初探GPS RTK 技术在工程测量中的应用

金旭生

摘 要：随着城市建设的飞速发展，城区面积不断扩大，规划测量工作中遇到的问题（如控制点毁坏、丢失、不通视等等）也随之而来，使用传统的测量手段进行工作，影响了整个施工放样的进度，测量精度还得不到保障。RTK 技术作为一种新的测量手段，以其全天候、高精度、高效率等显着特点而备受广大测绘工作者和测绘单位的青眯，极大提高了测量工作的精度和效率。为此，本文结合某工程实际案例的测量要点，探讨了RTK 技术在城市规划测量中的应用。

关键词：RTK技术；测量；数据

中图分类号：P228 文献标识码： B

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。

1 RTK 测量的特点

（1）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。（2）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（3）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。（4）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。（5）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。

2 工程概况

本测区位于城市工业区，总面积0.7平方公里。假定一个点的坐标和高程后，用罗盘和全站仪测出另一个点的距离和方位角，算出另一个点的假定坐标和高程，并在此基础上布设一、二级导线（网）或二级GPS点，作为本次测区的首级（加密）平面控制测量。南于本次测区附近没有国家级控制点，按照区管委会意见，采用独立坐标系，并假定高程点，对工业园区进行1：1000地形图的测绘。

3 一、二级导线测量和GPS点的测量

3.1 测量一、二级导线

（1）选点及观测。在假定已知点坐标的基础上，按照附合（或闭合）导线的形式布设一级导线网（或二级导线网）。一级导线点应埋设10×20×40cm规格的预制混凝土标石；布设在水泥路面上的一级导线点应嵌入直经为12mm的钢筋标志或刻“+”标志，二级导线点不强制埋石。一级导线点按A-1、A-2…D-l、D-2…顺序编号。一、二级导线水平角使用拓普康3002N全站仪按方向法分别二测回和一测回观测导线前进方向的左折角。二测回之间度盘按00°00'和90°10'进行配置。一、二级导线边长采用拓普康TPc3002N型全站仪按单向二测回（一测回三次读数）测定（二级导线按一定测回测定）。测边的同时，按中丝法对向各二测回（二级导线一测回）观测其导线边之垂直角。（2）平差计算。一、二级导线应尽量组成导线网进行严密平差计算。平差软件可利用南方测绘公司编制出版的《测量平差大全》中导线网平差软件进行平差计算。平差方法可采用条件平差、相关平差和逐渐趋进法平差等。一级导线经平差后，测角中误差不得超过±5.0秒；二级导线平差后，测角中误差不得超过±8.0秒；导线点点位中误差均不得超过±5.0cm。测区一、二级导线控制测量取位：水平角和垂直角记录、计算取位至秒；边艮、坐标计算及其成果取位至毫米。

3.2 二级GPS点测量

GPS点选点。为便于GPS点加密一级图根导线点的应用，选定的GPS点至少应与一个相邻GPS点通视，亦尽可能考虑多方向通视，布设点位要分布均匀，二级GPS点间距一般小于1km，平均边长不大于1km。GPS点的点号按“ⅡX”执（2）GPS点埋石。GPS点标石类型在一般地区埋设普通标石，在建筑物上埋设楼顶标石或嵌入标志。中心标志采用铸铁标志，标志顶面应略高于标石面。测区地面上的GPS点，埋石采用柱石下面现场浇灌混凝土办法，在实地埋设时，标石坑位下底面边长应大于70cm，标石周围填土夯实。楼顶（建筑物顶）标志埋设时，严格依规程附图B.0.6标石埋设图执行，清除碎石、粉沫，再浸湿后，方可安放标志，用混凝土嵌埋，以便与建筑物牢固结合。（3）GPS点埋石的资料整理。所有GPS点均在实地按规定绘制点之记，所在地一栏的填写应认真了解，点位说明要简洁明确，写出点至明显目标的方向距离，量注标石中心至其它地物点三处的距离。在绘制略图时，略图方位应与实地一致。选埋结束后，应及时标绘点位分布图，准确绘制相邻点通视方向。（4）GPS点观测要求。GPS观测必须使用经法定单位检验合格的接收机，观测一般采用快速静态定位模式。endprint

4 地形测量

4.1 动态GPS（及RTK）图根控制

（1）应根据测区范围内已知一级导线及以上控制点的分布和与流动站间距（≤10km），选择基准站位置，同时要注意基准站上空无干挠卫星信号的大面积遮掩和影响RTK数据通讯线的电磁场干扰。（2）用于RTK测量的控制点必须是三维GPS网点或与其联测平差看的控制点。第一次设置基准站或重新设置基准站后，必须联测一个以上已知坐标点作为检核，当检核精度满足相应等级时，方可作业。（3）测量时置信程度必须没置在99.9%，在固定解状态且HRMS≤0.02、vRMs≤0.02时方可数据采集。对于没有检核条件的测量点，应分不同时间段进行重复测量，以避免测错。（4）每点测量应在重置整周模糊度的情况下分别测量两次，两次成果较差（B，L）应小于0.02"，大于较差的府返工重测，成果取中数。

4.2 地形图测量

4.2.1 地形图编号及图廓整饰

测图比例尺为1：500，基本等高距为0.5米。地形图采用50×50厘米的正方形分幅，图名、图号及图廓整饰等，按都江堰市规划局统一要求，即：（1）全部注记为“**市地形图”。（2）图号：采用**市统一编号，如：25—30。其中，25一代表本图幅在整个测区内所在的“行数”；30一代表本图幅在整个测区内所在的“列数”。（3）左上方的结合表：相邻图幅标注图号。（4）其余部分全部按照“图式”要求整饰。

4.2.2 外业数据采

（1）使用伞站仪按全野外数字化测量的方法进行外业数据采集，利用南方测绘公司《GASS7.1成图软件》进行地形图编辑。（2）测块划分的原则。为满足数据库建立的要求及减少接边工作量，外业数据采集必须以地块为单位进行作业。以路、埂、沟、河、渠、墙等自然地界为边界进行分块，保证地物在块内完整、独立。块的面积不宜小于一幅图（1：500），也不宜大于四幅图，其最终文件的数据量不宜大于8000点，以免接边等工作因数据量大而降低工作效率。

（3）测站检查。测站安置输入有关信息后，应使用相邻控制点进行检查。当测站高程及坐标检查无误后方可进行碎部测量工作。当一站施测完毕后应进行归零检查。（4）碎部点测量。地形图除严格按照《城市测量规范》有关技术要求进行施测和表示外，根据本次测区的特点和城市规划用图的要求，特作如下补充说明：

房屋一律以墙角为准施测表示，并按房屋的楼层、建筑材料、结钩、性质等区别表示，临时性的工棚不表示。实测部分的大型桥梁、高压铁塔、高压电竿以及主要楼房（一般二层以上）重要建筑物和构筑物等，应使用全站仪精确测量和展绘。

街区内各种市政设施及独立地物须全部测绘，并用相应的图式符号区别表示，不作取舍。（5）公路应实际测绘出路面线和路基线，并按不同的材料分别名“沥、水泥、碎石”等，不明显的小路可以作适当的取舍，但遇桥、居民地等应有道路连接。图内名类管线、检修井、消防栓等全部实测，并根据其性质用相应的图式符合区别表示（直经小于10厘米的民用自来水管可不表示）。埋在地下的光缆线、天燃气管线等，实测地表面上的标志并查明其走向，标志之间用虚线表示，并注明“光缆”、“气”等。围墙统一以粗黑线和黑方}央（即不依比例尺符号）表示。其中，黑方块一般朝向单位内部，打点的位置应是“粗黑线”的转角处外边缘（即打点的位置和黑方块表示的朝向相反）。高压铁塔、双竿高压线，除实际测绘同其铁塔和竿的准确位置外，用实线绘出其电线在地面上的实际投影位置（线的实际宽度），其中间的电力线符号不绘。图内各级界线应准确调绘出县（区）、乡（镇）、村，并用相应符号表示。居民地、学校、机关、街道等地理名称和行政名称，按现有的名称调注，若其名称太长，图内注记困难时，按当地习惯的简称调注。（6）地貌测绘。地貌以等高线表示为主，明显的特征地貌以符合表示。土堆、冲沟、坑穴、陡坎等应测注高程和比高。各种自然形成的斜坡，冲沟、雨裂图上大于3cm的应分别测出坡顶、坡脚标高。大于0.5米的田坎、陡坎等，用坎子符号表示，并标注比高。

结语

在RTK技术的不断完善下，RTK测量的初始化速度、成果精度及可靠性会越来越高。但是由于受卫星信号、接收机状态、测站周围环境及仪器操作的影响，RTK定位有时会出现失真，其成果不可能百分之百的可靠。因此，在作业中，我们要根据RTK技术的特点及测区状况，采取有效措施，严格按操作规程作业，并加强成果的复核，以确保RTK成果的精确性和可靠性。

参考文献

[1]王亚军，杨俊生.GPS在城市控制测量中的应用[J].隧道建设，2003（06）：06-23 .

[2]徐勇.浅议GPS工程测量技术的原理[J].科技论坛，2010（05）：01-14 .

[3]陈文彬.基于GPS的工程测量技术研究与应用[J].安阳工学院学报，2010（03）：01-08.endprint