GPS.RTK技術在控制測量中的應用

摘要：本文介紹了GPS RTK控制測量的步驟及技術要點，并結合實際工作，闡述了RTK技術可滿足一般的圖根控制測量，總結了RTK技術在控制測量中的技術缺陷與不足。

關鍵詞：GPS RTK技術、轉換參數、圖根控制測

一、概述

GPS·RTK(Real Time Kinematic)技術又稱載波相位動態實時差分技術，它能夠實時地提供測量點在指定坐標系中的三維坐標(x，y，z)，并能夠達到厘米級的精度。RTK技術的出現使野外作業時實時提供測量點的精確三維坐標成為可能，其具備靈活、快速、省時、省力及精度高等優點，能極大地提高工作效率，目前GPS實時動態技術目前在一定范圍內已可代替常規的測量方法，但還無法完全取代常規的作業方式。

二、GPS實時動態測量技術

(一)作業方法

具體作業方法是在已知點上設置一臺GPS接收機作為基準站，并將一些必要的已知數據如基準站的坐標、高程、坐標轉換參數等輸入GPS控制手簿，以一臺以上GPS接收機作為流動站?；鶞收竞土鲃诱就瑫r接收衛星信號，基準站將接收到的衛星信號通過基準站電臺發送給流動站，流動站將接收到的衛星信號與基準站發來的信號通過控制手簿進行實時差分及平差處理，得到本站的實時坐標和高程及其實測精度，并隨時將實測精度和預設精度指標進行比較。

(二)作業時需注意的問題

1、求解四參數時，至少要聯測三個已知平面坐標點，求解七參數則需要聯測四～六個已知高程點，聯測的所有已知點應分布均勻，且能覆蓋整個測區。為了提高WGS-84坐標系與當地坐標系數學模型的擬合程度，進而提高待測點的精度，通常要聯測盡可能多的已知點。

2、在作業時，基準站一般要選擇在周圍沒有遮擋的開闊地方，以使基準站能夠接收到盡可能多的GPS衛星信號；考慮到電磁波干擾及湖面、水面及建筑物等帶來的多路徑效應，基準站要遠離無線電發射源、高壓線及水面；為了增大基準站無線電有效的發射距離，要盡

可能把基準站選在地勢較高的地方，并架設穩定牢固，觀測期間不能有輕微晃動，以免影響測量精度。

三、GPS·RTK技術在控制測量中的應用與分析

(一)RTK在北京門頭溝區全覆蓋調查(集體建設用地調查)中的應用

1、任務來源和簡介

2005年末，受北京市門頭溝區國土資源局及建設部勘察設計研究院的委托，我公司承擔了北京市全覆蓋調查項目中的門頭溝區所轄龍泉鎮、永定鎮的調查任務。

由于調查區區范圍大，各建設用地分散、不集中，無法統一進行傳統的方式進行控制測量，故決定采用GPS的RTK技術，利用調查區內的已知點求解轉換參數，統一布設圖根點。

2、轉換參數的求解

采用南方公司的“靈銳S82”型雙頻GPS動態接收機(標稱精度10mm+5ppm)，在側區內的10個已知點中選取6個分布均勻且可以控制整個測區的D級GPS點，求取轉換四參數，利用另外4個已知點作為檢核。

3、圖根控制點的測量

根據集體建設用地的具體分布情況，調查區內最終布設448個圖根控制點。布設時同樣采用基準站架設在已知點上，移動站利用對點器進行觀測3分鐘以上取2次觀測均值的方法進行圖根控制點的定位工作。

4、發現的問題

⑴在很多不滿足GPS觀測條件的地方，無法布設圖根控制點。如：遇到樓房信號不收斂；在小區內信號不易收斂；在山坳里也不易收斂；控制點附近有高大的喬木時，信號收斂速度緩慢。

⑵在進行RTK測量時，有一部分圖根點在滿足觀測條件時，也往往長時間不收斂，然后突然收斂。通過檢查，這部分圖根點中近2/3不合格(共有28個這樣的控制點)。

3、在進行RTK觀測時，一般都能觀測得到滿足精度要求的固定解(工業手簿上可以直接顯示被觀測點的點位精度)，但通過實際測量時的檢查發現，有10對(20個)相互通視的圖根控制點的坐標反算邊長與全站儀通過觀測斜距與垂直角所計算的邊長較差超過5cm。其中較差最小的6.3cm，較差最大的為19.6cm。這部分圖根點占整個控制點總數的4.46%。

(二)RTK在高程測量中的應用

1、任務簡介

2007年初，齊齊哈爾市富拉爾基區的第一重型機械廠(原東北重型機械廠)委托我們對其廠區約3.4km2進行1：500地形圖測量，坐標系統采用北京54系，高斯投影3°分帶，高程采用1956年黃海高程。

2、轉換參數的求解

采用南方公司升級后的“靈銳S82”型雙頻GPS動態接收機(標稱精度10mm+5ppm)，利用齊齊哈爾市城市勘測設計研究院所提供的9個已知點(平高點)，選取6個以上分布均勻且可以控制整個測區的城市一、二級導線點(平高點)，求取轉換七參數，利用其他幾個已知點作為檢核。

通過其他2個已知點(平高點)的檢核， 2個點的點位誤差和高程誤差分別為：1.1cm、1.7cm和1.4cm(沒有高程)。通過檢核認定該參數滿足精度要求，可以在此基礎上進行圖根控制點的測量。

3、 圖根控制點的測量

測區內供布設56個圖根控制點，布設時采用基準站架設在已知點上，移動站利用對點器進行觀測3分鐘以上取2次觀測均值的方法進行圖根控制點的測定工作。

通過利用全站儀觀測到的相互通視的圖根點間的斜距與垂直角計算出圖根控制點間的距離，與RTK測量得到的控制點坐標反算邊長進行比較，檢核RTK測量的圖根點的點位平面精度。結果除1對(2個)圖根控制點的精度不符合要求外，其他的控制點精度均滿足相關規程、規定的要求。

通過四等水準測量，檢查了24個圖根控制點，發現水準測量所得結果與RTK測量所的結果的高程較差，基本在1.8～2.9cm之間，可以滿足機械廠的測量要求。

四、結論

(一)通過對以上事例的分析，可以得出RTK技術基本能夠滿足中小比例尺城市測量圖根導線和平原地區等外水準測量的要求，但無法滿足大比例尺城鎮地籍測量的要求，也無法滿足大型水利項目等重點工程的高程精度要求。

(二)誤差與流動站至基準站的距離成正比，因此解求轉換參數的已知點應分布均勻，覆蓋整個測區。

(三)RTK技術能夠實時地提供測量成果，不需要分級布網，可以大大減少生產成本，減輕作業員的勞動強度，提高測量速度和工作效率。

(四)RTK技術還存在諸多的技術缺陷，如易受環境因素、地形地貌的影響，山區容易產生高程異常等。而且就儀器設備自身來講也存在很多不足，如基準站所需外接電源一般都是比較笨重的汽車電瓶，不易運輸和攜帶；手簿和移動站供電電池在冬季供電時間太短，不能滿足北方冬季施工要求。

(五)總體來說，RTK技術由于自身存在許多常規測量手段所不具備的優勢，目前已經涉及到大多數的測量領域，并且發揮出巨大的作用。但是RTK技術要完全代替常規控制測量還需要很長一段時間的不斷發展、完善和補充。

參考文獻：

1、孔祥元、梅是義，《控制測量學(上、下)》，武漢測繪科技大學出版社，1996年。

2、徐紹銓、張華海、楊志強、王澤民，《GPS測量原理及應用》，武漢測繪科技大學出版社，1997年。

3、《城市測量規范》，CJJ 8-99，建設部頒布，1999年。

4、國標GB/T18314—2001《全球定位系統(GPS)測量規范》及建設部CJJ73—97《全球定位系統城市測量技術規程》。