验分析和理论推导证明了任意设基站RTK的可行性，其精度可以满足要求，而且使用更加方便。

1 引言

RTK(Real Time Kinematic) 实时动态测量系统，它是在基准站安设一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续的观测，并将观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站。

基本思路：本设计将从RTK基准站的设置上入手，综合考虑仪器本身的性质，地形的差异，已知点的分布和气候的变化等诸多因素的影响，以实验为依托，对比任意设基站RTK测量与传统RTK测量，并从实验的数据入手，在数据的比较中找出两种设基站方法的自身所存在的优缺点，进行归纳总结。

2 RTK测量方法

2.1 传统RTK测量

将RTK基准站在位置较高、信号较好的任意位置设置，用RTK流动站到三个已知控制点上进行点矫正，求出转换参数，然后再用RTK流动站对布设好的碎部点逐个进行测量，记录观测数据，标清点号，注意点号与数据的对应。

2.2 任意设基站RTK测量

在完成传统RTK测量之后，将基准站变换位置，重新整平，不进行点矫正，而是用RTK流动站到一已知点上进行检测，确认数据误差在允许范围内后，即对碎部点进行测量并记录观测数据。

3 实验数据

3.1 传统设基站RTK测量结果(见表1)

3.2 任意设基站RTK测量结果(见表2)

表1 传统设基站RTK测量结果 表2 任意设基站RTK测量结果

3.3 实验数据处理分析

RTK测量点坐标较差

从上表的数据中可以看出，两者X方向较差绝对值最大为32mm，最小为7mm;Y方向较差绝对值最大为41mm，最小为6mm;Z方向较差绝对值最大为42mm，最小为7mm。数据中反映出来的两种RTK测量方法对同一点的测量结果并无很大差异。

4 基准站位置的变化和测量点坐标之间的关系

4.1 基准站与流动站的关系

基准站把接收到的卫星信息和基准站信息传递到流动站，流动站同时接收卫星数据和基准站传送的卫星数据，在流动站完成初始化后，把接收到的基准站信息传到控制器内，并将基准站的载波观测信号与本身接收到的载波观测信号进行差分处理，即可实时求解得出两基站间的基线值，从而求出未知点的坐标。

4.2 基准站位置的变化造成的影响

由于基准站位置发生改变，而流动站测量的碎部点的点位未发生改变，这就会使其间的基线必发生以流动站为中心的偏转，若基准站的信息不变，则这种基线的偏转势必会造成测量碎部点坐标值的改变。基准站位置的变化必然导致其传递给流动站的信息的变化，因此待测碎部点在基准站位置改变前后，由动态接收机测量的两个坐标值之间，就存在着两个变量，其内在联系，由上述这两个变量决定。

在这两个变量中，基准站位置的变化决定着基准站与流动站间基线值的变化，是影响测量点坐标值的根本因素。虽然基准站的移动，发生于碎部点测量，这时转换参数已经求完，但这还是对参数造成了影响，而基准站的移动是水平方向上和竖直方向上的移动，并未涉及到旋转和比例缩放，所以平移参数?驻X、?驻Y、?驻Z会有所改变。由于流动站是以基准站为基准，通过基准站的信息及其间的基线值为已知数据来求解其所测碎部点的坐标值，因此流动站所测碎部点坐标必然也会随着基准站有所移动，并以基准站相同的位移矢量进行偏移。

此时，第二次设基站时，到一个已知点上进行点校正的作用就凸现出来。已知点的三维坐标刚好可以对三个方向上的平移进行修正，这样参数恢复了正确，就可以进行下面的测量了。

4.3 实验数据反映的情况

从表1与表2的对比及表3的比较结果中可以看出，两种设基站方式对相同碎部点测量的较差大多分布在-20～20之间，超过4cm的较差极少，较差范围较小，波动情况相对稳定，从数据上说明了任意设基站RTK测量的可行性。

5 结束语

通过对实验数据的分析和理论上的推导，并以此为手段比较研究在这两种设基站方式下RTK测量的优缺点，并最终确定了任意设基站RTK测量的可行性和使用条件，这为以后在生产实践中决定采取何种设基站方式提供依据。

控制点圈定的实验区范围很大，但是由于人员、经费、时间、GPS电台等因素的限制，碎部点只能布设在相对狭小的范围内，而且点数也不十分的多，对实验的结果造成了一定的局限性;为了使基准站与流动站间的电台信号保持畅通，基准站设在楼顶，这使基准站的移动范围大大缩小，两种测量方法的基站位置过于接近会减小测量结果的差异性。

综上所述，任意设基站RTK测量方式的精度虽稍逊色于传统RTK测量，但是依然满足要求，而且使用起来更加方便，在实际的测量任务中，这种方法更便捷、更高效，更能发挥RTK实时动态定位的特点和优势。