雷鋒網(wǎng)新智造按：植保作業(yè)中，我們經(jīng)常會遇到掉高升高或者飛不直的現(xiàn)象，不管那種現(xiàn)象都會造成重噴或漏噴現(xiàn)象，很難做到所謂的精準(zhǔn)作業(yè)，目前飛控高度測量主要以氣壓計為主（氣壓計受環(huán)境影響很大），即使有些飛控采用氣壓計和雷達，超聲波或激光的融合技術(shù)，也只能在一定程度上改善定高誤差，由于衛(wèi)星軌道誤差，電離層，對流層對GPS定位影響很大，GPS定位精度也無法滿足精準(zhǔn)作業(yè)的要求，而引入RTK（Real - time kinematic，載波相位差分技術(shù)）可以使飛行誤差控制在厘米級范圍內(nèi)，則大大提高了飛行質(zhì)量。

高精度的地理信息，是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)。本期雷鋒網(wǎng)硬創(chuàng)公開課邀請到極飛地理負(fù)責(zé)人游春成，為我們詳細講解什么是RTK技術(shù)，為什么要在農(nóng)業(yè)植保中使用 RTK 技術(shù)以及RTK 技術(shù)如何在農(nóng)田勘測、無人機飛行中運用。以下為嘉賓分享內(nèi)容實錄。相對視頻文中做了刪減，完整內(nèi)容可觀看視頻。關(guān)注雷鋒網(wǎng)(公眾號：雷鋒網(wǎng))旗下微信公眾號「新智造」，回復(fù)「PPT」可獲取嘉賓完整PPT。

大家好，先做一下自我介紹，我叫游春成，湖南人，在地理行業(yè)從業(yè)17年，從2001年開始一直做地理信息，在國內(nèi)兩家上市公司待過，曾供職于國內(nèi)測繪領(lǐng)域著名上市企業(yè)中海達，任技術(shù)總監(jiān)多年。我之前也做過其他項目，2012年，給百度街景做了一個360度的項目，后面還做了智慧城市。

站在農(nóng)田里，我一直想怎么把高科技應(yīng)用到農(nóng)田里，2016年，我加入極飛，組建了極飛地理團隊。我們在地理信息上有一些積累，在極飛這里，我們在思考怎么讓地理信息技術(shù)為農(nóng)田勘測、無人機飛行和農(nóng)村導(dǎo)航提供高精度的定位信息，讓高精度地理信息在農(nóng)村創(chuàng)造更多的價值。2016年我們帶領(lǐng)團隊為超過15萬架次的植保無人機提供RTK精準(zhǔn)導(dǎo)航服務(wù)；推出了XGeomatics? C2000全自主智能測繪無人機。

什么是RTK？（叫獸版）

我準(zhǔn)備了兩種解釋方法，第一種專業(yè)一點，我稱為“叫獸版”。我們都知道GPS的接收原理，載波信號通過衛(wèi)星傳遞，通過時間差到了接收端，這個過程至少會與4顆衛(wèi)星通訊。也就是說，你的接收模塊至少會接到4顆衛(wèi)星的信號，然后計算距離、取平均值、確定位置，這樣你就會大致知道你所在的坐標(biāo)、高度，得出自己所在的位置。

但是，由于大氣層的影響，如電離層、對流層等種種，非常復(fù)雜。所以在使用民用級GPS的時候，我們會發(fā)現(xiàn)誤差比較大，比如你要上立交橋，它會問你要去橋上還是橋下；去農(nóng)村，沒有路的時候，你會發(fā)現(xiàn)導(dǎo)航的坐標(biāo)和你的實際位置差別是比較大的。

RTK技術(shù)是什么？它運用一些相似性的原理來消除誤差，也就是說，它的載波信號，通過一個已知坐標(biāo)進行觀測，把RTCM數(shù)字和相鄰的進行解算，所以它有一個“地面基站”的概念。

什么是RTK？（吃瓜群眾版）

下面是簡單版，我們同樣先來了解下GPS的工作原理，以及到底是什么引起了誤差，即誰讓GPS跑偏了？

1. 大氣層影響

大氣層中的電離層和對流層對電磁波的折射效應(yīng)，使得GPS 信號的傳播速度發(fā)生變化，從而讓GPS 信號產(chǎn)生延遲。

2. 衛(wèi)星星歷誤差

由于衛(wèi)星運行中受到復(fù)雜的外力作用，而地面控制站和接收終端無法測定和掌握其規(guī)律，從而無法消除產(chǎn)生的誤差。這里面，其實它的星歷的固定軌跡也有一定的公差。

3. 衛(wèi)星鐘差

指GPS 衛(wèi)星時鐘與GPS標(biāo)準(zhǔn)時間的差別。衛(wèi)星上使用銫原子鐘，所以兩者的時間也許不同步，就像你的手表跟你家客廳掛鐘的時間不同步一樣。

4. 多路徑效應(yīng)。

多路徑效應(yīng)可能大家聽得比較多了，GPS信號也有可能是在不同障礙物間反射后才被接收到，由此產(chǎn)生誤差。

這些因素疊加之后，它會變得很復(fù)雜，使得GPS在民用級別都是5-10米的誤差，在農(nóng)村，可能是幾十米的誤差，甚至更多。那怎么把誤差消除呢？這就是RTK技術(shù)（RTK，Real-time Kinematic，載波相位差分）。

RTK不是新技術(shù)，它在傳統(tǒng)測繪行業(yè)已經(jīng)用了10幾年，已經(jīng)很成熟了。它的定位精度能到厘米級，甚至在傳統(tǒng)的橋梁測繪領(lǐng)域，精度可以達到毫米級。它的原理主要是進行聯(lián)合解算，由衛(wèi)星和參考的地面站，再加上移動采集數(shù)據(jù)，進行共同修正差分，所以RTK就代表了實時差分技術(shù)。

那什么是“差分”？ 差分就是把GPS 的誤差想方設(shè)法分離出去。具體做法是，在已知位置的參考點上裝上基準(zhǔn)站——參考點通常使用國家的基準(zhǔn)點，它是一個厘米級甚至毫米級的位置點——通過RTCM數(shù)據(jù)就能知道它的定位。也就是說，這個基準(zhǔn)站會說明兩件事：告訴我所在的精準(zhǔn)位置在哪里；我接到數(shù)據(jù)時的精準(zhǔn)時間。然后把這個數(shù)據(jù)發(fā)送給想要獲取高精度定位信息的移動站，后者就可以通過它獲取的這個信息，修正或消除：大氣層鐘的傳播誤差、衛(wèi)星星歷誤差和衛(wèi)星鐘差，把精準(zhǔn)度做到厘米級。

當(dāng)然，這個基站不能離你的移動站太遠，參考位置是80公里以內(nèi)，但是由于每個地方不一樣，所在區(qū)域的地形不一樣，如山地、丘陵等（實際距離還要是視情況而定）。在新疆，70公里的距離，也能達到厘米級的精準(zhǔn)度，而在湖北、河南，可能就要距離40到50公里。

極飛怎么用RTK技術(shù)？

極飛在哪里使用了RTK技術(shù)？一個是在傳統(tǒng)的移動基站、手持測繪器和固定基站上，一個是在P20無人機上。我們的固定基站會架到一個已知點上，在田間作業(yè)時，移動基站就可以固定基站連接，獲取到一個絕對坐標(biāo)，這個坐標(biāo)會給到P20無人機或手持測繪器使用。

2014—2016年間，我們都在用這種傳統(tǒng)的方式來測繪農(nóng)田。先拿著測繪的桿子，根據(jù)田邊的不同的形狀進行打點，獲取一個厘米級的田邊塊，飛機根據(jù)這個邊塊和站務(wù)生成航線，所以P20才能做到自動飛行，大大降低了人為的誤差和勞動強度，甚至晚上也可以作業(yè)，大大提高了植保效率。

隨著RTK技術(shù)的增強及在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)上的應(yīng)用，RTK的應(yīng)用一定是農(nóng)業(yè)的未來，它代表的是對農(nóng)業(yè)的精細化管理。只有RTK技術(shù)才能保證自動化機械按照精準(zhǔn)的航線，精確施藥、耕地、收割等，所以我們非常期待在北斗的應(yīng)用更加深化。北斗正在加速發(fā)展，到2020年將基本覆蓋全球，現(xiàn)在，它在東南亞已經(jīng)很好用了。

原來我們用GPS手飛無人機的時候，經(jīng)常把農(nóng)田打成了足球場，為什么說是足球場？你看下面的圖片，有一塊是綠色的，有一塊已經(jīng)被打成黃黃的了，這就說明有的地方打到了，有些地方?jīng)]打到，還有的地方打多了，這就是噴藥遇到的最大問題：噴灑不均勻、重噴、漏噴，使得效果很不好，所以現(xiàn)在很多地方手飛無人機遭到了農(nóng)戶的抵觸，他們會認(rèn)為無人機不如傳統(tǒng)的背著噴霧器去灑藥。

怎樣樣讓效果好？首先要保證飛行精準(zhǔn)，在這個前提下噴得均勻，效果就非常棒了。

第二個應(yīng)用，精準(zhǔn)不僅是讓機械自動化更精準(zhǔn)，同時可以對農(nóng)田的信息化進行一個精細管理。過去，大家都知道自己的地大約是多少，10畝、50畝。但是，五十幾畝，甚至精確到小數(shù)點后兩個數(shù)字是不知道的。因為目前農(nóng)戶關(guān)注的主要是產(chǎn)量，所以在用藥時，一般會多打一點，保證害蟲被殺死。

如果我們精準(zhǔn)地知道地有多大，它的配藥、施肥、用藥才能得到控制，這樣才能讓土地和農(nóng)作物健康地成長。

另外，過去拖拉機在農(nóng)田作業(yè)的時候，還有一個非常麻煩的問題，作業(yè)完成不知道該收多少錢，農(nóng)戶說20畝，那就是20畝，存在很大的計量問題。

過去，我們使用RTK技術(shù)，是圍著田塊一步一步走出來的，對于一般人來說，一天能夠走300-500畝已經(jīng)很不錯了，我們的小伙子最高的時候能走到2000多畝。在洪湖，水有時會沒到胸口；在水田，走完會渾身泥土。他們在用這樣的方式實現(xiàn)精準(zhǔn)的時候，我們就在想，我們是一家科技公司，能不能有更高效的方式來做測繪工作。

所以在3月20日，我們推出了一個測繪無人機極飛地理 XGeomatics C2000 ，它可以全自動地測繪，幫助大家解決地有多大、多精準(zhǔn)的問題。為什么叫C2000？因為C代表測繪，2000就是飛一次可以測繪2000畝，就是這么簡單直接。

解決“找不到路”

RTK技術(shù)還可用于農(nóng)田導(dǎo)航。我們在城市都是用高德導(dǎo)航、百度導(dǎo)航，但是，在農(nóng)村怎樣導(dǎo)航？這需要兩種數(shù)據(jù)：一是路網(wǎng)數(shù)據(jù)，二是農(nóng)田的基準(zhǔn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，這就需要RTK的技術(shù)支持。

利用RTK的技術(shù)，可以把路網(wǎng)數(shù)據(jù)搞得很清楚。在農(nóng)田導(dǎo)航中，比如你要去某個田塊，使用RTK技術(shù)可以精準(zhǔn)地把你帶過去。當(dāng)然，導(dǎo)航還離不開移動端的支持，在鎮(zhèn)上，你可以使用高德導(dǎo)航，當(dāng)你去到田邊的時候，就可以使用我們的導(dǎo)航技術(shù)。

數(shù)據(jù)服務(wù)，改變農(nóng)業(yè)本質(zhì)

農(nóng)村的改變，需要基本的數(shù)據(jù)化，數(shù)據(jù)服務(wù)才是改變農(nóng)業(yè)的本質(zhì)。有了RTK的技術(shù)，基于RTK的無人機測繪，無人機植保加上云計算，能夠構(gòu)成高精準(zhǔn)的農(nóng)田基本數(shù)據(jù)，這樣，不僅可以做到農(nóng)田歸屬，精細化管理才是它更重要的應(yīng)用。

以精準(zhǔn)的地理信息為核心，大家能對農(nóng)田的所屬，以及用藥、施肥或者是播種、收割的時候才會比較精準(zhǔn)。為什么要把RTK技術(shù)放到傳統(tǒng)的機械里來？第一個，就是為了讓農(nóng)業(yè)機械走直，使每一粒種子播種得都非常均勻，每一次灑藥的時候利用率也能最大，收割的時候不會浪費。如果播種的時候彎彎曲曲，就會影響植保、收割。去年我們在新疆就遇到這樣的事情，新疆的棉花是機械化收割，但是每次收完后還會有10%的棉花在地里，仍然需要人工去撿起來。這首先是因為前面機械播種的時候，種的不好，其次是對機械的控制不精準(zhǔn)。

第二個，對高精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的應(yīng)用，可以提高對農(nóng)田的科學(xué)管理。未來，數(shù)據(jù)加上遙感，我們就能知道蟲害是不是快到了，這樣就能把現(xiàn)在事后做的事情提前到事情來做。比如在蟲卵期，我們就可以提前殺掉害蟲，更加節(jié)省用藥。

農(nóng)業(yè)的發(fā)展是以機器代替人工，以更智能的機器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機器，而更智能的機器需要精準(zhǔn)數(shù)據(jù)做支撐，比如，未來你向作業(yè)隊說出你的精準(zhǔn)位置，收割機、施藥作業(yè)隊就可以上門服務(wù)，你只要支付費用就可以了。

所以，RTK技術(shù)不只是應(yīng)用在飛機上，傳統(tǒng)的耕、種、管、收都可以應(yīng)用。例如，土地的利用率怎么達到最大化？到底是種兩年，還是三年？現(xiàn)在基本是3年一輪種，有時候這片土地已經(jīng)更適合小麥了，但農(nóng)戶是不知道的，他可能今年還在種玉米。原來我們都是靠天吃飯，今年種什么，怎么種，用什么肥料，都是根據(jù)經(jīng)驗，如果我們能利用數(shù)字化，告訴他這塊土地適合種什么，到底是缺氮，還是缺鉀，用藥的時候就會非常精準(zhǔn)?，F(xiàn)在沒有這種技術(shù)是怎么辦的？農(nóng)戶看到玉米黃黃的，就多補一點肥，補多少？不知道。

我們說要控制食品，其實就要在種植階段控制，讓它的生長符合規(guī)律，能夠用最小的施藥來控制蟲害。當(dāng)然，純綠色更好，不過這還需要我們用生態(tài)的方法來改變。

RTK技術(shù)是一個很成熟的技術(shù)，可以幫助到農(nóng)業(yè)精細化管理、精細化播種、精細化施肥，這樣的話，農(nóng)業(yè)的收益才能最大化。我們還發(fā)現(xiàn)，對產(chǎn)量的預(yù)測、農(nóng)資的歷史消費數(shù)據(jù)還比較缺失，也就是說，農(nóng)戶是很缺少金融的支持的，收割前的耕地、播種、施肥，所有的錢都要自己付。農(nóng)民想承包1000畝的土地，每畝可能要投入500-800元，一共就需要80萬元，這對農(nóng)戶的壓力是非常大的。能不能倒過來，耕種的時候有金融支持，收割的時候再以果實來償還？這樣，他就能盡快把規(guī)模擴大。

所以我們覺得未來的農(nóng)業(yè)一定是精準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)化為核心，這樣，整個農(nóng)業(yè)的智能化、智慧化就很快到來了。

現(xiàn)在，農(nóng)村基本上都以小孩、老人，以及照顧小孩的婦女為主，農(nóng)田里年輕人越來越少，所以農(nóng)村里需要科學(xué)技術(shù)，來讓年輕人覺得從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能掙錢，還能過得很體面。比如用無人機可以在農(nóng)村掙8萬塊錢，在城市也是掙8萬，他就愿意回到農(nóng)村來，因為能夠照顧自己的父母、小孩，生活質(zhì)量還不降低。

所以我們希望更多的人參與進來，了解、利用RTK技術(shù)，有更多的機械把農(nóng)戶從繁重的勞動中釋放出來，為我們的食品安全、農(nóng)作物做一些貢獻。

新智造Q1：如何解決多路徑效應(yīng)？

游：這是一個比較復(fù)雜的問題，簡單來說，就是讓地面基站分布更密集，有更多共同的路徑的衛(wèi)星信號源，這樣可以減少或者消除誤差。一般來說，在農(nóng)業(yè)，大部分障礙來源于防風(fēng)林，還有一些桿塔、信號塔、供電房等等。這種情況，采用就近架設(shè)移動基站的方式來解決，采用雙路徑來保障信號的到達，其中雙路徑是電臺和無線網(wǎng)絡(luò)。

新智造Q2：RTK擺站后再調(diào)高調(diào)低基站會怎樣影響數(shù)據(jù)？ 

游：看來這位朋友已經(jīng)在應(yīng)用RTK了。調(diào)高調(diào)低有影響的，主要影響是高程數(shù)據(jù)，如果高度跟實際差別大，可能導(dǎo)致無法固定解。我建議兩種方式：第一種：調(diào)整之后再獲取一次靜態(tài)，第二種：采用增高桿，增高桿是固定的，直接在原來的值上增加這個桿的值。

新智造Q3：RTK技術(shù)對基站的依賴大嗎？如果當(dāng)?shù)鼗緮?shù)量少，RTK技術(shù)能多大程度上提高飛行精度？如何解決這個問題呢？  

游：RTK技術(shù)對基站的依賴大嗎？ 可以說很依賴。目前無線網(wǎng)絡(luò)情況穩(wěn)定性還是有一定局限性，在農(nóng)村，很多地方?jīng)]有網(wǎng)絡(luò)信號，甚至打電話都很困難，這個時候沒有移動基站，無人機難以獲取差分?jǐn)?shù)據(jù)。如果當(dāng)?shù)鼗緮?shù)量少，RTK技術(shù)能采用相對精度來解決，比如說，打一個水泥樁，用RTK采集數(shù)據(jù)，下次在此區(qū)域作業(yè)的時候，把移動基站放在此水泥樁上，輸入上次一樣的坐標(biāo)，一樣飛的厘米級精度。如果只用RTK擺靜態(tài)，則誤差在1米左右，單點靜態(tài)主要看采用的RTK主板參數(shù)?；旧?，可以多使用移動基站，一般來說，一個固定站可以覆蓋30～80公里的位置。也就是說：采用RTK技術(shù)，一定是需要依賴基站的，目前主要是三種方式：國家CORS、或千尋賬號、或基站。

新智造Q4：有沒很好的方式解決橋梁下面或港口弱GPS環(huán)境下如何定位和避障的方式？

游：這位朋友問的就很專業(yè)了。在弱GPS和橋梁下，換句話來說就是非常容易丟星，RTK難以達到固定解，一般目前的做法都是綜合應(yīng)用RTK＋慣導(dǎo)，或者綜合應(yīng)用RTK＋慣導(dǎo)＋視覺，綜合根據(jù)環(huán)境，來設(shè)置占比，要經(jīng)過大量的實際數(shù)據(jù)，才能獲取比較好的效果，比如視覺的雙目避障。

新智造Q5：使用RTK技術(shù)的植保無人機，成本要高出多少？目前它是一種必要的技術(shù)嗎？哪些農(nóng)田作業(yè)要用到這么高精度的定位？

游：目前隨著RTK的技術(shù)成熟，成本已經(jīng)大幅度下降，隨著在各個行業(yè)的規(guī)模應(yīng)用，還會有繼續(xù)下降的空間。就單從設(shè)備的費用來說，是增加了RTK設(shè)備的成本，但實際上一套RTK設(shè)備可以共用，比如用在10套作業(yè)設(shè)備上，目前RTK設(shè)備目前的成本從5千到幾萬不等，主要看主板，是國產(chǎn)的還是國外的，是多星還是單星的。目前它是一種必要的技術(shù)，在無人機植保領(lǐng)域中，從今年我們看到很多植保公司都說標(biāo)配或選配RTK技術(shù)了，那么不僅僅是無人機植保，還有耕地、種、收割，隨著土地流轉(zhuǎn)，小田變成大田，大田采用規(guī)模化機器幫助農(nóng)業(yè)，國家倡導(dǎo)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，這是一個趨勢。

新智造Q6：RTK對農(nóng)村土地確權(quán)測量可以嗎？

游：當(dāng)然可以，而且很多地方都在應(yīng)用RTK做土地確權(quán)。有個合作伙伴有一百多套RTK設(shè)備，主要就用在土地確權(quán)，目前就開始希望用上我們的C2000來做土地確權(quán)。

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