一、GNSS介紹
1、GNSS的現(xiàn)狀及未來(lái)
GNSS：
GNSS(Global Navigation Satellite System)是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的英文縮寫(xiě)，它是所有全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)及其增強(qiáng)系統(tǒng)的集合名詞，是利用全球的所有導(dǎo)航衛(wèi)星所建立的覆蓋全球的全天侯無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)。目前可供利用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有美國(guó)的GPS和俄羅斯的GLONASS以及未來(lái)歐洲的Galileo。
2. GNSS的應(yīng)用行業(yè)
3. 衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展
傳統(tǒng)的RTK技術(shù) — 電臺(tái)、GPRS/CDMA
網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù) — 天寶的VRS、Leica的主輔站技術(shù)
二、傳統(tǒng)RTK以及儀器的操作
1. 傳統(tǒng)RTK的含義
常規(guī)的GPS測(cè)量方法，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分（Real - time kinematic）方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來(lái)了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。
2. 傳統(tǒng)RTK的工作原理
RTK的工作原理是將一臺(tái)接收機(jī)置于基準(zhǔn)站上，另一臺(tái)或幾臺(tái)接收 機(jī)置于載體（稱為流動(dòng)站）上，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站同時(shí)接收同一時(shí)間、同一GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，基準(zhǔn)站所獲得的觀測(cè)值與已知位置信息進(jìn)行比較，得到GPS差分改正值。然后將這個(gè)改正值通過(guò)無(wú)線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)及時(shí)傳遞給共視衛(wèi)星的流動(dòng)站精化其GPS觀測(cè)值，從而得到經(jīng)差分改正后流動(dòng)站較準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)位置。
3. 傳統(tǒng)RTK的數(shù)據(jù)鏈
數(shù)據(jù)鏈通訊：
1）電臺(tái)模式：
UHF(Ultra High Frequency)超高頻率，頻率300MHz-300KMHz（波長(zhǎng)屬微波： 波長(zhǎng)1M-1MM，空間波，小容量微波中繼通信 ）——410-430MHz /450-470MHz
VHF(Very High Frequency)甚高頻（3MHz～30MHz屬短波： 波長(zhǎng)100M-10M，空間波 ）——220-240MHz
2）網(wǎng)絡(luò)模式：
GPRS（General Packet Radio Service）中文是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)，是在現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來(lái)的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù) ；CDMA為碼分多址數(shù)字無(wú)線技術(shù)
4. 接收機(jī)及信號(hào)燈介紹
1）接收機(jī)外觀
2）指示燈及按鍵說(shuō)明：
備注：
接收機(jī)開(kāi)機(jī)默認(rèn) RTK 模式，如需切換到靜態(tài)模式，按住切換鍵不放，直到數(shù)據(jù)采集燈熄滅時(shí)松開(kāi)，切換為靜態(tài)模式。若需從靜態(tài)模式切換到 RTK 模式，按住切換鍵不放，直到4個(gè)燈同時(shí)閃爍時(shí)松開(kāi)，切換為 RTK 模式。
串口常用于連接計(jì)算機(jī)，無(wú)線電端口用于連接棒狀天線和無(wú)線電接收天線。
5. 電臺(tái)模式及具體操作
1）電臺(tái)作業(yè)模式介紹
電臺(tái)作業(yè)模式是指數(shù)據(jù)鏈通過(guò)無(wú)線電進(jìn)行發(fā)射和接收的工作模式，電臺(tái)的頻率一般采用 UHF（全稱 Ultra High Frequency 超高頻率，頻率 300MHz-300KMHz）,一般市場(chǎng)上的頻率范圍在450-470MHz 屬于高頻，當(dāng)然也有用 410-430MHz 屬于低頻，而華測(cè)無(wú)線電發(fā)射采用華測(cè)自制 DL5-C 電臺(tái)，頻率在 450-470MHz。
基準(zhǔn)站的架設(shè)
2）電臺(tái)模式連接圖示
電臺(tái)模式整體連接圖
加長(zhǎng)桿連接圖
電臺(tái)連接圖
3）DL5-C 電臺(tái)的設(shè)置
在電臺(tái)作業(yè)模式下時(shí)，使用電臺(tái)面板開(kāi)關(guān)鍵打開(kāi)電臺(tái)，使用信道切換鍵和功率切換鍵對(duì)功率和頻率進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置。
電臺(tái)面板及各功能示意圖
使用【功率】切換鍵設(shè)置電臺(tái)的功率。【紅-高】燈亮起，默認(rèn)功率 20W（通 過(guò)寫(xiě)頻軟件可設(shè)置為 28W）；【藍(lán)-低】燈亮起，默認(rèn)功率 5W（通過(guò)寫(xiě)頻軟件 可設(shè)置為 10W）。功率跟作業(yè)距離有關(guān)，一般設(shè)置為【藍(lán)-低】，默認(rèn)功率為 5W，空曠地區(qū)作業(yè)距離即可達(dá)到 10 公里左右。功率越大作業(yè)距離越遠(yuǎn)，但長(zhǎng)時(shí)間大功率作業(yè)會(huì)導(dǎo)致電臺(tái)過(guò)熱而減少電臺(tái)的使用壽命，故在滿足作業(yè)距離的條件下，功率越小越好。
當(dāng)基準(zhǔn)站啟動(dòng)成功（即基站發(fā)送數(shù)據(jù)燈 1s 閃一次），連接線都正常的情況 下，電臺(tái)發(fā)射指示燈一秒閃爍一次，表明數(shù)據(jù)在正常發(fā)射。
4）移動(dòng)站設(shè)置
對(duì)于電臺(tái)作業(yè)模式下如果基準(zhǔn)站發(fā)射成功，移動(dòng)站會(huì)收到差分信號(hào)，通過(guò)
看移動(dòng)站主機(jī)的接收數(shù)據(jù)燈是否閃爍來(lái)判斷，如果一秒一次，表示收到差分信號(hào)，如果手簿上沒(méi)有顯示“浮動(dòng)”或者“固定”，則需重新啟動(dòng)及檢查相關(guān)設(shè)置。
移動(dòng)站收到差分信號(hào)后會(huì)有一個(gè)“單點(diǎn)定位”→“浮動(dòng)”→“固定”的 RTK初始化過(guò)程。
單點(diǎn)定位——接收機(jī)未使用任何差分改正信息計(jì)算的 3D 坐標(biāo)；
浮動(dòng)——移動(dòng)站接收機(jī)使用差分改正信息計(jì)算的當(dāng)前相對(duì)坐標(biāo)。但對(duì)于浮點(diǎn)解來(lái)講，相位的整周模糊度參數(shù)未能固定為一整數(shù)，而是用浮點(diǎn)的估值來(lái)替代它。不建議在此情況下測(cè)點(diǎn)；
固定——在 RTK 模式下，整周模糊度參數(shù)固定后，移動(dòng)站接收機(jī)計(jì)算的當(dāng)前相對(duì)坐標(biāo)。達(dá)到固定解后即可開(kāi)始測(cè)量。
RTK 初始化時(shí)間，根據(jù)衛(wèi)星 PDOP 值、周?chē)h(huán)境、基站距離，或長(zhǎng)或短， 正常一般在開(kāi)機(jī)后 90 秒左右。
6. 網(wǎng)絡(luò)模式及具體操作
GPRS（網(wǎng)絡(luò)）模式是指基準(zhǔn)站和移動(dòng)站都采用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊的工作模式。移動(dòng)通訊包括 GPRS 和 CDMA 兩種通訊方式：GPRS（General Packet Radio Service）中文全稱通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)，是在現(xiàn)有的 GSM 系統(tǒng)上發(fā)展出來(lái)的一種新的分組 數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)；CDMA 中文全稱碼分多址數(shù)字無(wú)線技術(shù)。GPRS 基準(zhǔn)站和移動(dòng)站可通過(guò)GPRS 或 CDMA 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。
基準(zhǔn)站架設(shè)圖示
1）基準(zhǔn)站架設(shè)要求
2）基準(zhǔn)站設(shè)置注意事項(xiàng)
3）CORS作業(yè)模式下的操作
采用 CORS 進(jìn)行作業(yè)，它具有無(wú)需架設(shè)基準(zhǔn)站、定位精度高、覆蓋范圍廣等優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用正日趨廣泛。CORS 系統(tǒng)采用的是網(wǎng)絡(luò) RTK 技術(shù)，如虛擬參考站 技術(shù)（VRS）、主輔站技術(shù)以及 FKP 等。CORS 移動(dòng)站一般也是通過(guò) GPRS 或 CMDA 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，從而獲得 CORS 中心提供的差分信號(hào)進(jìn)行差分。
CORS移動(dòng)站的操作主要是進(jìn)行CORS的登陸，設(shè)置IP、端口、APN、用戶名和密碼。
移動(dòng)站設(shè)置完之后，顯示“登陸成功”移動(dòng)站收到差分信號(hào)后會(huì)有一個(gè)：
“單點(diǎn)”→“浮動(dòng)”→“固定”的RTK初始化過(guò)程。
三、手簿的功能與操作
1. 新建工程介紹
點(diǎn)擊主菜單【工程】→【工程管理】→【新建+】進(jìn)入創(chuàng)建工程向?qū)В?如圖所示，彈出新建對(duì)話框，在“工程名”中輸入工程名稱；“作者”中輸 入操作員的姓名；“日期”默認(rèn)是當(dāng)?shù)貢r(shí)間；“時(shí)區(qū)”是指當(dāng)?shù)貢r(shí)間和 GPS 時(shí)間 相差的時(shí)區(qū)，可以在下拉列表中選擇-12 時(shí)區(qū)到+12 時(shí)區(qū)。
完全新建工程任務(wù)，直接點(diǎn)擊【下一步】按鈕設(shè)置相關(guān)參數(shù)，進(jìn)入選擇常用坐標(biāo)系模板，用戶通?？梢栽谀J(rèn)的坐標(biāo)系列表中選擇自 己要使用的坐標(biāo)系，如果模板中沒(méi)有可使用坐標(biāo)系，則可以選擇“默認(rèn)坐標(biāo)系。
再點(diǎn)擊【下一步】按鈕，進(jìn)入基準(zhǔn)參數(shù)設(shè)置，用戶可以通過(guò)模型進(jìn)行選擇， “模型”中包括七參數(shù)，三參數(shù)和無(wú)轉(zhuǎn)換三種類(lèi)型
點(diǎn)擊【下一步】按鈕，進(jìn)入投影參數(shù)設(shè)置，用戶可以通過(guò)投影模型下拉列表框選擇用戶所需的投影模型類(lèi)型；“正方向”默認(rèn)選擇的是北和東方向；用戶還 可以通過(guò)選中“南方位角”，來(lái)調(diào)整坐標(biāo)系的方向。
最后點(diǎn)擊【完成】完成新建工程的創(chuàng)建工作。
2. 點(diǎn)效正
【高程擬合方法】：目前支持固定差、平面擬合、曲面擬合、TGO 方法。 點(diǎn)對(duì)列表顯示區(qū)：包括數(shù)量，GNSS 點(diǎn)，已知點(diǎn)，水平殘差，垂直殘差和方
法，增加的所有點(diǎn)對(duì)都會(huì)在列表中作顯示.
【添加】：增加校正點(diǎn)點(diǎn)對(duì)，GNSS 點(diǎn)和已知點(diǎn)，并選擇方法水平，垂直或水平和垂直。
【移除】：移除選中的校正點(diǎn)點(diǎn)對(duì)。
【細(xì)節(jié)】：查看選中的校正點(diǎn)點(diǎn)對(duì)信息。 點(diǎn)校正方法：若已知點(diǎn)沒(méi)有高程，校正方法選擇水平，既有水平坐標(biāo)又有高程，則校正方法選擇水平+垂直，高程擬合方法默認(rèn)為固定差，可根據(jù)實(shí)際情況 進(jìn)行選擇，增加點(diǎn)對(duì)最好在 3 對(duì)點(diǎn)以上。
點(diǎn)擊【計(jì)算】應(yīng)用之后提示“替換工程當(dāng)前的校正參數(shù)”，選擇“是” 會(huì)將當(dāng)前計(jì)算的校正參數(shù)應(yīng)用到坐標(biāo)系參數(shù)中，對(duì)整個(gè)工程任務(wù)生效，并顯示校正參數(shù)界面，用戶登錄查看平面校正和高程擬合參數(shù)，否則參數(shù)會(huì)顯示為0。
注 意：
a、有三個(gè)或以上控制點(diǎn)參與平面“點(diǎn)校正”后才有水平參差，水平參差一般不要大于0.015m；有四個(gè)或以上的控制點(diǎn)參與垂直“點(diǎn)校正”后才有垂直參差，垂直參差一般不要大于0.02m。
b、點(diǎn)校正結(jié)束后，就可以直接進(jìn)行測(cè)量工作。
c、參與點(diǎn)校正的控制點(diǎn)一定要分布合理，避免線性分布，最好能覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū)，避免短邊控制長(zhǎng)邊。
3. 基站平移
經(jīng)由主菜單【測(cè)量】→ 【基站平移】進(jìn)入基站平移?；景l(fā)生移動(dòng)，或者未知點(diǎn)啟動(dòng)基站后基站重啟，都需要做基站平移，找已知點(diǎn)，測(cè)量該點(diǎn)坐標(biāo)，來(lái)計(jì)算基站平移量，并應(yīng)用，對(duì)當(dāng)前基站坐標(biāo)下所有測(cè)量點(diǎn)生效保持基站坐標(biāo)的參 考坐標(biāo)系和上一基站的相同。
進(jìn)入基站平移，，已知點(diǎn)“庫(kù)選”選擇已知點(diǎn)的坐標(biāo)，點(diǎn)擊 GNSS 點(diǎn)“庫(kù)選”選擇剛才在已知點(diǎn)上測(cè)量的點(diǎn)坐標(biāo)，軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算出基站平移量， 點(diǎn)擊“應(yīng)用”。軟件提示：已平移基站 base_和相關(guān)測(cè)量點(diǎn)，是否打開(kāi)點(diǎn)庫(kù)？選 擇【是】則會(huì)打開(kāi)點(diǎn)庫(kù)，同時(shí)平移量會(huì)作用到該基站下所有測(cè)量點(diǎn)，平面坐標(biāo)會(huì)發(fā)生改變。
4. 坐標(biāo)系參數(shù)
1）橢球
橢球界面，包括橢球名稱、半長(zhǎng)軸、扁率倒數(shù)三項(xiàng)。根據(jù)不同地 區(qū)在名稱欄下拉框中選擇相應(yīng)橢球，半長(zhǎng)軸和扁率倒數(shù)無(wú)需設(shè)置，為默認(rèn)值即可。
2）投影
投影界面，可以選擇不同投影模型，并顯示各投影模型的參數(shù)。同時(shí)，可對(duì)投影模型參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如原點(diǎn)緯度、中央子午線、投影高程等。
3）基轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換
基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，包括無(wú)轉(zhuǎn)換、7 參數(shù)、3 參數(shù)三種，用戶如果有當(dāng)?shù)氐?七參數(shù)可直接輸入則不需點(diǎn)校正。
4）平面校正
經(jīng)過(guò)點(diǎn)校正并應(yīng)用后，校正參數(shù)會(huì)在坐標(biāo)系參數(shù)界面顯示出來(lái),用戶登錄成 功后可查看。平面校正目前支持 TGO 方法
5）高程擬合
高程擬合目前支持四種算法：固定差、平面擬合、曲面擬合和 TGO 方法，默認(rèn)選擇固定差。
5. 點(diǎn)測(cè)量
1）界面介紹
視圖區(qū)域：當(dāng)前測(cè)量區(qū)域已經(jīng)測(cè)量的普通點(diǎn)、快速點(diǎn)、控制點(diǎn)的顯示。有北方向、動(dòng)態(tài)比例尺顯示，懸浮視圖操作按鈕可供對(duì)視圖進(jìn)行各種操作。
坐標(biāo)顯示：點(diǎn)擊【居中】切換到當(dāng)前位置，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前平面坐標(biāo)。
控件列表：可以直接進(jìn)入點(diǎn)管理實(shí)時(shí)查看測(cè)量點(diǎn)。
測(cè)量點(diǎn)名：可以手動(dòng)修改，測(cè)完一點(diǎn)后，點(diǎn)名會(huì)按名稱步進(jìn)值自動(dòng)累加。
代碼：可直接輸入，也可點(diǎn)擊【向右】，選擇預(yù)定義的代碼。
天線：天線高。包括設(shè)置：天線類(lèi)型、測(cè)量到、天線的高度，
天線類(lèi)型：內(nèi)置了華測(cè)品牌各型號(hào)接收機(jī)天線參數(shù)，并支持天線參數(shù)的新 建和用戶自定義天線的刪除。
測(cè)量到：底部、中部、相位中心，三選一。
高度：填寫(xiě)移動(dòng)站高度。
2）測(cè)量模式
常規(guī)模式：點(diǎn)擊【測(cè)量】按鈕則開(kāi)始測(cè)量。
補(bǔ)償點(diǎn)測(cè)量：點(diǎn)擊圖示選擇補(bǔ)償點(diǎn)測(cè)量選項(xiàng)，將對(duì)中桿底部對(duì)準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)傾斜對(duì)中桿（≤30°）點(diǎn)擊測(cè)量即可，軟件自動(dòng)保存轉(zhuǎn)換過(guò)后的正確點(diǎn)位三維坐標(biāo)。
連續(xù)測(cè)量：點(diǎn)擊【測(cè)量】按鈕則進(jìn)入連續(xù)測(cè)量模式參數(shù)設(shè)置界面。測(cè)量方法分為固定時(shí)間、固定距離等，表示在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中每隔用戶所設(shè)定時(shí)間或距離，手簿隨機(jī)記錄一個(gè)點(diǎn)。
6. 點(diǎn)放樣
點(diǎn)放樣界面包含視圖區(qū)域、坐標(biāo)顯示區(qū)域、按鈕三大部分。
視圖區(qū)域：顯示當(dāng)前點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的方向線。有了具體放樣目標(biāo)后，會(huì)實(shí)時(shí)顯示偏移量， 距離，方位角等。
坐標(biāo)顯示區(qū)域：實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前平面坐標(biāo)，點(diǎn)擊切換后可顯示當(dāng)前點(diǎn)到放樣點(diǎn)的偏移量、距離、 高差、俯仰角、方位角，隨著放樣操作者的移動(dòng)，數(shù)值和視圖會(huì)發(fā)生變化。
列表:從【點(diǎn)管理】中選擇要放樣的點(diǎn)后，在【待放樣點(diǎn)】查看點(diǎn)放樣任務(wù).
代碼：可直接輸入，也可點(diǎn)擊【向右】，選擇預(yù)定義的代碼。
上一個(gè)：點(diǎn)擊后，顯示當(dāng)前放樣列表中，當(dāng)前放樣任務(wù)的上一個(gè)任務(wù)。
下一個(gè)：點(diǎn)擊后，顯示當(dāng)前放樣列表中，當(dāng)前放樣任務(wù)的下一個(gè)任務(wù)。
開(kāi)始測(cè)量：正確輸入天線高度和測(cè)量到后，測(cè)量得出所放點(diǎn)的坐標(biāo)和設(shè)計(jì)坐標(biāo)的差值。
7. 線放樣
線放樣界面包含視圖區(qū)域、坐標(biāo)顯示區(qū)域、按鈕三大部分。
視圖區(qū)域：顯示當(dāng)前點(diǎn)到放樣線最近點(diǎn)的方向線，有了具體放樣目標(biāo)后， 會(huì)實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前點(diǎn)到放樣線上目標(biāo)點(diǎn)的偏移量，距離，方位角等。
坐標(biāo)顯示區(qū)域：實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前平面坐標(biāo)，點(diǎn)擊切換后界面視圖上顯示當(dāng)前點(diǎn)到 目標(biāo)線上放樣點(diǎn)的偏移量、距離、高差、俯仰角、方位角等，同時(shí)，還可顯示當(dāng) 前位置到放樣線起點(diǎn)和終點(diǎn)的距離，高差，隨著放樣操作者的移動(dòng)，數(shù)值和視圖 會(huì)發(fā)生變化。
方法：打開(kāi)線放樣方法設(shè)置界面
1）到直線
2）到直線上的樁號(hào)：設(shè)置放樣線的樁間距。
3）到直線上的樁號(hào)/偏移： 樁間距，設(shè)置放樣線的。樁間距； 水平，垂直于直線方向（左負(fù)右正）； 向上，高程方向。
4）到直線上的樁號(hào)/偏角：樁間距，設(shè)置放樣線的樁間距 ；角度，旋轉(zhuǎn)角（左負(fù)右正）； 長(zhǎng)度，旋轉(zhuǎn)后直線的長(zhǎng)度。
5）分段：將整段線等分為幾段
四、RTK精度
RTK精度實(shí)際精度 = RTK標(biāo)稱精度 + 轉(zhuǎn)換參數(shù)+人為誤差+儀器的穩(wěn)定性
◆ RTK標(biāo)稱精度：
水平為1cm+1ppm·D
高程為2cm+1ppm·D，其中（D為基站與流動(dòng)站的距離，單位為km)，隨著距離的增大精度會(huì)不斷增大）
◆ 轉(zhuǎn)換參數(shù)：
對(duì)于作點(diǎn)校正求出的是：四參數(shù)+高程擬合，對(duì)于校正點(diǎn)本身的精度，點(diǎn)的分布情 況，以及采用的擬合方式尤為重要，直接關(guān)系到成果的可靠性，而點(diǎn)的分布又是重中之重特別是對(duì)于高程的影響。
◆ 人為誤差：
人為的扶桿，對(duì)中誤差
◆ 儀器的穩(wěn)定性：
接收機(jī)定位的穩(wěn)定性，觀測(cè)數(shù)據(jù)的置信度。
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