文档介绍：GPS 动态(RTK)测量操作手册
第一章引言

第一节概述
在 GPS 测量的早期,对一个点的数据采集需要数小时,所以每天只能测定几
个点,完成一个大的项目需费时几个星期。当天的工作结果要到几天后,数据处
理完才知道。工作所需仪器可装满一部吉普车,每套价值约十五万美元。而且,
至少需要两套设备。
那时的用户很难想象会有这么一天,数据采集只需几秒钟,每天可以测定几
百个点,大的项目可在几个小时内完成,而且结果能在实地实时获得。工作所需
设备可由一人背负,两台套设备组成的系统只不过四万美元左右。
这就是八十年代早期和今日 GPS 测量的差异。早期的 GPS 测量在本质上是静
态的,用户在一个测站点要停留 1 到 3 个小时或更久。如果时间允许,它才会在
数据采集结束后,转去下一个测站点。随后数据汇集在一起才能进行后处理。数
据处理完成,方可得到测量结果。从那时起,GPS 测量开始向动态方向发展。设
备体积更小,便于携带。由于 GPS 流动站与基准站之间的数据采用无线电链接,
在数据采集的同时,即可对其进行实时处理。数据处理的新技术使得在数秒钟之
内测定精确位置解成为可能。这些技术进步允许用户在测区往来行走,迅速确定
有关目标的位置,即刻见到自己的劳动成果。这就是实时动态测量(RTK )。

一、全球定位系统(GPS )
让我们简捷地回顾一下使这一切成为现实的全球定位系统(GPS )。GPS 系
统包括三大部分:卫星、地面监控站和接收机。
监控站的主要目的是监测和维护卫星。对用户来说,无须对监控站有过多了
解,只要知道它们的功能是保障卫星的正常运转就行了。
卫星是 GPS 的第二个主要部分。根据定义,全球星座有 24 颗卫星,不过在
本文写成时有27 颗在运转中。每颗卫星距离地球表面约 20,200 公里,轨道运行
周期为11小时58分。每颗卫星都装备有原子钟,无线电收发机及其它设备。收发机
从监控站取得并传输有关卫星身份、位置和时间等的信息和指令。每颗卫星可用
两个不同频率进行传输:L1 即 MHz 和 L2 即 MHz 。与监控站
不同,用户必须了解数据采集期间可用卫星的位置、几何分布状态和数量。这些
重要因素将影响 GPS 测量的可靠性和精确度。
GPS 接收机的功能一如其名,即为接收和存储来自 GPS 卫星的信号。这是接
收机的主要功能,对某些接收机来说,也是它们的唯一功能。除了接收和存储来
自GPS卫星的信号外,有些接收机还可行使诸如计算点位坐标并以多种定位基准和
直角坐标系统加以显示、通过串行端口输出原始数据和计算所得位置坐标、以及
显示卫星可用性信息等附加功能。更高级的接收机可以从另一个正在同步采集数
据的 GPS 接收机那里接收原始数据,并将此数据与其本身数据结合,实时地计算
出自己的精确位置。这正是实时动态测量(RTK )接收机的工作原理。
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GPS 动态(RTK)测量操作手册

二、实时动态测量(RTK )
GPS的 RTK 测量模式要求至少两台同时工作的 GPS 接收机(如图所示)。
事实上,这一要求适用于任何位置精确度优于 10 米的 GPS 应用。在两台套接收
机的 GPS 实时动态测量系统中,其中一台接收机被指定为基准站,另外一台为流
动站。基准站接收机通常置于一个已知点上,即经度、纬度和高度已知的点。实
际操作中,基准站系统采集来自可用卫星的原始数据。该原始数据经包装后,由
串行端口送往待命的无线电发射机。发射机对包装后的原始数据进行广播,任何
接收机都可以接收。这就是RTK 系统中基准站接收机的工作原理。
RTK 流动站是系统的实用部分。流动站通常可放置于背包中,携带方便。使
用者通过掌上电脑(电子手簿)或数据采集器与接收机交换数据。实际操作中,
流动站电台接收基准站发来的,包含基准站接收GPS原始数据的信息。电台将收到
的基准站原始数据经由串口转往流动站接收机。与此同时,流动站 GPS 接收机会
在其当前位置采集本机的原始数据。来自基准站 GPS 接收机与流动站 GPS 接收
机的原始数据汇集在流动站接收机中处理,以计算出两个接收机之间精确到厘米
级的基线向量。最后,流动站接收机利用已知基准站位置和基线向量来计算流动
站位置坐标。这就是 RTK 系统中流动站接收机的工作原理。
根据以上所述基准站和流动站的运作,用户可携带流动站系统在测区往来行
走,又快又准地进行定位测量和放样测设工作。由于即时计算点位坐标,用户对
系统的正常工作可实时监察,心中有数。基准站传输原始数据时并不限制接受对
象,所以适配