RTK技術基準站設置方法的應用探討

張想平

(蘭州城市建設設計院，甘肅蘭州 730030)

1 前言

RTK技術以其測繪成果精度較高、觀測方法簡便靈活、觀測速度快等特點在圖根控制測量、道路中線定測和點位放樣等領域得到了廣泛應用。在RTK的施測過程中，由于受已知控制點分布位置環境和各種通信通訊信號、高壓電磁波、城市高樓、裝潢材料的強反射性以及多路徑效應等因素的影響，使得在RTK施測過程中往往出現數據鏈傳輸不穩健，無法進行動態初始化或整周模糊度計算、長時間出現單點定位或浮點解，無法獲得固定雙差解、衛星無法鎖定甚至接收不到足夠的衛星等現象，要解決這些問題，基準站位置的選擇非常重要，如果我們掌握了基準站設置過程中內外業準備工作的技巧和方法，常常會收到事半功倍的效果，為此，筆者根據長期的工作經驗和總結，就RTK技術基準站設置方法的應用加以探討。

2 RTK基準站的設置方法

方法一:任意點設定法。

任意點設定法就是在測區內任意點上設置基準站，可以是已知點，也可以是未知點。該方法設置基準站比較簡單，基準站位置的選擇余地比較大，但是選擇該方法設置基準站給后面進行轉換參數工作帶來很多不便。我們知道，GPS技術在定位過程中直接獲取的點位坐標是在WGS－84坐標系下的三維坐標值，而在實際的工程應用中，我們需要的是在國家坐標系或地方坐標系下的平面坐標和高程，因此，在每次進行RTK作業前必須先要利用3個或3個以上已知控制點，進行7個坐標轉換參數的解算。利用任意點設置基準站作業時，應該先在GPS電子手簿中建立工程名稱，并輸入3個以上已知控制點在地方坐標系下的坐標。在工程作業時先設置好基準站和流動站，然后要施測出3個以上已知控制點的WGS－84坐標并和相應已知點的地方坐標進行匹配，從而解算出進行坐標轉換的7個參數，才能正常進行作業。由于通常情況下已知點之間相距較遠，往往交通不便，匹配過程頗為費時費力。因此，該方法通常應用于測區內只有已知控制點的地方坐標而無法提前獲取相應點的WGS－84坐標的情況下。

方法二:內業解算坐標轉換參數法。

內業解算坐標轉換參數法就是在內業準備工作時，首先在GPS電子手簿中輸入測區范圍內3個以上已知點的WGS－84坐標和其相應的地方坐標，從而解算出7個轉換參數。在作業開始時，選擇測區內視野開闊、信號輻射范圍較廣的已知點設置基準站，然后設置流動站即可開展作業了。該方法的特點是必須同時已知3個以上已知控制點的WGS－84坐標和相應的地方坐標，并在內業準備過程中將它們輸入GPS電子手簿中(WGS－84坐標和地方坐標相應點名不能相同，84坐標點名可以加后綴)，從而利用電子手簿隨機軟件解算出7個坐標轉換參數。由于我們通常在用GPS進行靜態控制測量時，GPS數據平差處理成果報告同時提供有同一控制點的WGS－84三維坐標和地方平面坐標，如果我們聯測了這些點的四等幾何水準，這就為該方法的應用提供了豐富的基礎數據，使得該方法的應用非常普遍。利用該方法設置基準站時不需要再實地聯測已知控制點進行匹配，操作過程簡單。而且由于GPS數據解算過程中進行了三維約束平差，已知點的WGS－84坐標點位精度高，求得的坐標轉換參數可信度高。但利用該方法時由于提前進行了坐標參數轉換，基準站設置時獲取的WGS－84坐標是單點定位解，點位粗差大。因此，基準站必須架設在已知點上。這樣，如果在測量過程中基準站離流動站較遠或周圍視野不開闊時，會出現信號傳輸不穩定的情況。這時，就必須搬移基準站，搬移基準站可以是已知控制點，也可以是基準站搬移前RTK點測量的過渡點。

方法三:已知點校正基準站法。

已知點校正基準站法就是首先在內業準備將3個以上已知點的WGS－84坐標和地方坐標輸入GPS電子手簿并解算出7個轉換參數，在作業開始時，選擇測區內視野開闊、信號好、地勢高的任意位置架設基準站，設置完流動站后，在已知點上進行點測量，當出現固定解時，在點測量菜單界面中點名欄中輸入該工程名中已經存在的該點的點名，這時，電子手簿界面顯示:該點已存在，請選擇①覆蓋該點名②重起名③校正基準站，這時，你只要選擇“③校正基準站”，電子手簿界面就會顯示出校正基準站的參數，選擇確定即可完成對基準站的校正。已知點校正基準站法結合了前兩種設置基準站的各自優點，方法簡單，自由靈活，省時省力。

3 應用實例

北秦路(水秦段)是2011年蘭州市政府的重點建設工程之一，該工程起于皋蘭縣水阜鄉，終點接蘭州新區緯一路東延段起點，全長 25 km。本次測量的主要任務就是進行道路中線的縱橫斷面測設，道路中線測量采用RTK技術。皋蘭是一個多山地和丘陵的小縣，縣城的四周都是連綿起伏的山脈，北秦路中線幾乎一半以上就處在山坡和丘陵地帶。由于我們已經在整個測區內進行了靜態控制測量和四等水準測量，已知點的WGS－84坐標和地方坐標是同時知道的，因此我們沒必要選擇方法一設置基準站。當我們剛開始進行道路中線定測時，應用內業解算坐標轉換參數法架設基準站，許多已知點周圍山大溝深，信號傳輸不好，施測線路不長距離就要搬移基準站，十分不便。后來經過大家仔細探討，發現了已知點校正基準站法的方法，我們就直接將基準站架設在了趙家鋪對面的山頂上，在已知點GL23上進行了基準站的校正，并在已知點GL22上進行檢核，結果發現該點的平面點位精度為 0.009 m，高程精度為 0.015 m，完全符合規范要求。利用該方法架設基準站后，由于其地理位置處于最高的山頂，視野十分開闊，信號傳輸穩定，基準站前后 4 km內不用搬移，為我們順利完成測繪任務創造了良好的條件。

4 總結

本文主要討論了RTK基準站設置3種方法和其應用優缺點，在生產實踐中究竟選擇那種基準站設置方法，我們應根據已知條件和測區周圍的環境等要素來確定。但在進行RTK基準站設置時，無論應用哪種方法，都應考慮以下幾點:

(1)基準站在一定的范圍內數據能夠穩定傳輸;

(2)參與坐標參數轉換的已知控制點一定要均勻分布在基準站的外延以內，否則會產生地球曲率形變的影響;

(3)基準站要盡量架設在避開高大的建筑物、變壓器和通訊發射塔，以減少多路徑效應和屏蔽現象等對觀測精度的影響。

總之，基準站設置方法有好多種，我們要仔細分析已知條件和周圍環境，選擇簡便、快捷的RTK技術基準站設置方法，使之更好、更穩健的傳輸基準站信號，有利于我們進行RTK測量工作的開展。

參考書目

［1］田青文.測量學［M］.北京:地質出版社，1995

［2］北京合眾合拓普科技發展有限公司.TOPCON/JAVAD GPS實時動態測量(RTK)系統工程測圖放樣軟件操作手冊.

［3］李天文等.GPS測量操作與數據處理［M］.武漢:科學出版社，2010

［4］徐紹銓，張華海，楊志強.GPS測量原理及應用［J］.武漢:武漢大學出版社，2002

［5］宋秉紅，楊明光.RTK技術在城市測量中的應用.測繪通報，2005(2)