全站仪与RTK的区别与优缺点

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概述

前段时间在“如何通过外置GPS实时记录行程轨迹？”一文中【点击查看】分享了外接GPS设备在水经微图中的使用方法，有朋友在后台留言希望我们推荐一款测绘设备。

老实说，我们主要从事GIS软件开发，虽然与测绘行业联系紧密，但对于测绘设备还真不敢信口雌黄地瞎推荐，因此这里将全站仪与RTK的区别与优缺点进行了整理，仅供大家作参考。

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什么是全站仪

全站仪是全站型电子速测仪（Electronic Total Station）的简称，是电子经纬仪、光电测距仪及微处理器相结合的光电仪器。

全站仪

与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。

因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪，广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。

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什么是RTK？

RTK（Real Time Kinematic）实时动态测量技术，分电台模式和网络通讯模式。

RTK

RTK是以载波相位观测为根据的实时差分GPS（RTDGPS）技术，它由基准站接收机、数据链、 流动站接收机三部分组成。 

在基准站上安置1台接收机为参考站，对卫星进行连续观测，并将其观测数据和测站信息，通过无线电传输设备，实时地发送给流动站。

流动站GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线接收设备，接收基准站传输的数据，然后根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度。

即基准站和流动站坐标差△X、△Y、△H，加上基准坐标得到的每个点的WGS84坐标，通过坐标转换参数得出流动站每个点的平面坐标X、Y和海拔高H。

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全站仪与RTK的区别

全站仪除了可以测量距离外，还可以自动测量坐标、高程和距离等。

但由于需要人工瞄准目标，因此除了需要有足够强的光线外，观测目标与全站仪之间还不能有任何障碍物，否则就会看不清、瞄不准，最终就无法得到测量结果，完不成测量任务。

RTK主要分为电台模式与网络模式，它不受光线和障碍物的影响，只要可以接收到卫星信号就可以开展测绘工作。

全站仪的测量区域比较小，最长测距一般在1.5公里左右，因为太远会导致测量人员看不清，所以当测区较大时，需要多次搬站才能完成测量工作。

RTK的测量距离可以在10公里左右，搭载的电台功率越大，可作业的距离越远，因此基准站通常只需要要架设一次，就可以完成测量工作。

全站仪在搬站前，需要把下一个设站点测量出来然后再搬站，而这次搬站就必然会产生误差，搬的次数越多累计的误差就越大。

RTK测量是通过基准站与移动站之间进行比较的差分，或得两者之间的精确相对位置，它们之间连线的精度平面距离每增加1公里，误差增加1厘米。

但由于移动站测量的每个点都是与基准站位置（固定不动）相比较的结果，因此每个测量目标点的误差都仅仅是相对于基准站的误差，不会像全站仪那样产生误差累积。

全站仪在测量过程中一般需要3个人，一人观测，一人跑尺，一人记录。

RTK只需要2个人就可以完成，一个人看基准站，一个人负责移动站，相对于全站仪多出来的这个人，也可以在旁边负责讲段子。

在放样的时候，全站仪必须使用对讲机（嗓门大的也可以靠吼），由操作全站仪的人对棱镜进行指挥，放样效率低。

通过RTK进行测试时，RTK手簿上会有方向、距离差、方位角和高差指示，1个人就可以完成放样工作，每个放样点只需要停留1到2秒就可以完成作业，工作效率比较高。

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全站仪与RTK的优缺点

通过上述的对比，我们可以了解到RTK有作业效率高、定位精度高（可达厘米级）和可以全天候作业等优点。

它可以胜任各种外业测绘，流动站配备高效手持操作手簿，内置专业软件可自动实现多种测绘功能。

在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完5公里半径的测区；在公路路线测量中，每小组(3到4人)每天可完成中线测量6到8公里，在中线放样的同时完成中桩抄平工作。

若用其进行地形测量，每小组每天可以完成0.8到1.5平方公里的地形图测绘，其精度和效率是常规测量所无法比拟的。

但RTK最大的缺点，是必须要有稳定的卫星信号才能工作，而在山区、林区、城镇密楼区等地作业时，GPS卫星信号被阻挡的情况还是比较多。

信号强度低，卫星空间结构差，容易造成失锁，重新初始化困难甚至无法完成初始化，影响正常作业。

另外，数据链电台信号在传输过程中易受外界环境影响，如高大山体、建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，会严重影响外业精度和作业半径。

全站仪自身带有数据处理系统，可以快速而准确的对空间数据进行处理，计算出放样的方位角与该点到测量站点的距离。

全站仪能够根据输入的坐标值计算出放样点的方位角，不需要卫星信号，因此不受室内室外，树下，高楼旁等因素影响。

但全站仪最大的缺点，是观测目标与全站仪之间需要通视，否则就测量工作就无法进行。

另外就是测量程比较小，一般只能在1.5公里左右进行测量，再大的范围就需要多次搬站，而搬站又会产生累积误差。

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总结

综上所述，全站仪与RTK各有各的优缺点，只有根据测绘项目的具体情况，选用适合的测绘设备。

如果从采购层面上作比较的话，还有一个值得参考的重要因素，那就是常规全站仪相较于RTK会更便宜。

最后，本文通过查阅网络资料整理而成，仅供大家参考，如果你发现文中存在不正确的地方，还望大家不吝赐教！

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