RTK基站设置解析

郭 昕 支焕玉 武 娟 梁振兴

(1.吉林大学地球探测科学与技术学院，长春 130026；2.华北地质勘查局综合普查大队，燕郊 065201；3.北京中色测绘院有限公司，北京 100012.)

1 概述

在测量工程领域，RTK技术已广泛用于工程测量、航空摄影测量以及地形测量等各个方面，这主要依赖于GPS系统可以向全球任何用户全天候地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数。 目前RTK设备已相当普及，给广大用户在测量工程领域带来很大便利。但是一些初学者可能对RTK基站的架设方法感到迷惑。现对各种架设的方法、注意事项、适用范围、优缺点进行分析总结，希望能对此方面有疑问者提供帮助。

2 GPS-RTK定位原理

选择一个控制点作为基准站，安置GPS接收机，连续跟踪所有可见卫星；并实时地将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等用无线电传送出去。流动站通过无线电接收基准站发射的信息，将载波相位观测值实时进行差分处理，得到基准站和流动站坐标差△X，△Y，△Z；坐标差加上基准站坐标得到流动站每个点WGS84坐标，通过坐标转换参数转换得出流动站每个点的平面坐标x，y和高h。此过程称作RTK定位过程。总结两步：一是获得满足精度要求的WGS84坐标；二是通过合适的坐标转换参数转换获得最终平面坐标数据。此两点是灵活设置RTK基站的根本。

3 基准站架设分析

3.1 设置方法

根据基准站架设位置及有无坐标转换参数通常有以下四种基准站架设方法：

1.有坐标转换参数的已知点上设站；

2.无坐标转换参数的已知点上设站；

3.有坐标转换参数的未知点上设站；

4.无坐标转换参数的未知点上设站；

注：有坐标转换参数指具有WGS84坐标和地方网格坐标的控制点。

3.2 基准站架设分析

3.2.1 有坐标转换参数的已知点上设站

这是最基本的基准站设置方法，充分利用已有的GPS控制网资料，在室内可先建立工程项目同时完成点校正。将多个已知点的地心坐标与相应的地方网格坐标输入手簿中，解算出转换参数。然后在已知控制点上设置基准站。基准站和流动站均启动后可以直接采集数据。为避免误操作，通常要找其它已知点进行数据检核。流程见图1：

注意事项：务必使用已知点的原始坐标启动基准站。

适用范围：工作区内使用静态GPS测量方式先进行首级控制测量，通过整体网的平差得到一套精度较高的坐标转换参数。基准站位置良好。

优点：室内完成点校正，提高了外业工作效率；坐标转换参数精度高，可提高采集数据的精度。

缺点：受已知控制点条件影响大；设站不灵活。

3.2.2 无坐标转换参数的已知点上设站

最常见的基准站设置方法，工作区只有网格坐标。基准站设在已知点上，流动站依次测量各已知点的地心坐标，将各已知点所对应的地方网格坐标输入手簿中进行点校正，淘汰校正残差比较大的已知点，解算出两坐标系之间的转换参数，就可以进行数据采集了，为避免误操作，我们通常还是要找另外已知点进行数据检核。

流程见图2：

注意事项：为了保证精度，现场采集WGS84坐标要保证足够的时间和精度，点位校正后残差不超限。

适用范围：工作区内只有地方网格坐标。基准站位置良好。

优点：适用性强。

缺点：受已知控制点条件精度影响大；需外业联测多个控制点，增加外业工作量；设站不灵活。

3.2.3 有坐标转换参数的未知点上设站

方便的基准站设置方法，充分利用已有的GPS控制网资料，在室内先建立工程项目同时完成点校正。将多个已知点的地心坐标与相应的地方网格坐标输入手簿中，解算出转换参数。然后在任意位置通过获得的当前地心坐标启动并设置基准站。但基准站和流动站均启动后采集数据不是我们需要的（通常在网格坐标x、y上会有几米到几十米的差值）。因为到目前为止我们还没有和已知点在现场建立任何关系，启动基准站时获得的地心坐标和事先进行的点校正地心坐标不是同一坐标系统。即基准站的参考坐标和点校正地心坐标的坐标原点位置不同了。也就是说两个坐标系有所平移，如能计算出此平移增量，问题就解决了。好在一些仪器内增加了这一坐标置换功能（重设当地坐标），具体作业时只要测得一个已知控制点的坐标并把正确的坐标值输入进行坐标置换设置即可。为了避免误操作，我们通常还是要找另外已知点进行数据检核。

流程见图3：

注意事项：务必进行坐标置换设置。适用范围：工作区内使用静态GPS测量方式先进行首级控制测量，通过整体网的平差可得到一套精度较高的坐标转换参数，仪器支持坐标置换功能。

优点：可室内完成点校正，大大提高了外业工作效率；坐标转换参数精度高，可提高数据采集精度。基站设置灵活。

缺点：不是所有仪器都支持此功能。

3.2.4 无坐标转换参数的未知点上设站

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实用的基准站设置方法，通常工作区只有网格坐标。此时可先建立工程项目同时输入已知点的网格坐标，然后在任意位置通过获得的当前地心坐标启动并设置基准站，流动站依次测量各已知点的地心坐标，将各已知点所对应的当地坐标系的平面坐标和高程输入手簿中进行点校正，淘汰校正残差比较大的已知点，从而计算出两坐标系之间的转换参数，接下来就可以进行数据采集了。

流程见图4：

注意事项：为了保证精度，现场采集WGS84坐标是要保证足够的时间和精度，点位校正后要保证残差不超限。

适用范围：工作区内只有网格坐标，需仪器支持未知点设站。

优点：设站灵活。

缺点：受已知控制点条件精度影响过大；需外业联测多个控制点，增加外业工作量。

结语（表1）

上面分析了GPS-RTK基准站架设的四种方法，当然在设置过程中还有一些提高工作效率的技巧，如同时测量已知点未知点后求取坐标转换参数、直接输入七参数和基站点地心坐标进行坐标测量等方式。灵活使用以上设站方式可使我们在工作中达到事半功倍的效果。

[1]刘大杰，施一民等.全球定位系统（GPS）的原理与数据处理[M].同济大学出版社，1996.

[2]徐绍铨，张华海，杨志强.GPS测量原理及应用 [M].武汉测绘科技大学出版社，1997.