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太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》

GPS定位及RTK原理

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吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎?——《论语》

GPS定位及RTK原理

GPS定位

全球定位系统GPS(GlobalPositioningSystem)是美国陆海空三军联合研

制的卫星导航系统，具有全球性、全天候、连续性、实时性导航定位和定时功

能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。它由空间部分（GPS卫

星星座）、地面控制部分（地面监控系统）、用户设备部分（GPS信号接收

机）三个部分组成。

在GPS观测中，我们测出卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公

式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X，Y，Z）

三个未知数。考虑到卫星时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知

数，X、Y、Z和钟差，因此，需要引入第四颗卫星，形成四个方程式进行求

解，从而可以确定某一观测点的空间位置，精确算出该点的经纬度和高程。

单点导航定位与相对测地定位是GPS应用的两个方面；对常规测量而言相

对测地定位是主要的应用方式。相对测地定位是利用L1和L2载波相位观测值

实现高精度测量，其原理是采用载波相位测量局域差分法：在接收机之间求一

次差，在接收机和卫星观测历元之间求二次差，通过两次差分计算解算出待定

基线的长度；求解整周模糊度是其关键技术，根据算法模型，设计了静态、快

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君子忧道不忧贫。——孔丘

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速静态以及RTK等作业模式。静态作业模式主要用于地壳变形观测、国家大地

测量、大坝变形观测等高精度测量；快速静态测量以其高效的作业效率与厘米

级精度广泛应用于一般的工程测量；而RTK测量以其快速实时，厘米级精度等

特点广泛应用于数据采集(如碎部测量)与工程放样中。RTK技术代表着GPS相

对测地定位应用的主流。

RTK的原理

RTK是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量，它能够实时地提供

测站点在指定坐标系中的厘米级精度的三维定位结果。RTK测量系统通常由三

部分组成，即GPS信号接收部分（GPS接收机及天线）、实时数据传输部分

（数据链，俗称电台）和实时数据处理部分（GPS控制器及其随机实时数据处

理软件）。

RTK测量是根据GPS的相对定位理论，将一台接收机设置在已知点上（基

准站），另一台或几台接收机放在待测点上（移动站），同步采集相同卫星的

信号。基准站在接收GPS信号并进行载波相位测量的同时，通过数据链将其观

测值、卫星跟踪状态和测站坐标信息一起传送给移动站；移动站通过数据链接

收来自基准站的数据，然后利用GPS控制器内置的随机实时数据处理软件与本

机采集的GPS观测数据组成差分观测值进行实时处理，实时给出待测点的坐

标、高程及实测精度，并将实测精度与预设精度指标进行比较，一旦实测精度

符合要求，手簿将提示测量人员记录该点的三维坐标及其精度。作业时，移动

站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在已知点上先进行初始化后再进入

动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成整周模糊值的搜

索求解。在整周模糊值