RTK技術(shù)及其在規(guī)劃測量中的運(yùn)用研究

阿不力孜·吾甫力

在城市規(guī)劃工作中，按照城市總體規(guī)劃的要求，要使用測量儀器把規(guī)劃中的道路、樓區(qū)、各類管線工程設(shè)施測設(shè)到實地。隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，RTK（RealTimeKinematic）測量技術(shù)也日益成熟，RTK測量技術(shù)逐步在測繪中得到應(yīng)用。RTK測量技術(shù)因其精度高、實時性和高效性，使得其在城市測繪中的應(yīng)用越來越廣。

RTK技術(shù)概述

實時動態(tài)（RTK）測量系統(tǒng)，是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的結(jié)合，是GPS測量技術(shù)中的一個新突破。RTK測量技術(shù)是以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分GPS測量技術(shù)，其基本思想是：在基準(zhǔn)站上設(shè)置1臺GPS接收機(jī)，對所有可見GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)地觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備，實時地發(fā)送給用戶觀測站。在用戶站上，GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，通過無線電接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位原理，實時地解算整周模糊度未知數(shù)并計算顯示用戶站的三維坐標(biāo)及其精度。通過實時計算的定位結(jié)果，便可監(jiān)測基準(zhǔn)站與用戶站觀測成果的質(zhì)量和解算結(jié)果的收斂情況，實時地判定解算結(jié)果是否成功，從而減少冗余觀測量，縮短觀測時間。

RTK測量系統(tǒng)一般由以下三部分組成：GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由基準(zhǔn)站的發(fā)射電臺與流動站的接收電臺組成，它是實現(xiàn)實時動態(tài)測量的關(guān)鍵設(shè)備。軟件系統(tǒng)具有能夠?qū)崟r解算出流動站的三維坐標(biāo)的功能。RTK測量技術(shù)除具有GPS測量的優(yōu)點外，同時具有觀測時間短，能實現(xiàn)坐標(biāo)實時解算的優(yōu)點，因此可以提高生產(chǎn)效率。

RTK測量的特點

經(jīng)典的GPS測量不具備實時性，而不能用來放樣，放樣工作還得配備傳統(tǒng)的測量儀器，RTK測量彌補(bǔ)了這一缺陷。放樣精度可達(dá)到厘米級。

RTK測量成果是在野外觀測時實時提供，因此能在現(xiàn)場及時進(jìn)行檢核，避免外業(yè)工作返工，如，整周求知數(shù)初始化情況和測點的點位精度等信息均可在作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行核對。

RTK測量的關(guān)鍵技術(shù)之一是快速解算載波的整周未知數(shù)。用經(jīng)典的靜態(tài)相對定位法，解得整周未知數(shù)并達(dá)到足夠精度，往往需要1個小時甚至更長的時間在RTK測量中，盡管初始化時間的長短受到跟蹤觀測的衛(wèi)星數(shù)、幾何圖形強(qiáng)度、多路徑效應(yīng)、電離層干擾等諸多因素影響，但已可在數(shù)分鐘之內(nèi)完成。如借助快速動態(tài)定位，約需3分鐘；如采用動態(tài)環(huán)境下的初始化，約需1分鐘；如在已知點上進(jìn)行初始化，僅有幾秒鐘足夠。這樣，測量中即使遇到障礙物（如穿過橋下或通過隱蔽地帶）造成失鎖，也可在重新捕獲到衛(wèi)星后數(shù)分鐘內(nèi)完成整周未知數(shù)初始化，繼續(xù)進(jìn)行測量。

能夠在任何地方、任何時間接收到GPS信號，基準(zhǔn)站和移動站不需要通視，作用距離遠(yuǎn)（一般都在10km左右），全天24小時均可進(jìn)行RTK測量放樣。

完成基準(zhǔn)站的設(shè)置后，整個系統(tǒng)只需一人持流動站接收機(jī)操作。也可設(shè)置幾個流動站，利用同一基準(zhǔn)站觀測信息各自獨立開展工作，提高作業(yè)效率。

RTK技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用

城市控制測量

為滿足城市建成區(qū)和規(guī)劃區(qū)測繪的需要，城市控制網(wǎng)具有控制面積大、精度高、使用頻繁等特點，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級導(dǎo)線大多位于地面，隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，這些點常被破壞，影響了工程測量的進(jìn)度，如何快速精確地提供控制點，直接影響工作的效率。常規(guī)控制測量如導(dǎo)線測量，要求點間通視，費工費時，且精度不均勻。GPS 靜態(tài)測量，點間不需通視且精度高，但需事后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不能實時知道定位結(jié)果，如內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求則必須返工。應(yīng)用RTK技術(shù)將無論是在作業(yè)精度，還是作業(yè)效率上都具有明顯的優(yōu)勢。

航測外業(yè)測量

像控點測量是航空攝影測量外業(yè)主要工作之一，采用RTK技術(shù)測量，只需在測區(qū)內(nèi)或測區(qū)附近的高等級控制點架設(shè)基準(zhǔn)站，（若測區(qū)內(nèi)或測區(qū)附近無高等級控制點，可先加密），流動站直接測量各像控點的平面坐標(biāo)和高程，對不易設(shè)站的像控點，可采用手簿提供的交會法等間接的方法測量。像控點的精度要求對于RTK測量來說是不難達(dá)到的。與傳統(tǒng)作業(yè)相比較，它不需要逐級布設(shè)控制點；與靜態(tài)GPS測量相比，縮短了作業(yè)時間，因而大大提高了作業(yè)效率，功效至少提高3～5倍。

線路測量

RTK測量技術(shù)用于市政道路中線或電力線中線放樣，放樣工作一人也可完成。將線路參數(shù)如線路起終點坐標(biāo)、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等輸入RTK的外業(yè)控制器，即可放樣。放樣方法靈活，即能按樁號也可按坐標(biāo)放樣，并可以隨時互換。放樣時屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移動，直到誤差小于設(shè)定的為止。

規(guī)劃監(jiān)督測量、放樣測量

建筑物規(guī)劃放線，放線點既要滿足城市規(guī)劃條件的要求，又要滿足建筑物本身的幾何關(guān)系，放樣精度要求較高。使用RTK進(jìn)行建筑物放樣時需要注意檢查建筑物本身的幾何關(guān)系，對于短邊，其相對關(guān)系較難滿足。在放樣的同時，需要注意的是測量點位的收斂精度，如果點位收斂精度不高的情況下，強(qiáng)制測量則有可能帶來較大的點位誤差。在點位精度收斂高的情況下，用RTK進(jìn)行規(guī)劃放線一般能滿足要求。

勘測定界測量

在建設(shè)用地勘測定界測量中，RTK技術(shù)可實時地測定界址點坐標(biāo)，確定土地使用界限范圍，計算用地面積，在土地分類及權(quán)屬調(diào)查時，應(yīng)用RTK技術(shù)可實時測量權(quán)屬界限、土地分類修測，提高了測量速度和精度。

RTK技術(shù)還可用于地形測量、水域測量、管線測量、房產(chǎn)測量等方面。用RTK測圖，可不用布設(shè)圖根控制，僅依據(jù)少量的基準(zhǔn)點，即可直接測定地形地物點坐標(biāo)，如果用專業(yè)測圖軟件，通過電子手簿記錄即可實現(xiàn)數(shù)字化測圖。在水下地形測量是，RTK能自動導(dǎo)航和按距離或時間間隔自動采點，只要將天線高量至水面，加水深改正后，即可高精度的實時測定水下地形點的三維坐標(biāo)，由專業(yè)軟件成圖。

在城市測量中，RTK技術(shù)具有常規(guī)測量儀器不可比擬的優(yōu)點，但也有其自身的局限性。

RTK技術(shù)的優(yōu)點可總結(jié)為以下五點：作業(yè)效率高，在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測完近8km半徑的測區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點數(shù)量和測量儀器的搬站次數(shù)；定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累； RTK不要求兩點間通視，只要求滿足兩點間“電磁波通視”，因此，和傳統(tǒng)測量方法相比，RTK技術(shù)降低了作業(yè)條件要求；作業(yè)自動化、集成化程度高，測繪功能強(qiáng)大；操作簡便，方便使用，具有可視性，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。

RTK技術(shù)自身的局限性主要表現(xiàn)在以下七個方面：受衛(wèi)星狀況限制；受天空環(huán)境影響；數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小；在高程異常現(xiàn)象；精度和穩(wěn)定性仍存在問題；受GPS接收機(jī)上方遮擋物的限制；雖然近幾年GPS價格有所下降，但仍然過于昂貴。

RTK在城市規(guī)劃測量中有著廣泛的運(yùn)用，比傳統(tǒng)的測量儀器，有著省時省工且精度高等特點，但其在碎部測量中的應(yīng)用還是有一定的限制。在進(jìn)行測量時，主要注意事項是基準(zhǔn)站選擇要在比較中心、位置空曠開闊的至高點上，且周圍無磁場的影響，這樣流動站接收的信號好。宜用雙頻接收機(jī)連接支架觀測。

作者單位：塔里木油田分公司塔西南勘探開發(fā)公司