一、RTK定位原理概述
RTK丈量使用的是载波相位差分GPS技术来实时定位的,正是凭借差分改正和载波相位测距两种丈量办法才使得动态定位的精度能够到达厘米级。差分GPS技术是使用了基准站与流动站之间空间的相关性来进行差分改正的,然后将定位的差错削弱。规范的差分GPS原理是将基准站架起在高精度的已知控制点上,经过基准站单点定位确认测站的方位坐标,然后经过实时定位测得的坐标与控制点坐标的比对,然后确认基准站上的定位差错。但在实践生产中,为了进步丈量功率,基准站通常也能够架起在未知点上。下文就RTK基准站架起的两种情况进行解说,阐明其架起原理。
GPS体系定位选用的是WGS-84坐标系,如下图所示。它是一个地心坐标系,一切的GPS接收机定位测得的坐标都是根据该坐标系的坐标。换而言之,GPS接收机只能识别WGS-84坐标。但是在实践应用过程中,用户根据定位精度、坐标保密、控制变形等原因往新疆RTK往会树立其他坐标体系。这样就涉及到了坐标体系之间的相互转化,所以这便是为何简直一切的GPS解算软件中都有坐标体系转新疆RTK化程序的原因。
现就国内坐标体系的应用为根底,介绍一下RTK丈量时坐标体系的转化办法。至今为止,我国使新疆RTK用的平面坐标体系主要有北京54坐标体系、西安80坐标体系和国家2000坐标体系。这三者之间的本质区别在于选用了不同的椭球基准。在实践生产中还存在地方独立坐标体系,它是在上述几种坐标系的根底上树立的。高程坐标体系主要有1956黄海高程基准和1985国家高程基准两个体系组成。
坐标体系的转化办法主要有七参数、四参数、三参数和一参数等。根据两套坐标体系之间的几个联系能够选用相应的转化办法。RTK丈量过程中坐标体系的转化分为平面转化和高程转化两个方面。平面转化主要是选用控制点反算转化参数的办法,根据测区规模和精度的要求选用不同的转化办法。对于涉及到两个不同椭球基准的坐标体系之间的相互转化,一般都选用七参数进行转化,假如测区面积较小,可近似作为平面时(约10公里规模)可选用四参数进行转化。GPS高程体系的转化主要是选用高程拟合和新疆RTK似大地水准面精化模型进行高程内插。高程拟合主要有平面拟合和曲面拟合两种办法,平面拟合是在平面内选择至少3个高程控制点,经过GPS丈量得到这些控制点的两套坐标,经过两套坐标体系求差可得到每个控制点上的高程异常值。然后根据不同的办法进行内插高程异常值,经过GPS丈量,根据GPS高程以及高程异常值可求得测点的正常高。曲面拟合同平面拟合原理相同,只是在曲面内进行内插高程异常值,这种办法更契合实践情况,所以精度也相对较高。
差分GPS作业的基本原理是根据地面参考站与流动站之间的空间相关性而树立的。GPS卫星分布在间隔地面约两万公里的太空,而地新疆RTK面参考站距流动站之间的间隔为几十公里到几百公里之间,这个间隔相对于星站间隔能够忽略不计。因而,我们认为参考站与流动站周围的空间环境对两个接收机导航定位的影响是等价的。