GPS系統的建立其本意在于解決全球范圍的導航定位問題，主要用于航海與軍事方面，測碼偽距定位是導航定位的主要方法。鑒于原理上的局限性，其定位 精度只能在10－30米量級（無SA影響下）；其優點是能實時地提供點位坐標數據。在實際應用中，發現GPS存在巨大的潛力，促使人們進行了多方研究探 素，圍繞著精度、速度與實時性也是一種速度上的表現）等主要方面，不斷開拓、改進、完善，至今GPS應用已進入了比較成熟的階段。

GPS測地技求的進展

1、自從 1982年第一臺載波相位測量型接收機面世以來，有效地利用了L1與L2兩個載波資源，使GPS技術在測量精度上躍上了一個臺階。相應的靜態測量方法、差 分數據處理技術為高精度測量奠定了基礎。經典的靜態測量模式，需要較長的觀測時間（ 60－ 120分鐘），而旦必須經測后處理才能獲得解算結果。此時，提高作業效率成了焦點問題，關鍵集中在求解整周未知數（整周模糊度）上。

2、作業方法的改進

• 靜態測量之所以要觀測較長時間，主要原因是讓站星幾何圖形有較大的變化，以便正確地確定整周未知數。其實，長時間觀測對提高觀測質量增益并不顯 著。實踐表明，只需要在時段的開始與結束有少量觀測資料足以解算出整周未知數。于是便出現了兩次重復設站（偽靜態法）的作業方法、試圖縮短設站時間，在多 站組合觀測中提高總體效率。由于轉站時間多了一倍，效果亦不顯著。
• 后來出現的走走停停（準動態）與動態測量模式，必須在已知基線上做初始化工作，以便用幾分鐘的初始觀測數據反算出整周未知數N。；后續觀測中， 基準站與流動站均攜帶N；。工作，所以每次流動設站觀測僅需幾秒到十幾秒鐘，大大地提高了作業效率。這應當說在速度上是一個很大的進步。但是由于要求流動 站在行進過程中不能出現失鎖，否則丟失了N0，需重新初始化，此方法受環境影響較大，限制了它的應用范圍。

3、算法上的不斷探求

算法的探求一直是推進GPS技術向縱深發展的重要環節。快速求解整周未知數是其主攻方向。經過專家們的不懈努力．終于在九十年代初將整周未知數快速 逼近技術 FA RA（Fast Alnhigl。ity Resolution Approach）用于炔速靜態定位，使原來需要一、二小時才能完成的觀測工作縮短到了凡分鐘，大大地提高了作業效率。

后來又將這一技術推進到r動態準動態測量．解決了無須靜態初始化問題．而是在行進過程中自行求解整周未知數，簡稱為AR（＞F（Ambiguity Resolution on the Fly）。使準動態與動態測量得到進一步完善。所以第三代接收機，尤其是雙頻機，幾乎都具有了這一功能，其功勞在于引用了新的算法。

GPS測地技術發展到這一步，在精度、速度應當說得到了比較滿意和結合。然而，事物還存在另一個側面，那就是，靜態、快諫靜態、準動杰、動態測量模 式都共同蘊含著一大缺陷，就是都必須經過測后處理才能獲得結果。一方面不能在觀測過程中及時監視觀測質量；另一方面對于那些要求實時地提供成果的場合，譬 如，工程施工放樣（打樁測量）、載體姿態與方位的測定，海底精度定位水下地形測量、耕作機械的導向等，后處理方式就無能為力了。所以定位的實時性問題便提 到了日程上來了。

4、實時定位的進展

• 為了改善單點精度，引用了差分處理技術，借以消除鐘差，削弱星歷誤差、電離層時延誤差的影響，同時又要不失單點定位實時性的特點。于是又引進了 移動數據通信技術，在已知點上設立基準站連續觀測，通過無線數據通信鍵將偽距改正數，傳送給流動站，對流動觀測數據予以修正，借以提高定位精度。再加上卡 爾曼濾波、數據平滑技術，使單點定位提高了亞米級精度。如天寶（Tlilnble）的4000Geo手持式GPS接收機，只有04kg重，體積門cm x scm x 4cm。四節 5號電池供電，按 1秒的采樣率可存儲 9000個點的數據，是一種資源調查、GIS數據采集較理想的輕便型測量儀器。
• 載波相位測量、差分處理技術、整周未知數炔速求解技術以及移動數據通信技術的融合，使GPS在測地應用上，在精度、速度、實時性三方面達到了完 滿的結合。一種塹新的GPS測量方法一載波相位實時差分法便應運而生了。1993年天寶（Trimble）公司率先推出的 RTK（Real－Time kinematic）測量系統一 GPS全站儀 4000TD，將 GPS測地技術推迸到了一個新階段。

凡Trimble 4000系列接收機（單、雙頻）裝上RTK固件、添加數據通信設備、電子手簿（流動站用），便可擴充為具有RTK功能的系統。

5、RTK全站儀工作原理框圖

• 基準站：設在已知控制點上，連續接收GPS信號，經數據調制，通過無線發射電臺發送出去。
• 流動站：流動于測點上，一方面接收機同步采集GPS信號；另一方面由無線收訊機接收來自基準站的信息，經數據解調，兩種信息匯集于電子手簿。
• 電子手簿快速解算，進行坐標系的轉換校準，實時地在顯示屏上提供測點的地方坐標成果，同時將成果數據存儲起來以便進一步應用。

RTK作業過程

• 在已知點上設立基準站。
• 在已知基線另一端點（或已知點上）架立流動接收天線，與基準站同步觀測幾分鐘初始化工作）。
• 基準站連續觀測，流動站移到另一測點觀測凡秒到十幾秒鐘（由電子手簿上顯示的質量指標而定）。如果在行迸過程中出現因空中遮擋而失鎖，對雙頻機在 行進過程中便自動初始化（重新獲得整周未知數）；對單頻機可借助一種附件一初始化板來完成重新初始化工作。即回到剛測完的那個點上作凡分鐘觀測便可繼續進 行。

順便提一下，開始工作時的初始化，主要是為了建立WGS－84坐標系與地方坐標系的聯系以便順利實現坐標校準工作，同時也就獲得了初始整周未知數。

RTK的技術要點

1、無初始化動態測量解決了快速求解整周未知數之后，實時性問題主要取決數據傳輸技米必須保證快速正確地實現傳輸，具體涉及傳輸設備、誤碼率、傳 輸速率、基線站與流動站數據流的匹配以及傳輸復蓋范圍等。 Trimbl 4000 TD全站儀采用TlllMTALKop多用途無線電通信系統它能提供高速低誤碼率的無線數據傳輸，數據傳輸率不低于Wfl）波特率，在一般環境下復蓋范圍 可達百公里。

2、數據處理技術。這一問題的核心蚤決速求解整周未知數。其于數據統計理論與統計檢驗的整周未知數快速逼近技術FARA，在快速靜態測量中起著主 導作用，后來經過改進用于了RTK作業。利用L；和L．相位組合幫助快速求解整周未知數的組合；突搜索技術，對雙頻機求解問題最為有札

3、在坐標轉換上仍采用七參數模型（三個平移參數，三個旋轉參數與一個尺度因子）。所以作業前需至少聯測三個分布較均勻的已知點，最好分布在測區 四周。作業時取其中之一為基準站。地方坐標系可以是國家坐標系，也可以是用戶自定義的坐標系。計算在高斯投影平面上進行，以投影平面上的坐標形式輸出。高 程問題仍然用提供足夠數量的水準聯測點，以數學擬合的方法求得正常高程。

4、RTK的精度為厘米級，對于一般應用是足夠的。影響RTK成果精度的因素除了GPS觀測共有誤差源之外，還有基線解算精度，可達到 10cm＋lppmD；基準站點位精度平均在上3cm以內；坐標系轉換精度，對10KM基線亦在土3cm左右；動態作業由于測距桿偏心、天線高誤差等一般 也在士3cm之內。至于正常高擬合與內插精度取決于聯測點數目與分布、擬合模型等，一般scm－10cm是做得到的。所以，總的說來，RTK走走停停式作 業，平高精度可望在土5Cm左右。

RTK技術的應用前景

RTK技術使精度、作業效率、實時性達到了最佳的融合，為測地工作提供了一種斬新的儀器，在厘米級精度要求的普通測量中將大顯身手。工程施工放樣。 無須設立許多低等級控制點，便可直接利用少量首級控制點定位出工程細部點點位。這在高等級公路施工放樣中將充分體現其優越性。石油部門地震法探礦中的地震 點放樣已得到廣泛應用，取得了節省人力、物力與時間的效果。在地形測圖中目前應用還少，主要是儀器本身價格高，還未達到普及程度。但是這將是一個應用面很 廣的領域，與機助繪圖系統的結合將如虎添翼。水下地形測量與聲納儀配合會使平面定位更簡便炔捷，效率倍增。就拿GPS其他各種測量模式而言，都有被RTK 取代的趨勢。當然，高精度測量仍然擺脫不了靜態測量的模式。目前影響RTK應用進展主要是價格因素，可以預計，當其應用不斷拓寬。用戶增多，大批量生產加 上市場竟爭的驅動力，普及應用RTK技術并不是遙遠的事。

RTK仍在發展

可以預計，未來的測量儀器將是GPS測量儀與全站電子速測儀的天下。測量機器人是速測儀的發展趨向，而RTK技術將成為GPS測地技術的主流。

就目前已有的RTK系統來說，仍然存在許多待改進發展的地方。一個是精度方面有侍進一步提高；第二方面整套設備體積偏大，重量偏沉。接收機、天線、 通信機、電子手簿、電池等對于流動站來說，一個背袱流動作業，負擔太重。這里主要是GPS接收機、通訊機的小型化與輕量化，電池應用采用高效輕量化產品。 無線數據傳輸設備的復蓋范圍，尤其是高原山區的環境條件，能否利用衛星通信技術。當然，當用戶增多，應用范圍拓寬之后可以建立區域性GPS基準站及數據服 務網，做到數據資源共享，可大大降低用戶投資成本。那時對每個用戶只需購買流動站設備就可以了。

另外，RTK觀測中必須保證至少4－5顆衛星的跟蹤。單頻機目前采用的初始化板也不盡方便，如果也要實現無初始化觀測，則至少保持對7－8顆衛星的同步跟蹤。這樣對環境和對觀測時間安排的要求更高了，這些有待在 GPS/GLONASS集成接收機上來實現。