北斗RTK在我國地形測繪中的優越性探究

摘 要：文章在闡述北斗RTK系統內涵、定位方式的基礎上，通過實驗數據分析北斗RTK和GPS-RTK相比在地形測繪上顯示出的優勢性，進一步驗證北斗RTK在信號接收、地形測量處理、地形測繪效率等方面的優勢，旨在能夠充分發揮出北斗RTK在地形測繪中的作用。

關鍵詞：北斗RTK；地形測繪；優越性

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）04-0000-00

在社會科技和測量領域的深入發展下，原有的GPS-RTK 在接收衛星信號方面的限制對地形測繪的影響越發明顯，由于我國GPS衛星空間組成和信號強弱變化的影響，對于我國中低緯度地區的測量存在一些盲區，特別是在每天的中午十二點到下午一點，GPS-RTK 很難測繪到固定解，容易出現失鎖的現象。和GPS-RTK相比，北斗RTK能夠接收多種衛星信號，且具備獨特的IGSO衛星設計，對我國各個區域的局部測量結果精確，不存在測量盲區，在信號強度弱的山野地區也能夠完成測量。為了能夠更好的促進我國地形測繪工作發展，文章就北斗RTK這一全球衛星定位導航系統進行探究。

1 RTK概述

RTK是載波相位差分技術的簡稱，是一種能夠實時處理兩個測量站載波相位觀測量的差分分析方法。通過RTK能夠將基準站收集獲取的載波相位發送給用戶接收機，用戶接收機在獲取信息之后通過求差解算坐標。RTK是一種新型GPS測量方法，通過靜態和動態結合的方式能夠獲取測量精度。RTK借助載波相位動態實時差分方法，能夠提升野外測量作業的效率，為工程放樣、地形測量等操作提供重要支持。在RTK作業模式下，基準站通過數據鏈能夠將觀測值和測量坐標一起發給流動站，流動站在獲取信息之后給出厘米級的定位結果[1]。

2 北斗RTK系統定位原理

北斗RTK系統是中國自主研發的一種能夠為用戶提供全球衛星定位、導航的系統，和原有的GPS-RTK相比，北斗RTK能夠接收多種衛星信號，且具備獨特的IGSO衛星設計，和其他定位系統兼容。在初期階段，北斗系統是能夠覆蓋我國本土和周圍海邊城市的衛星導航系統，具體覆蓋范圍是東經70-145，北緯5-5，在全國范圍內顯示出良好的定位、接收功能[2]。

傳統的定位坐標系統采用WGS-84坐標系，北斗系統（以下稱BDS系統）選擇CGGS2000坐標系，二者在坐標原點選擇和定位方向基本一致，在參考不同橢圓的情況下所獲得的定位信息差異比較小。BDS系統應用的時間基準是北斗時間系統，起算時間是2016年1月1日，GPS的起算時間是1980年1月6號。為此，在進行BDS偽距單點定位的時候需要進行時間轉換，也就是將GPS系統時間轉變為BDS系統時間，具體轉換如式（1）所示。北斗RTK系統定位站星實際距離計算如式（2）所示，北斗RTK系統定位站星距離觀測值計算如式（3）所示。

3.1 實驗前期的準備工作

選擇一個視線良好的6層建筑樓頂作為實驗區域，在樓頂有三面互相連接在一起的且相互垂直的墻體，墻體的高度是3m，墻體周圍不存在較強的無線電網絡干擾。在測試區墻體區域范圍內視線最為清晰的位置上選擇一點作為基準點，在基準點區域中間墻體選擇三個點A、B、C分別作為90°、180°、270°信號屏蔽下需要檢測的點。在數據信息進行采集之前，相關人員要結合星歷預報軟件提供的時間和區域來觀察衛星數量、衛星變化、PDOP數值的變化，結合觀測結果制定相應的計劃，從而保證在視線開闊的情況下，每個時間段能夠觀測的衛星數量超過6顆。

3.2 實驗數據的采集

選擇一個視線良好的6層建筑樓頂作為實驗區域，選擇點位精確度最高的首級控制點作為基準點，選擇試驗區域外同樣精度的一點，距離基準點盡量遠且與基準點通視，作為定向點，之后應用全站儀來對選擇的A、B、C三點進行測量。文章測量操作選擇的全站儀測量精確度是2”，測量距離精確度是（2+2ppm·D）毫米，達到了各類比例尺地形圖測繪的要求。按照觀測計劃的要求，選擇某兩天中午12點到1點的時間進行RTK測量，具體測量方式如下：首先，在基準點上架設基準站，基準站通過數據鏈將觀測數據信息傳送給流動站，流動站通過數據鏈獲取基準站的數據，采集觀測數據，在系統內部應用差分觀測方法進行處理。將基準站、移動站分別安排在已知測量點和等待測量點上，并采取強有力的方式進行強制性對中，通過有效的對中操作來在最大限度上減少誤差。其次，應用基準站上已經假設的位置點進行校正分析。常見的RTK校正分析方法包括靜態測量方法、快速靜態測量方法和動態化測量方法。文章所選擇的是動態化測量方法，在測量之后進行事后解算，獲得厘米級的定位精度。最后，應用自動采集模式，每15s進行信息采集，將單點解和浮點進行過濾。

3.3 實驗數據的分析

在同樣的屏蔽環境下，北斗RTK 在大部分時間鎖定衛星數較多，持續時間較長，在270度信號屏蔽情況下，GPS-RTK逐漸失鎖，北斗RTK能夠快速鎖定13顆以上衛星。北斗 RTK 的PDOP數值大多比GPS-RTK 對應的PDOP數值小。另外，北斗 RTK 獲得固定解個數要比GPS-RTK多，在獲取固定解的時候有著明顯的優勢，特別是在270度信號屏蔽的情況下，北斗 RTK能夠以最快的速度獲得固定解。RTK測量精度是以點位中誤差進行評定的，在同樣屏蔽環境下，北斗 RTK點位的觀測平面誤差和點位觀測誤差要比GPS-RTK的誤差小，運行變動也比較小，總體波動不大，充分滿足了各種類型比例尺地形圖測繪的發展要求。不同系統 RTK 固定解數、中誤差統計分析表如表1所示。

4 結語

綜上所述，根據上文分析發現，在不同的屏蔽環境下，GPS-RTK的檢測范圍、檢測數量會相應的減少，且檢測誤差也會在一定程度上增加。和GPS-RTK檢測相比，北斗RTK仍然能夠鎖定和獲取至少13顆以上的衛星。北斗RTK和GPS-RTK相比顯示出良好的檢測能力，且檢測數量穩定，固定解效率高、誤差小、波動小。

參考文獻

[1] 江威，何國金，龍騰飛，等.基于北斗和GPS的高分二號全色影像正射精度驗證與分析[J].國土資源遙感，2017，（03）：211-216.

[2] 馮楊民，蘇立錢，楊一挺.浙江省北斗地基增強系統框架網測試結果分析[J].現代測繪，2017，（02）：25-29.

[3] 張乙志，金鍇，劉立，等.北斗地基增強系統網絡RTK測試分析[J].全球定位系統，2016，（06）：115-118.

作者簡介：鄭向沫（1978—），男，上海人，本科，工程師，研究方向：工程測量。