一、RTK定位原理概述

RTK丈量使用的是載波相位差分GPS技術(shù)來實(shí)時(shí)定位的，正是憑借差分改正和載波相位測(cè)距兩種丈量辦法才使得動(dòng)態(tài)定位的精度能夠到達(dá)厘米級(jí)。差分GPS技術(shù)是使用了基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間空間的相關(guān)性來進(jìn)行差分改正的，然后將定位的差錯(cuò)削弱。規(guī)范的差分GPS原理是將基準(zhǔn)站架起在高精度的已知控制點(diǎn)上，經(jīng)過基準(zhǔn)站單點(diǎn)定位確認(rèn)測(cè)站的方位坐標(biāo)，然后經(jīng)過實(shí)時(shí)定位測(cè)得的坐標(biāo)與控制點(diǎn)坐標(biāo)的比對(duì)，然后確認(rèn)基準(zhǔn)站上的定位差錯(cuò)。但在實(shí)踐生產(chǎn)中，為了進(jìn)步丈量功率，基準(zhǔn)站通常也能夠架起在未知點(diǎn)上。下文就RTK基準(zhǔn)站架起的兩種情況進(jìn)行解說，闡明其架起原理。

GPS體系定位選用的是WGS-84坐標(biāo)系，如下圖所示。它是一個(gè)地心坐標(biāo)系，一切的GPS接收機(jī)定位測(cè)得的坐標(biāo)都是根據(jù)該坐標(biāo)系的坐標(biāo)。換而言之，GPS接收機(jī)只能識(shí)別WGS-84坐標(biāo)。但是在實(shí)踐應(yīng)用過程中，用戶根據(jù)定位精度、坐標(biāo)保密、控制變形等原因往新疆RTK往會(huì)樹立其他坐標(biāo)體系。這樣就涉及到了坐標(biāo)體系之間的相互轉(zhuǎn)化，所以這便是為何簡(jiǎn)直一切的GPS解算軟件中都有坐標(biāo)體系轉(zhuǎn)新疆RTK化程序的原因。

現(xiàn)就國內(nèi)坐標(biāo)體系的應(yīng)用為根底，介紹一下RTK丈量時(shí)坐標(biāo)體系的轉(zhuǎn)化辦法。至今為止，我國使新疆RTK用的平面坐標(biāo)體系主要有北京54坐標(biāo)體系、西安80坐標(biāo)體系和國家2000坐標(biāo)體系。這三者之間的本質(zhì)區(qū)別在于選用了不同的橢球基準(zhǔn)。在實(shí)踐生產(chǎn)中還存在地方獨(dú)立坐標(biāo)體系，它是在上述幾種坐標(biāo)系的根底上樹立的。高程坐標(biāo)體系主要有1956黃海高程基準(zhǔn)和1985國家高程基準(zhǔn)兩個(gè)體系組成。

坐標(biāo)體系的轉(zhuǎn)化辦法主要有七參數(shù)、四參數(shù)、三參數(shù)和一參數(shù)等。根據(jù)兩套坐標(biāo)體系之間的幾個(gè)聯(lián)系能夠選用相應(yīng)的轉(zhuǎn)化辦法。RTK丈量過程中坐標(biāo)體系的轉(zhuǎn)化分為平面轉(zhuǎn)化和高程轉(zhuǎn)化兩個(gè)方面。平面轉(zhuǎn)化主要是選用控制點(diǎn)反算轉(zhuǎn)化參數(shù)的辦法，根據(jù)測(cè)區(qū)規(guī)模和精度的要求選用不同的轉(zhuǎn)化辦法。對(duì)于涉及到兩個(gè)不同橢球基準(zhǔn)的坐標(biāo)體系之間的相互轉(zhuǎn)化，一般都選用七參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，假如測(cè)區(qū)面積較小，可近似作為平面時(shí)（約10公里規(guī)模）可選用四參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。GPS高程體系的轉(zhuǎn)化主要是選用高程擬合和新疆RTK似大地水準(zhǔn)面精化模型進(jìn)行高程內(nèi)插。高程擬合主要有平面擬合和曲面擬合兩種辦法，平面擬合是在平面內(nèi)選擇至少3個(gè)高程控制點(diǎn)，經(jīng)過GPS丈量得到這些控制點(diǎn)的兩套坐標(biāo)，經(jīng)過兩套坐標(biāo)體系求差可得到每個(gè)控制點(diǎn)上的高程異常值。然后根據(jù)不同的辦法進(jìn)行內(nèi)插高程異常值，經(jīng)過GPS丈量，根據(jù)GPS高程以及高程異常值可求得測(cè)點(diǎn)的正常高。曲面擬合同平面擬合原理相同，只是在曲面內(nèi)進(jìn)行內(nèi)插高程異常值，這種辦法更契合實(shí)踐情況，所以精度也相對(duì)較高。

差分GPS作業(yè)的基本原理是根據(jù)地面參考站與流動(dòng)站之間的空間相關(guān)性而樹立的。GPS衛(wèi)星分布在間隔地面約兩萬公里的太空，而地新疆RTK面參考站距流動(dòng)站之間的間隔為幾十公里到幾百公里之間，這個(gè)間隔相對(duì)于星站間隔能夠忽略不計(jì)。因而，我們認(rèn)為參考站與流動(dòng)站周圍的空間環(huán)境對(duì)兩個(gè)接收機(jī)導(dǎo)航定位的影響是等價(jià)的。