关于GPS—RTK在数字化图根控制测量技术中的应用对策

曾文捷

摘要：相较于传统的控制测量，基于GPS的 RTK 测量技术可以极大地提高作业效率，且定位非常准确，数据详实可靠，而且通视条件不会影响其作业情况，该技术操作简便、单站测量控制区域广，可以极大程度上降低由于复杂地形所导致的工作繁重程度。因为RTK 的巨大作业优势，该技术目前在数字化图根控制测量中应用非常广泛。本文主要对RTK技术进行综述，主要包括其体系组成、测量方法、技术分析、测量步骤以及精度分析及其在工程中的应用这几个方面。

关键词：RTK 技术； 图根控制测量网； 基准站； 流动站； 中继站

即时动态定位（Real Time Kinematic，RTK）是如今应用较为普遍的一种迅速高精度定位技术，其技术核心在于采用基于全球定位系统（Global Positioning System，GPS）的载波相位观测量，并且，还考虑到了移动站和参考站中出现的观测误差在空间上的相关性，通过差分方法来除去观测到的移动站误差数据，最终保证了定位的极度精确。这项技术的出现变更了工程放样、地形测图的相关活动，满足了不同控制测量需求，有效地提升了外出作业的效率。

1、RTK 体系构成

基于载波相位观测的即时动态测量法（Real Time Kinematic，RTK）建立的即时差分GPS技术，是测量技术发展史上的一个里程碑。该体系的主要组成部分包括：基准站（一个）、流动站（若干个）和无线电的通讯体系。其中基准站由GPS天线及接收器、无线电发射设备、无线电台电源、基准站的控制器等多个模块组成。而流动站主要包括：GPS天线及接收器、无线电接收设备、GPS接收器、电源及流动站控制器等模塊构成。

2、基于RTK的GPS测量方法

2.1 确定基准站观测位置及系统设置

（1）确定基准站的观测位置

基于GPS的RTK定位技术，主要是通过基准站、流动站中的单基线流通过程来对数据的进行处理，这样，结果的精准度与基准站和流动站所采集到的数据以及无线电传输质量有着密切的关系，在野外的实际工作中，这两个因素会影响测站位置的选择。然而，工作任务决定了流动站作业点中观测位点的选择，因此，选择准确的基准站位点显得尤为重要。

（2）基准站的组建

组建一个基准站需要：建立项目并且对坐标系统进行管理、设定基准站电台的调频、明确工作的流程、输入坐标以及基准站开始运行等。

2.2 建立流动站GPS

流动站的构建需要做如下设置：建立项目并且对坐标系统进行管理，然后确定流动站电台频率，输入相关位置，确定基于GPS RTK的工作方式，启动流动站RTK的工作后，如何操作RTK流动站医技对地形点的测量等部分。

2.3 建立中继站电台

因为工作环境大都非常复杂，通常难以避免基准站和流动站之间存在的障碍物影响电台通信，此时可以采用中继站电台进行补救，原因有两个，首先中继站电台能够接收基准站发出的信号，还能够再发送到流动站，促进其正常运转；其次，中继站电台只是完成信号的发送，这样就能依据不同的需求来安排其安装的位置。

3、RTK 图根控制测量

高性能的RTK设站操作仅需一人即可完成，当处于普通的电磁波环境下时，得到一组移动站的坐标数据只需几秒，大大提高劳动效率的提升。通常在4km的作业半径区域中，点位测量精确度可以超过2.5 厘米。此外，RTK 技术能够适应多种地形以及地籍测量中的内、外业以及工程放样任务，极大程度地降低了测量工作量，降低了人为因素产生的误差，从而提高了作业的精确度，且操作简单且数据处理力强。

3.1控制点的组成

测区控制点主要包括了已有控制点的坐标成果、等级、中央子午线等内容组成。

3.2 求定测区坐标转换参数

RTK测量技术需要根据测量标准进行，先取得控制点实用坐标数据：包括1980西安坐标系和1954北京坐标系，或其他独立的坐标系。由此可知，对不同坐标系之间的转换工作是相当重要的。针对诸如1980西安坐标系的国家平面坐标系与WGS-84，所采用的方法主要是高斯投影，所要做的工作是，首先，要求定好这两大坐标系的转换参数，即确定两大测量基准间转换的七参数或者是三参数。然后，对空间坐标系的偏移角或对旋转角度进行三维定义，且确定其尺度差。通常情况下，区域内的测量，如果控制点成果本身存在问题，则需要用区域性的地方参数对其做转换。

1）借助RTK测量法，对测区内相对关系精确的，数量足够的控制点进行测量，借助随机软件，将原有的坐标数据和现在获取的数据，诸如1980西安坐标系的国家平面坐标及WGS-84坐标或者是施工数据，输入软件，进行工地校正，得到转换参数。其中，起算位置设置在基准站，由GPS接收机确定，其精度控制在一定范围的大地坐标，这对于RTK测量是没有影响的，进而获取WGS-84大地坐标。此种方法在操作上存在缺点，RTK对距离有一定的要求，而这就是缺点。

2）受地形等因素的影响而出现的基准站不能设定时，能使用任意摆放方式来完成，也就是建立虚拟基准站，通过测量手簿得到WGS-84的坐标，通过流动站，进而获取各个控制点处的WGS-84坐标。

3.3基准站选取和设定

GPS RTK 定位的数据处理过程是指基准站和流动站之间的单基线处理过程，因此对于基准站和流动站有很高的标准，两者数据以及信号传播质量对定位数据处理的结果有着极大的影响。基准站与流动站之间的距离非常重要，因为RTK测量中，距离增大、初始化时间增长，测量的精度会降低，所以两者之间要小于10km，并且基准站的上方大面积遮盖卫星信号的存在与否，周围是否有大面积水域或者高压电线设施需要认真考虑，因为它会对RTK数据链通讯的无线电干扰产生影响。

基准站的设定包括了：构建项目和坐标系统管理、基准站电台频率的设定、GPS RTK工作方式的选取等等，只有当这些基本的设置都完成以后，才能够确保整个基准站正常运用，此时才能使GPS-RTK基准站开始测量并利用电台完成数据的传输。

3.4流动站的设定

流动站设定包含的有：构建项目和坐标系统管理、流动站电台频率的设置、输入坐標以及GPS RTK工作方式的选择等。同样的，也只有完成基本设置之后，才可以启动GPS-RTK流动站，并开始测量作业。

3.5测量前的质量检查

RTK必须确保测量的准确性，这就需要对已知点进行检核，不能有盲点出现。RTK确定整周模糊度的可靠性最高可达到95%，RTK比GPS的误差大，这影响了信号的传输。因此，RTK测量是比较容易出错的，所以一定要控制质量。那么我们通常是通过RTK来对已知控制点的坐标进行检测，并对其进行比较检核，问题一旦发生，就必须要进行纠正，直到合格后才进行测量。

3.6对内业数据的处理

数据传输等同于数据交换，利用接收机与计算机来完成的。与GPS静态测量相比较，GPS RTK对测量数据处理不那么复杂。就如同中海达软件处理接收机导入的测量数据（*.XLS），这些数据以及得到的坐标值是可以直接打印出来的，这样就更容易得到控制点成果。

4、精确度分析及其在工程中的应用

采用基于GPS 的RTK进行图根控制来对广州市花都区某测区的控制测量，测区分别为1∶1000，1∶23000数字化地形测量（面积约18.80 km²）。在RTK 测量完成时候，出于检验RTK 技术控制位置实际精确度的目的，本人采用全站仪（2″）通过部分能够相互通视的位置实际测定到的边长、高差及测量坐标，反算出边长、高差，然后开始对比，最终得出最长边长较差0.013 m，最短边长较差0.005 m，边长间距中具有0.025 m的误差存在，高差（ΔH）最大较差是0.026 m，最小则是0.001 m。因此可以确定所测位置精确度很高。而且RTK 实际测定到的精度达到了导线测量精度的标准，误差分布均匀，没有出现误差的积累。

5、结语

与传统意义上的导线测量不同的是，RTK图根控制测量具有较高水平的自动化技术，而且能够迅速提供得到准确度检验的结果信息，后续不需要再进行数据处理。具有天然的在相互不通视的情况下，可以远距离传输3维坐标这个巨大的优势，且不会出现累积误差，定位精准，采集到的数据具有实际的参考意义。操作较为简单且有较高的效率，减少了外业开支及劳动强度，劳动效率在一定程度上得到提高。

参考文献：

[1]隋宏大，聂敏莉，罗旭，董斌，冯仲科，蔡华利，王佳.GPS-RTK技术在城市测量中的应用及质量控制[J].北京林业大学学报，2008，S1：157-162.

[2]丁文利，王怀念，黄良.动态GPS（RTK）测量的精度分析[J].地矿测绘，2004，02：16-17.

[3]石金峰，李新慧，杨培章.RTK技术及其在控制测量中的应用[J].辽宁工程技术大学学报，2004，06：737-739.

[4]郭建东，冒爱泉，殷忠.RTK测量的方法与精度试验[J].测绘科学，2006，03：59-61.