RTK技术在高林台河控制测量中的应用

茹树青 曹 群

（阜新市水利勘测设计研究院 阜新市 123000）

1 RTK测量原理

RTK（Real Time kinematic）技术即实时载波相位差分技术，是实时处理测点载波相位观测量的差分方法，它能够实时地获得测站点在指定坐标系中的三维定位结果，能达到厘米级精度。RTK系统主要由一个参考站(即基准站)、若干个流动站、数据通讯系统三大部分组成。在RTK作业模式下基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送到流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，用时不到1s。

2 RTK控制测量

本文以高林台河1：2000地形图测量实践为例，具体介绍RTK技术在控制测量中的应用情况。

2.1 测区概况

高林台河位于细河中游阜蒙县与市区交界处，东经 121°41′、北纬 42°03′。测区河道长5.7km，上游部分为两个支流，在高林台村南汇流一河。测区较为平坦，交通便利，但原河堤外多为厂区和杨林，通视困难，测区类别为中等。

2.2 已有测量成果的利用

（1）中国人民解放军总参谋部测绘局出版的1:1万地形图；

（2）平面控制点5个,扣莫（GPS三等）、县粮食局（GPS四等）、玍海西（GPS四等）、三粮库（GPS四等）、九营子（GPS四等），均为阜新城区基础测量控制网内的控制点；

（3）高程控制点5个,其中阜新城区基础测量控制网内的控制点 4个：县粮食局（四等水准）、玍海西（四等水准）、三粮库（四等水准）、九营子（四等水准）；国家水准控制点1个，扣清19（一等水准）；

由于高林台河位于阜新市近郊，为细河的主要支流，为了适应阜新市整体发展和细河流域的整体规划，本次测绘采用阜新市城市80坐标系(1980西安坐标系,1.5°带投影,中央子午线 121°30′)，1985国家高程基准。

2.3 施测方法和施测情况

本次测量我们采用 GPS RTK 测量模式一次性完成图根控制点的平面、高程测量，并采用直接水准的方式联测大部分控制点，通过比较、改正最终完成高程控制测量。

2.3.1 人员组织和所用仪器设备

根据工程量和时间的要求，外业测量由3人组成，投入 Smart 6100 GPS（动态平面精度10mm+2ppm，高程精度 20mm+2ppm）一套、S3水准仪一台、对讲机、水准尺等。

2.3.2 已有控制点的检测及利用

根据测区所在的位置及测量要求，拟采用的平面控制点5个，高程控制点5个，控制点点名及等级见表1。 RTK作业半径最长为3.8km，满足规范要求（R≤5km）。

表1 控制点点名及等级表

按照控制点的位置分布，选择三粮库作为检核点，不参与控制结算，其他几个点分别参与平面、高程控制结算。经 GPS RTK检测，水平残差分别为 9mm、14mm，垂直残差为 9mm，尺度比为0.999976127，几个点兼容性良好，精度统一，成果详见表 2。采用此套控制结算成果检测三粮库的点位精度，独立采集2次，其平均值与已知坐标较差分别为 8mm、-3mm、-13mm。满足规范要求(⊿点位≤5cm,⊿高程≤4cm），故在本次控制测量中采用此套控制测量模式。

表2 已知控制点精度检测成果表 单位：mm

2.3.3 控制测量

（1）平面控制测量。应用 RTK 测量模式在测区内共完成控制点 15个，每个图根控制点均独立采集2次， 每次10个历元以上,其两次控制测量的点位较差、高程较差均满足规范要求（⊿点位≤20cm,⊿高程≤10cm）后结束此点的控制测量。

（2）高程控制测量。按照《工程测量规范》规定，对采用RTK模式完成的拟合高程成果需要采用水准检测。 由于所采用的城市控制点经常使用，另由于RTK检测已知点成果可知，控制点精度保存完好，故本次水准路线直接以玍海西为起算点，采用双仪器高法参照四等水准的测量要求完成了5.2km的支水准路线，不进行已知点间的检测。经计算，左右水准路线高差不符值为 6mm，满足四等水准的要求（14√K=32mm），水准计算及高程对照表见表3。

表3 RTK拟合高程与水准高程对照表

程联测位于测区首、中、尾部的RTK控制点11个（不少于3个），为全部控制点的73 %（不少于10%），两者高差较差均小于68mm（30√D）。通过水准计算及高程对照表可以看出本套RTK高程控制拟合均匀，满足规范和设计要求，不需改正，直接用于测图。

采用RTK模式测设GPS RTK控制点15个。

3 结论

通过用RTK技术在高林台河中的控制测量的具体施测，可得到如下结论。

3.1 RTK技术优点

（1）作业效率高，劳动强度低，节省费用。RTK控制测量可以省去传统控制测量从已知控制点到测区控制点间的传递过程，不需要已知控制点与施测控制点间的相互通视，每个控制点测量仅需要10s左右。控制点间可以乘车前进，劳动强度低,所需作业人员少，一般需要3个人，甚至可以1个人完成作业，较传统控制测量相比，作业时间可减少1/2～1/3，大大节约测绘费用。

（2）测量精度高，点位精度均匀。测量精度达到厘米级，能满足地形测量的需要，每个点的误差均为随机产生，不会像传统测量一样产生误差累积，测绘成果可靠。通过高林台河的测量实践，RTK控制测量成果可以达到一级导线和四等水准的精度要求。

3.2 RTK技术缺点

（1）数据链传输受干扰和限制，作业半径比标称距离小。RTK数据链传输易受到障碍物如高大山体、建筑物、树木等遮挡而衰减严重，影响测绘成果的精度和半径。在数据链传输不受影响的前提下，按照规范RTK控制测量的作业半径应小于5km。解决这类问题的有效办法是把基准站布设在测区中央的最高点上。

（2）受卫星状况限制和天空环境的影响，阜新地区白天可以接收到的有效卫星数为 6～8颗，满足一般地区的测量要求，但在高山峡谷、密集树林和城市高楼密布区，卫星信号被遮挡，尤其在中午11:30～12:30，接受到的卫星甚至少于5颗，容易产生假值，作业时间受限制。解决这类问题的有效办法是选择有效的作业时间段和加强控制点的质量检测，如同一控制点的重复观测次数的增加，不同基准站的RTK测量检测等