GNSS-RTK定位技术解析：从单差到三差观测

"该资源是关于卫星导航与测绘原理的讲座材料，重点讲解了GNSS-RTK定位测量技术。内容涵盖了单差、双差、三差观测方式以及它们在消除误差方面的作用，同时介绍了差分GPS（DGPS）的工作原理和应用。" 在卫星导航系统中，全球导航卫星系统（GNSS）是实现高精度定位的关键技术。实时动态（Real-Time Kinematic, RTK）定位是GNSS的一种高级应用，特别适用于测绘、土地测量和工程应用。RTK利用载波相位观测值来提供厘米级的定位精度。 单差观测方式是消除卫星钟差影响的第一步，它通过比较不同观测站对同一卫星的相位观测值来计算差分。这种方法可以显著降低星历误差的影响，并减少对流层和电离层折射导致的误差，尤其是在短基线（如100公里以内）的情况下。然而，单差仍然存在站间距离引起的残余误差。 双差观测方式进一步消除了接收机钟差的影响，它是通过对同一组卫星的单差进行差分来实现的。双差模型不仅可以消除卫星和接收机的钟差，还可以进一步减少星历误差的影响。这种技术尤其适用于相对定位，因为它可以极大地提高定位精度。 三差观测方式则更进一步，它是在不同历元对同一组卫星的双差进行差分，目的是消除整周模糊度。这种方法能有效地减少平差中的未知数，提高定位效率。 相对定位的优点在于通过线性组合载波相位观测值，可以消除或减弱系统性误差，如卫星轨道误差、钟差和大气折射误差。然而，它也存在缺点，即差分操作可能导致观测值之间的相关性增加，同时减少观测方程的数量，这可能会影响平差过程的稳定性和计算复杂性。 差分GPS（DGPS）是提高定位精度的另一种方法，特别是在局部区域。根据基准站的数量和分布，它可以分为单基准站差分、多基准的局部区域差分和广域差分。DGPS主要通过伪距差分、位置差分和载波相位差分等方式工作。位置差分是通过比较基准站的实测坐标与已知坐标，计算并广播坐标改正数，用户站接收这些改正数后，可以修正自身的定位结果，从而提高精度。这种技术在航海、航空和陆地车辆导航中具有广泛应用。