RTK技術在滿伊鐵路像控點測量中的應用

郭 琳

遼寧省城鄉建設規劃設計院，遼寧沈陽 100015

0 引言

RTK 又稱實時動態(real time kinematics, RTK)測量系統，它是GPS 測量技術與數據傳輸技術相結合而構成的組合系統。它是GPS 測量技術發展中的一個新的突破。GPS RTK 測量系統主要由三大部分組成：GPS 接收設備、數據傳輸設備和軟件系統。GPS 接收設備包括一臺基準站GPS 接收機和多臺流動站GPS 接收機；數據傳輸系統由基準站的發射電臺與流動站的接收電臺組成，它是實現實時動態測量的關鍵設備；軟件系統具有能夠實時解算出流動站三維坐標的功能。

本文通過RTK 技術在內蒙古呼倫貝爾市至興安盟的一條鐵路——滿伊鐵路中1∶2000 帶狀地形圖像片控制點測量中的應用，詳細地介紹RTK 像控點測量的作業模式、RTK 測量成果的精度檢驗等情況，對RTK 技術應用于像控點測量提出了合理的建議。

1 滿伊鐵路測區概況

滿伊鐵路南起內蒙古自治區興安盟阿爾山市伊爾施鎮向北經杜拉爾、罕達蓋、新巴爾虎左旗、最后到達新巴爾虎右旗的西烏胡里圖，鐵路總里程400KM。鐵路沿線南部為阿爾山山脈，地形復雜，其中途經署秋農場、罕達蓋林場、紅花爾基林場、北部為巴爾虎草原，地勢變化從海拔1000 余米降到海拔600余米。而且全線有哈拉哈河、烏爾遜河、克魯倫河等大中河流，需要架設大中型橋梁。

2 滿伊鐵路控制網的基本概況

滿伊鐵路主線里程為400kM，鐵路的首級控制采用GPS 技術布設E 級控制網。具體做法是每5kM 布設一對控制點，這連個點的間距不少于500m，在大型隧道的出入口和橋梁橋頭位置另外布設控制點對。這樣就能夠保證在后續的施工測量中的精度要求。在前期的測圖階段，為保證工程的進度和使用方便，坐標系采用西安80 坐標系，控制網投影于高斯投影3度帶的第39 帶，中央子午線117°。而且先不考慮因高程變化帶來的變形影響，即忽略從參考橢球面到高斯平面的改化。但在施工階段需將國家坐標改化成施工坐標，以控制投影變形。滿伊鐵路沿線埋設控制點150 個。聯測國家Ⅲ等以上三角點18 個，聯測水準點5 個。控制點觀測采用GPS 靜態測量模式，所有平面點坐標均由GPS 后處理軟件解算。高程系統采用1985 國家高程基準，控制點位高程全部聯測四等水準。

3 航測資料及成圖精度分析

測區航攝資料為2012 年11 月航攝，像幅23cm×23 cm，航攝儀類型為RC-10，焦距f=152mm，攝影比例尺為1∶10000,航測總面積700km2。航片的航向重疊率65%，旁向重疊35%，東北向飛行。地勢平坦的地區航線按每4 條基線布設一個平高控制點的間隔進行航線布點，旁向按每兩條航線布設一排平高控制點的方案進行布點，以確保每條航線都有一排外業平高控制點。丘陵地區的外業控制點的布設，是在平坦地區布點要求的基礎上，在航帶每兩排平高控制點之間另增加一排高程控制點，以確保每條航線都有兩排高程控制點，從而保證丘陵地區的內業高程精度。

滿伊鐵路帶狀圖成圖面積650km2。共需布設像控點1000余個。本次航測成圖的精度指標如下：像控點平面點位中誤差≤實地±5cm，像控點高程中誤差≤實地±10cm。此次施測的像控點數量多，而且精度要求高，采用常規手段測量這些點位需要投入大量的人力物力，而鐵路工程工期緊張，為了保證工程進度和質量，我們采用RTK 技術測量像控點的三維坐標。

4 利用RTK 施測像控點

RTK 在定位時要求基準站接收機實時地把觀測數據(如偽距或相位觀測值)及已知數據(如基準站點坐標)實時傳輸給移動站，移動站快速求解整周模糊度，在觀測到衛星后，可以實時地求解出厘米級的動態位置。這比GPS 靜態、快速靜態定位需要事后進行處理來說，定位效率大大提高。RTK 技術也不要求兩點間滿足光學通視，只要求滿足“電磁波通視”，因此和傳統測量相比，RTK 技術受通視條件、能見度、氣候、季節等因素的影響和限制較小，在傳統測量上看來由于地形復雜、地物障礙而造成的難通視地區，只要滿足RTK 基本工作條件，它也能輕松地進行快速的、高精度的定位作業，使測量工作變的更容易、更輕松。移動站則利用內裝式軟件控制系統，無需人工干預便可自動實現多種測繪功能，使輔助測量工作大大減少，減少人為誤差，保證了作業精度。

RTK 測量之前首先要計算本測區的轉換參數。轉換參數直接關系到測量成果的準確性，在滿伊鐵路測量中我們采用的是南方S86T 雙星接收機（標稱精度5mm+1×10-6ppm），其自帶的EGSTAR3.0 軟件可方便的求解測區的轉換參數，具體做法就是將測區全部控制點的80 坐標和相對應的WGS84 坐標分別導入到手簿中，利用軟件中的求轉換參數的功能進行求解，在解算7 參數之后要看求解的參數殘差是否有超限的，對于超限殘差要予以剔除，直到求解的參數滿足精度要求為止。

在施測像控點之前要選擇好基準站的架設位置，基準站應架設在測區無遮擋物的已知點或未知點上，此時，即可啟動基準站、流動站點校正完成后即可開始測量。RTK 接收機接收到所設定的歷元數后，這一點的測量過程即完成，同時顯示該點的三維坐標。移動站的作業員同時負責像片的刺點、整飾。整個觀測過程簡單，易于操作是動態RTK 測量的又一重要特點。移動站作業時離開基準站的最大距離稱為RTK 的作業半徑，作業半徑的大小取決于基準站的信號傳輸距離，本測區是帶狀測量，每天的作業距離不超過15km，作業半徑完全滿足《RTK 測量技術規程》中的要求。

5 精度分析

RTK 測量具有實時、高效的優點，但在作業中難免會出現粗差。為了保證像控點的精度要求，作業中我們非常注意成果的檢核。在每天的作業之前，在已知點上校正結束以后，再去另外一個已知點實測此點的三維坐標，用以檢驗校正的精度，正確無誤后才可以作業。對于測區中6%的像控點（60 個），我們還重測了其平面坐標，高程采用等外水準的方法予以聯測，這樣就可通過概率檢驗的方法檢查是否含有粗差。

表1 像控點重合點精度較差 單位：mm

較差范圍/mm 個數0 ～19 36

表2 GPS RTK 高程與等外水準高程較核

6 結論

通過以上的分析與研究， RTK 測量不僅能進行圖根導線和像控點的測量，平面精度完全可以滿足一二級導線的要求，而且高程精度可以滿足等外水準(或相同精度的光電高程)的要求，這將極大的提高作業速度和生產效率。隨著RTK 技術的不斷完善，相信RTK 技術必將在測量領域發揮更大的作用。

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