北斗RTK在我国地形测绘中的优越性探究

摘 要：文章在阐述北斗RTK系统内涵、定位方式的基础上，通过实验数据分析北斗RTK和GPS-RTK相比在地形测绘上显示出的优势性，进一步验证北斗RTK在信号接收、地形测量处理、地形测绘效率等方面的优势，旨在能够充分发挥出北斗RTK在地形测绘中的作用。

关键词：北斗RTK；地形测绘；优越性

中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）04-0000-00

在社会科技和测量领域的深入发展下，原有的GPS-RTK 在接收卫星信号方面的限制对地形测绘的影响越发明显，由于我国GPS卫星空间组成和信号强弱变化的影响，对于我国中低纬度地区的测量存在一些盲区，特别是在每天的中午十二点到下午一点，GPS-RTK 很难测绘到固定解，容易出现失锁的现象。和GPS-RTK相比，北斗RTK能够接收多种卫星信号，且具备独特的IGSO卫星设计，对我国各个区域的局部测量结果精确，不存在测量盲区，在信号强度弱的山野地区也能够完成测量。为了能够更好的促进我国地形测绘工作发展，文章就北斗RTK这一全球卫星定位导航系统进行探究。

1 RTK概述

RTK是载波相位差分技术的简称，是一种能够实时处理两个测量站载波相位观测量的差分分析方法。通过RTK能够将基准站收集获取的载波相位发送给用户接收机，用户接收机在获取信息之后通过求差解算坐标。RTK是一种新型GPS测量方法，通过静态和动态结合的方式能够获取测量精度。RTK借助载波相位动态实时差分方法，能够提升野外测量作业的效率，为工程放样、地形测量等操作提供重要支持。在RTK作业模式下，基准站通过数据链能够将观测值和测量坐标一起发给流动站，流动站在获取信息之后给出厘米级的定位结果[1]。

2 北斗RTK系统定位原理

北斗RTK系统是中国自主研发的一种能够为用户提供全球卫星定位、导航的系统，和原有的GPS-RTK相比，北斗RTK能够接收多种卫星信号，且具备独特的IGSO卫星设计，和其他定位系统兼容。在初期阶段，北斗系统是能够覆盖我国本土和周围海边城市的卫星导航系统，具体覆盖范围是东经70-145，北纬5-5，在全国范围内显示出良好的定位、接收功能[2]。

传统的定位坐标系统采用WGS-84坐标系，北斗系统（以下称BDS系统）选择CGGS2000坐標系，二者在坐标原点选择和定位方向基本一致，在参考不同椭圆的情况下所获得的定位信息差异比较小。BDS系统应用的时间基准是北斗时间系统，起算时间是2016年1月1日，GPS的起算时间是1980年1月6号。为此，在进行BDS伪距单点定位的时候需要进行时间转换，也就是将GPS系统时间转变为BDS系统时间，具体转换如式（1）所示。北斗RTK系统定位站星实际距离计算如式（2）所示，北斗RTK系统定位站星距离观测值计算如式（3）所示。

3.1 实验前期的准备工作

选择一个视线良好的6层建筑楼顶作为实验区域，在楼顶有三面互相连接在一起的且相互垂直的墙体，墙体的高度是3m，墙体周围不存在较强的无线电网络干扰。在测试区墙体区域范围内视线最为清晰的位置上选择一点作为基准点，在基准点区域中间墙体选择三个点A、B、C分别作为90°、180°、270°信号屏蔽下需要检测的点。在数据信息进行采集之前，相关人员要结合星历预报软件提供的时间和区域来观察卫星数量、卫星变化、PDOP数值的变化，结合观测结果制定相应的计划，从而保证在视线开阔的情况下，每个时间段能够观测的卫星数量超过6颗。

3.2 实验数据的采集

选择一个视线良好的6层建筑楼顶作为实验区域，选择点位精确度最高的首级控制点作为基准点，选择试验区域外同样精度的一点，距离基准点尽量远且与基准点通视，作为定向点，之后应用全站仪来对选择的A、B、C三点进行测量。文章测量操作选择的全站仪测量精确度是2”，测量距离精确度是（2+2ppm·D）毫米，达到了各类比例尺地形图测绘的要求。按照观测计划的要求，选择某两天中午12点到1点的时间进行RTK测量，具体测量方式如下：首先，在基准点上架设基准站，基准站通过数据链将观测数据信息传送给流动站，流动站通过数据链获取基准站的数据，采集观测数据，在系统内部应用差分观测方法进行处理。将基准站、移动站分别安排在已知测量点和等待测量点上，并采取强有力的方式进行强制性对中，通过有效的对中操作来在最大限度上减少误差。其次，应用基准站上已经假设的位置点进行校正分析。常见的RTK校正分析方法包括静态测量方法、快速静态测量方法和动态化测量方法。文章所选择的是动态化测量方法，在测量之后进行事后解算，获得厘米级的定位精度。最后，应用自动采集模式，每15s进行信息采集，将单点解和浮点进行过滤。

3.3 实验数据的分析

在同样的屏蔽环境下，北斗RTK 在大部分时间锁定卫星数较多，持续时间较长，在270度信号屏蔽情况下，GPS-RTK逐渐失锁，北斗RTK能够快速锁定13颗以上卫星。北斗 RTK 的PDOP数值大多比GPS-RTK 对应的PDOP数值小。另外，北斗 RTK 获得固定解个数要比GPS-RTK多，在获取固定解的时候有着明显的优势，特别是在270度信号屏蔽的情况下，北斗 RTK能够以最快的速度获得固定解。RTK测量精度是以点位中误差进行评定的，在同样屏蔽环境下，北斗 RTK点位的观测平面误差和点位观测误差要比GPS-RTK的误差小，运行变动也比较小，总体波动不大，充分满足了各种类型比例尺地形图测绘的发展要求。不同系统 RTK 固定解数、中误差统计分析表如表1所示。

4 结语

综上所述，根据上文分析发现，在不同的屏蔽环境下，GPS-RTK的检测范围、检测数量会相应的减少，且检测误差也会在一定程度上增加。和GPS-RTK检测相比，北斗RTK仍然能够锁定和获取至少13颗以上的卫星。北斗RTK和GPS-RTK相比显示出良好的检测能力，且检测数量稳定，固定解效率高、误差小、波动小。

参考文献

[1] 江威，何国金，龙腾飞，等.基于北斗和GPS的高分二号全色影像正射精度验证与分析[J].国土资源遥感，2017，（03）：211-216.

[2] 冯杨民，苏立钱，杨一挺.浙江省北斗地基增强系统框架网测试结果分析[J].现代测绘，2017，（02）：25-29.

[3] 张乙志，金锴，刘立，等.北斗地基增强系统网络RTK测试分析[J].全球定位系统，2016，（06）：115-118.

作者简介：郑向沫（1978—），男，上海人，本科，工程师，研究方向：工程测量。