RTK技术及其在规划测量中的运用研究

阿不力孜·吾甫力

在城市规划工作中，按照城市总体规划的要求，要使用测量仪器把规划中的道路、楼区、各类管线工程设施测设到实地。随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK（RealTimeKinematic）测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。RTK测量技术因其精度高、实时性和高效性，使得其在城市测绘中的应用越来越广。

RTK技术概述

实时动态（RTK）测量系统，是GPS测量技术与数据传输技术的结合，是GPS测量技术中的一个新突破。RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，其基本思想是：在基准站上设置1台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，实时地判定解算结果是否成功，从而减少冗余观测量，缩短观测时间。

RTK测量系统一般由以下三部分组成：GPS接收设备、数据传输设备、软件系统。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成，它是实现实时动态测量的关键设备。软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能。RTK测量技术除具有GPS测量的优点外，同时具有观测时间短，能实现坐标实时解算的优点，因此可以提高生产效率。

RTK测量的特点

经典的GPS测量不具备实时性，而不能用来放样，放样工作还得配备传统的测量仪器，RTK测量弥补了这一缺陷。放样精度可达到厘米级。

RTK测量成果是在野外观测时实时提供，因此能在现场及时进行检核，避免外业工作返工，如，整周求知数初始化情况和测点的点位精度等信息均可在作业现场进行核对。

RTK测量的关键技术之一是快速解算载波的整周未知数。用经典的静态相对定位法，解得整周未知数并达到足够精度，往往需要1个小时甚至更长的时间在RTK测量中，尽管初始化时间的长短受到跟踪观测的卫星数、几何图形强度、多路径效应、电离层干扰等诸多因素影响，但已可在数分钟之内完成。如借助快速动态定位，约需3分钟；如采用动态环境下的初始化，约需1分钟；如在已知点上进行初始化，仅有几秒钟足够。这样，测量中即使遇到障碍物（如穿过桥下或通过隐蔽地带）造成失锁，也可在重新捕获到卫星后数分钟内完成整周未知数初始化，继续进行测量。

能够在任何地方、任何时间接收到GPS信号，基准站和移动站不需要通视，作用距离远（一般都在10km左右），全天24小时均可进行RTK测量放样。

完成基准站的设置后，整个系统只需一人持流动站接收机操作。也可设置几个流动站，利用同一基准站观测信息各自独立开展工作，提高作业效率。

RTK技术在城市规划中的应用

城市控制测量

为满足城市建成区和规划区测绘的需要，城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀。GPS 静态测量，点间不需通视且精度高，但需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则必须返工。应用RTK技术将无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。

航测外业测量

像控点测量是航空摄影测量外业主要工作之一，采用RTK技术测量，只需在测区内或测区附近的高等级控制点架设基准站，（若测区内或测区附近无高等级控制点，可先加密），流动站直接测量各像控点的平面坐标和高程，对不易设站的像控点，可采用手簿提供的交会法等间接的方法测量。像控点的精度要求对于RTK测量来说是不难达到的。与传统作业相比较，它不需要逐级布设控制点；与静态GPS测量相比，缩短了作业时间，因而大大提高了作业效率，功效至少提高3～5倍。

线路测量

RTK测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样，放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，即可放样。放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。

规划监督测量、放样测量

建筑物规划放线，放线点既要满足城市规划条件的要求，又要满足建筑物本身的几何关系，放样精度要求较高。使用RTK进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系，对于短边，其相对关系较难满足。在放样的同时，需要注意的是测量点位的收敛精度，如果点位收敛精度不高的情况下，强制测量则有可能带来较大的点位误差。在点位精度收敛高的情况下，用RTK进行规划放线一般能满足要求。

勘测定界测量

在建设用地勘测定界测量中，RTK技术可实时地测定界址点坐标，确定土地使用界限范围，计算用地面积，在土地分类及权属调查时，应用RTK技术可实时测量权属界限、土地分类修测，提高了测量速度和精度。

RTK技术还可用于地形测量、水域测量、管线测量、房产测量等方面。用RTK测图，可不用布设图根控制，仅依据少量的基准点，即可直接测定地形地物点坐标，如果用专业测图软件，通过电子手簿记录即可实现数字化测图。在水下地形测量是，RTK能自动导航和按距离或时间间隔自动采点，只要将天线高量至水面，加水深改正后，即可高精度的实时测定水下地形点的三维坐标，由专业软件成图。

在城市测量中，RTK技术具有常规测量仪器不可比拟的优点，但也有其自身的局限性。

RTK技术的优点可总结为以下五点：作业效率高，在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完近8km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的搬站次数；定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累； RTK不要求两点间通视，只要求满足两点间“电磁波通视”，因此，和传统测量方法相比，RTK技术降低了作业条件要求；作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大；操作简便，方便使用，具有可视性，数据处理能力强。

RTK技术自身的局限性主要表现在以下七个方面：受卫星状况限制；受天空环境影响；数据链传输受干扰和限制、作业半径比标称距离小；在高程异常现象；精度和稳定性仍存在问题；受GPS接收机上方遮挡物的限制；虽然近几年GPS价格有所下降，但仍然过于昂贵。

RTK在城市规划测量中有着广泛的运用，比传统的测量仪器，有着省时省工且精度高等特点，但其在碎部测量中的应用还是有一定的限制。在进行测量时，主要注意事项是基准站选择要在比较中心、位置空旷开阔的至高点上，且周围无磁场的影响，这样流动站接收的信号好。宜用双频接收机连接支架观测。

作者单位：塔里木油田分公司塔西南勘探开发公司