Transcript 3.精密差分GPS，精度为1～5cm

《GPS测量定位技术》
主讲人:周建郑
黄河水利职业技术学院
第八章 GPS实时动态定位原理
第一节
RTK概述
第二节
RTK系统基准站的组成和作用
第三节
RTK流动站的组成和作用
第四节
RTK定位测量的外业准备工作
第五节
RTK的作业方法
第六节
GPS网络RTK技术
用RTK技术进行工程测量
摄影测量控制点加密
安徽黄山公路比较线测量
第一节 RTK概述
RTK（Real-Time-Kinematic）技术是GPS实时
载波相位差分的简称。
差分法: 将基准站采集的载波相位
{
载波相位差分法
发送给用户，进行求差解
算坐标。
修正法: 将基准站的载波相位修正
值发送给用户，改正用户
接收到的载波相位，再解
求坐标。
一、RTK的工作原理
如图8—1所示
基准站接收机
GPS卫星
流动站接收机
图8－1 RTK的工作原理
以采用值的类
型为依据可分
为4类：



1.实时差分GPS，精度为1～3m；
2.广域实时差分GPS，精度为1～2m；
3.精密差分GPS，精度为1～5cm；
4.实时精密差分GPS，精度为1～3cm。
二、RTK的系统组成
天宝RTK系统由下列两部分组成：

a.基准站GPS接收机及接收天线


1.
基准站
b.无线电数据链电台及发射天线

c.12V 60 A直流电源



RTK 系统的组成 
a.流动站GPS 接收机及接收天线

2. 流动站 b.无线电数据链接收机及天线


c.TSC1控制器及软件



第二节
RTK系统基准站的组成和作用
RTK系统基准站由基准站GPS接收机
及卫星接收天线、无线电数据链电台及发
射天线、直流电源等组成。
如图8-2所示：
图8-2 Trimble4800GPS—RTK基准站配置图
GPS－RTK作业能否顺利进行，关键的
问题是无线电数据链的稳定性和作用距离是
否满足要求。它和无线电数据链电台本身的
性能，发射天线的类型，参考站的选址，设
备的架设，环境无线电的干扰情况等有直接
的关系。
参考站发射天线和流动站接收天线之间无遮
挡信号的障碍物，这些障碍物在陆地上主要由地
形、建筑物、无线电信号发射台等；在海上则主
要是地球曲率的影响。为了尽量避免参考站设备
之间相互干扰，在作业时，大于25W的数据链电
台发射天线距离GPS接收天线至少2m，最好6m以
上；发射天线与电台的连接电缆必须展开，以免
形成新的干扰源。
为了尽量避免参考站设备之间相互干扰，
在作业时，大于25W的数据链电台发射天线距
离GPS接收天线至少2m，最好6m以上；发射天
线与电台的连接电缆必须展开，以免形成新的
干扰源。
RTK数据链无线电发射机（TRIMMRKⅡ）的工
作频率为UHF频段（400～480MHZ），当功率一定时，
发射距离随天线高度增加而增加，如下式所示：
发射距离（半径） 4.24 
（ H1 
式中： 4.24——为天宝经验值；
H1 ——电台的天线高；
H2 ——流动站的天线高；
H 2 ）（式8—1）
例：天宝4800GPS接收机使用的TRIMMRKⅡ无
线电数据链电台发射功率为25W，电台天线高为
9m，流动站的天线高为2m，试计算流动站工作的
最远距离？
解：已知H1 = 9 m，H2 = 2m，根据公式可计算出流动站在
开阔地带工作的最远距离为：
发射距离（半径） 4.24 
（ 9  2） 18.71(km)
注：该距离是在无任何遮挡物的空旷地带的理论值，实际
上要根据实地情况来确定，要留有余量，根据经验，在城
市要将电台天线架设在高楼顶上，才可能达到10公里左右
的距离。
第三节 RTK流动站的组成和作用
流动站的组成如图8—3所示
流动站的作用：
从基准站接收到的信号由流动站的UHF电
台接收，流动站同时也接收相同的卫星信号，
用配备的TSCE控制器进行实时解算。
流动站数据链电台的功率为2W，其电
源和卫星接收机共用，不需另配电池。
基准站GPS接收机与TRIMMRKⅡ电台之
间的数据传输波特率为38400，TRIMMRKⅡ电
台与流动站GPS接收机之间的数据传输波特率
为4800，流动站中的UHF数据链电台与流动站
GPS接收机之间的数据传输波特率为38400。
图8-3
数据链传输的波特率关系
为了保证流动站的测量精度和可靠性，应在整
个测区选择高精度的控制点进行检测校对，选择的
控制点应有代表性，均匀地分布在整个测区。
1.基准站可以安置在已知点上，也可以不安置
在已知点上。若安置在已知点上，则输入已知点的
坐标，进行坐标的转换（WGS—84转换成BJ54或
其它坐标系）。
2. 基准站若安置在未知点上（在城市测量中，
有时为了控制更远和更大的范围，根据RTK的特点，
可将基准站架设在没有控制点的高楼顶上），在启
动基准站时，则需输入该点的WGS—84坐标，进
行坐标的转换（WGS—84转换成BJ54或其它坐标
系）。求得WGS—84坐标的方法是：开机后，在
TSCE控制器上经 经过初始化操作后，显示一软键
here （译成汉语为“这里”），直接按该键即可
求得该点的WGS—84坐标。
3.虽然RTK定位测量的基准站可以不放在已
知点上，但测区内还必须有已知控制点，而且定
位测量的精度和已知控制点的等级和个数有关，
在安置好基准站并启动流动站后，必须用流动站
分别到已知点上进行定位测量，以求得该点坐标，
然后与该点的原有坐标相比，求出其差值，若差
值很小（根据工程性质定），则不需改正，否则，
必须将该点的原有坐标输入到TSCE控制器中，进
行改正。
①.测区内仅有一个已知控制点的情况：
如图8—4所示：
10km
图8-4 一个已知点
理论上讲，在半径为10km
的范围内，可达到2～5cm
左右精度。
②. 测区附近有二个已知控制点的
情况（必须为整体平差结果）：
如图8—5所示：
图8-5 两个已知点
③. 测区附近有三个已知控制点的
情况（必须为整体平差结果）：
如图8—6所示：
工作区
图8-6 三个已知点的工作范围
④. 测区附近有四个已知点的情况
（必须为整体平差结果）：
如图8—7所示：
工作区
图8-7 四个已知点的工作范围
第四节 RTK定位测量的外业准备工作
RTK定位测量外业准备的过程如下：
1.外业踏勘
2.收集资料
3.制定观测计划
4.星历预报
5.器材准备
6. 运输工具
第五节 RTK的作业方法
RTK定位测量实施的具体方法如下：
一.架设基准站
将基准站GPS接收机安置在开阔的地方，架
设脚架、安置基座和卫星天线，对中整平，用天
线高量尺在天线相隔120°的三个位置量取天线
高，并记录，如图8－7所示。
图8-9 基准站GPS接
收机安置和量取天线高
按on/off键，打开TSCE控制器，则自动调用主菜单，
选择Files(文件)来建立新工程如下：
1.建立新工程：给工程起一个文件名，如当地的地名或
工程名；
2.选择工程管理（Job management）并确认；若测量
手簿中已有的工程则显示其名称，若测量手簿中没有工
程名，就选中New（F1）输入工程名后确认；
3.在选择坐标系统窗口中选用手工键入参数
（Key in parameter）；
4.在键入参数窗口中选设置投影参数
（Projection）；
选择投影：
选择横轴墨卡托投影：
5.在输入椭球参数窗口中选：
键入当地的投影参数：
键入当地的投影参数：
6.在键入参数窗口中再选输入转换参数，有三种情况：
选择基准转换
选择三参数
键入基准转换的参数
二.启动基准站
在TSCE控制器中点击Survey（测量）图标，进入测量方式菜单。
①在（Survey Styles）测量工作方式菜单中选Trimble RTK（实时动态）。
②在（Survey）测量菜单中选Start base receiver（启动基准站接收机）。
三. 启动流动站
将TSCE控制器上的电缆插头插入流动站GPS接收
机的插口，在（Survey）测量菜单中选Start Survey
（开始测量）也称启动流动站。此时在TSCE控制器
的窗口下部即显示如下画面：
图8-10
TSC1控制器显示的有关图形
四. 开始测量，可以分为几种形式：
（1）测量点（Measure points）
（2）连续的碎部点的采集（Continuous topo）
在“测量”菜单下选“连续地形点”，显
示：
（3）放样（Stakeout）
①点的放样
②直线的放样
③路的放样
①点的放样
将光标移至点，回车，显示：
放样/点
无点
增加
F1
按F1（控制器内数据库的点
增加到“放样点”菜单中），
显示
选“从列表中选”，为了选择所要放样的点，按
下F5后就会在点左边出现一个“√”，那么这个点就增
加到“放样”菜单中，按回车，返回“放样点”菜单，
选择要放样的点，回车，显示如下图（其中之一）。
两个图可以通过F5来转换，根据你的需要而选择。
当你的当前位置很接近放样点时，就会有下图显示：
◎表示杆所在位置，“+”表示放样点位置，此时按下F2进入精确放样
模式，直至出现“＋”与“◎”重合，放样完成，然后按两下F1，测量
3至5秒，按F1存贮此点，再按F1就可以放样其它点。
第六节 GPS网络RTK技术
一、概述
GPS网络RTK技术的出现，代表了未来
GPS发展的方向，由此可带来巨大的社会效益
和经济效益。目前应用于GPS网络RTK数据处
理的方法有：虚拟参考站法（Virtual eference
Station——VRS）、偏导数法、线性内插法和
条件平差法，其中虚拟参考站法VRS技术最为
成熟。
二、VRS的系统构成及工作原理
VRS系统集GPS、Internet、无线通讯
和计算机网络管理技术于一身。整个系统是
由若干个（三个以上）连续运行的GPS基准
站和一个GPS网络控制中心构成。
二、VRS的系统构成及工作原理
1. VRS的系统构成
GPS固定基准站系统
数据传输系统
GPS网络控制中心
系统数据发播系统
用户系统
2.VRS的工作原理
VRS网络数据流程
参考站网络的硬件构成
用户部分就是用户的GPS接收
机，加上无线通讯的调制解调器。
根据自己的不同需求，放置在不同
的载体上。接收机通过无线网络将
自己初始位置发给控制中心，并接
收中心的差分信号，生成厘米级的
位置信息。
三、 VRS系统的优势
GPS
新阶段
1.VRS系统的覆盖范围大
2. 比传统RTK精度高
3.可靠性提高
4.更广的应用范围
思考题与习题







1.RTK的系统由哪几部分组成？
2.在免参考站上作业时，数据链电台的发射天线应距离
GPS接收天线多远，其目的是什么？为什么发射天线与电
台的连接电缆必须展开？
3.已知H1 = 6 m，H2 = 2m，则流动站在开阔地带工作的
最远距离为多少？
4.基准站安置在已知点上或安置在未知点上有什么区别？
5.RTK定位测量时，测区内的已知控制点有什么作用？
6.目前应用于GPS网络RTK数据处理的方法有哪几种?
7.VRS系统的优势有哪些?
这次课我们就讲到这里！
同学们，再见！