關(guān)于GPS—RTK在數(shù)字化圖根控制測量技術(shù)中的應(yīng)用對策

曾文捷

摘要：相較于傳統(tǒng)的控制測量，基于GPS的 RTK 測量技術(shù)可以極大地提高作業(yè)效率，且定位非常準確，數(shù)據(jù)詳實可靠，而且通視條件不會影響其作業(yè)情況，該技術(shù)操作簡便、單站測量控制區(qū)域廣，可以極大程度上降低由于復雜地形所導致的工作繁重程度。因為RTK 的巨大作業(yè)優(yōu)勢，該技術(shù)目前在數(shù)字化圖根控制測量中應(yīng)用非常廣泛。本文主要對RTK技術(shù)進行綜述，主要包括其體系組成、測量方法、技術(shù)分析、測量步驟以及精度分析及其在工程中的應(yīng)用這幾個方面。

關(guān)鍵詞：RTK 技術(shù)； 圖根控制測量網(wǎng)； 基準站； 流動站； 中繼站

即時動態(tài)定位（Real Time Kinematic，RTK）是如今應(yīng)用較為普遍的一種迅速高精度定位技術(shù)，其技術(shù)核心在于采用基于全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）的載波相位觀測量，并且，還考慮到了移動站和參考站中出現(xiàn)的觀測誤差在空間上的相關(guān)性，通過差分方法來除去觀測到的移動站誤差數(shù)據(jù)，最終保證了定位的極度精確。這項技術(shù)的出現(xiàn)變更了工程放樣、地形測圖的相關(guān)活動，滿足了不同控制測量需求，有效地提升了外出作業(yè)的效率。

1、RTK 體系構(gòu)成

基于載波相位觀測的即時動態(tài)測量法（Real Time Kinematic，RTK）建立的即時差分GPS技術(shù)，是測量技術(shù)發(fā)展史上的一個里程碑。該體系的主要組成部分包括：基準站（一個）、流動站（若干個）和無線電的通訊體系。其中基準站由GPS天線及接收器、無線電發(fā)射設(shè)備、無線電臺電源、基準站的控制器等多個模塊組成。而流動站主要包括：GPS天線及接收器、無線電接收設(shè)備、GPS接收器、電源及流動站控制器等模塊構(gòu)成。

2、基于RTK的GPS測量方法

2.1 確定基準站觀測位置及系統(tǒng)設(shè)置

（1）確定基準站的觀測位置

基于GPS的RTK定位技術(shù)，主要是通過基準站、流動站中的單基線流通過程來對數(shù)據(jù)的進行處理，這樣，結(jié)果的精準度與基準站和流動站所采集到的數(shù)據(jù)以及無線電傳輸質(zhì)量有著密切的關(guān)系，在野外的實際工作中，這兩個因素會影響測站位置的選擇。然而，工作任務(wù)決定了流動站作業(yè)點中觀測位點的選擇，因此，選擇準確的基準站位點顯得尤為重要。

（2）基準站的組建

組建一個基準站需要：建立項目并且對坐標系統(tǒng)進行管理、設(shè)定基準站電臺的調(diào)頻、明確工作的流程、輸入坐標以及基準站開始運行等。

2.2 建立流動站GPS

流動站的構(gòu)建需要做如下設(shè)置：建立項目并且對坐標系統(tǒng)進行管理，然后確定流動站電臺頻率，輸入相關(guān)位置，確定基于GPS RTK的工作方式，啟動流動站RTK的工作后，如何操作RTK流動站醫(yī)技對地形點的測量等部分。

2.3 建立中繼站電臺

因為工作環(huán)境大都非常復雜，通常難以避免基準站和流動站之間存在的障礙物影響電臺通信，此時可以采用中繼站電臺進行補救，原因有兩個，首先中繼站電臺能夠接收基準站發(fā)出的信號，還能夠再發(fā)送到流動站，促進其正常運轉(zhuǎn)；其次，中繼站電臺只是完成信號的發(fā)送，這樣就能依據(jù)不同的需求來安排其安裝的位置。

3、RTK 圖根控制測量

高性能的RTK設(shè)站操作僅需一人即可完成，當處于普通的電磁波環(huán)境下時，得到一組移動站的坐標數(shù)據(jù)只需幾秒，大大提高勞動效率的提升。通常在4km的作業(yè)半徑區(qū)域中，點位測量精確度可以超過2.5 厘米。此外，RTK 技術(shù)能夠適應(yīng)多種地形以及地籍測量中的內(nèi)、外業(yè)以及工程放樣任務(wù)，極大程度地降低了測量工作量，降低了人為因素產(chǎn)生的誤差，從而提高了作業(yè)的精確度，且操作簡單且數(shù)據(jù)處理力強。

3.1控制點的組成

測區(qū)控制點主要包括了已有控制點的坐標成果、等級、中央子午線等內(nèi)容組成。

3.2 求定測區(qū)坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)

RTK測量技術(shù)需要根據(jù)測量標準進行，先取得控制點實用坐標數(shù)據(jù)：包括1980西安坐標系和1954北京坐標系，或其他獨立的坐標系。由此可知，對不同坐標系之間的轉(zhuǎn)換工作是相當重要的。針對諸如1980西安坐標系的國家平面坐標系與WGS-84，所采用的方法主要是高斯投影，所要做的工作是，首先，要求定好這兩大坐標系的轉(zhuǎn)換參數(shù)，即確定兩大測量基準間轉(zhuǎn)換的七參數(shù)或者是三參數(shù)。然后，對空間坐標系的偏移角或?qū)πD(zhuǎn)角度進行三維定義，且確定其尺度差。通常情況下，區(qū)域內(nèi)的測量，如果控制點成果本身存在問題，則需要用區(qū)域性的地方參數(shù)對其做轉(zhuǎn)換。

1）借助RTK測量法，對測區(qū)內(nèi)相對關(guān)系精確的，數(shù)量足夠的控制點進行測量，借助隨機軟件，將原有的坐標數(shù)據(jù)和現(xiàn)在獲取的數(shù)據(jù)，諸如1980西安坐標系的國家平面坐標及WGS-84坐標或者是施工數(shù)據(jù)，輸入軟件，進行工地校正，得到轉(zhuǎn)換參數(shù)。其中，起算位置設(shè)置在基準站，由GPS接收機確定，其精度控制在一定范圍的大地坐標，這對于RTK測量是沒有影響的，進而獲取WGS-84大地坐標。此種方法在操作上存在缺點，RTK對距離有一定的要求，而這就是缺點。

2）受地形等因素的影響而出現(xiàn)的基準站不能設(shè)定時，能使用任意擺放方式來完成，也就是建立虛擬基準站，通過測量手簿得到WGS-84的坐標，通過流動站，進而獲取各個控制點處的WGS-84坐標。

3.3基準站選取和設(shè)定

GPS RTK 定位的數(shù)據(jù)處理過程是指基準站和流動站之間的單基線處理過程，因此對于基準站和流動站有很高的標準，兩者數(shù)據(jù)以及信號傳播質(zhì)量對定位數(shù)據(jù)處理的結(jié)果有著極大的影響。基準站與流動站之間的距離非常重要，因為RTK測量中，距離增大、初始化時間增長，測量的精度會降低，所以兩者之間要小于10km，并且基準站的上方大面積遮蓋衛(wèi)星信號的存在與否，周圍是否有大面積水域或者高壓電線設(shè)施需要認真考慮，因為它會對RTK數(shù)據(jù)鏈通訊的無線電干擾產(chǎn)生影響。

基準站的設(shè)定包括了：構(gòu)建項目和坐標系統(tǒng)管理、基準站電臺頻率的設(shè)定、GPS RTK工作方式的選取等等，只有當這些基本的設(shè)置都完成以后，才能夠確保整個基準站正常運用，此時才能使GPS-RTK基準站開始測量并利用電臺完成數(shù)據(jù)的傳輸。

3.4流動站的設(shè)定

流動站設(shè)定包含的有：構(gòu)建項目和坐標系統(tǒng)管理、流動站電臺頻率的設(shè)置、輸入坐標以及GPS RTK工作方式的選擇等。同樣的，也只有完成基本設(shè)置之后，才可以啟動GPS-RTK流動站，并開始測量作業(yè)。

3.5測量前的質(zhì)量檢查

RTK必須確保測量的準確性，這就需要對已知點進行檢核，不能有盲點出現(xiàn)。RTK確定整周模糊度的可靠性最高可達到95%，RTK比GPS的誤差大，這影響了信號的傳輸。因此，RTK測量是比較容易出錯的，所以一定要控制質(zhì)量。那么我們通常是通過RTK來對已知控制點的坐標進行檢測，并對其進行比較檢核，問題一旦發(fā)生，就必須要進行糾正，直到合格后才進行測量。

3.6對內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理

數(shù)據(jù)傳輸?shù)韧跀?shù)據(jù)交換，利用接收機與計算機來完成的。與GPS靜態(tài)測量相比較，GPS RTK對測量數(shù)據(jù)處理不那么復雜。就如同中海達軟件處理接收機導入的測量數(shù)據(jù)（*.XLS），這些數(shù)據(jù)以及得到的坐標值是可以直接打印出來的，這樣就更容易得到控制點成果。

4、精確度分析及其在工程中的應(yīng)用

采用基于GPS 的RTK進行圖根控制來對廣州市花都區(qū)某測區(qū)的控制測量，測區(qū)分別為1∶1000，1∶23000數(shù)字化地形測量（面積約18.80 km²）。在RTK 測量完成時候，出于檢驗RTK 技術(shù)控制位置實際精確度的目的，本人采用全站儀（2″）通過部分能夠相互通視的位置實際測定到的邊長、高差及測量坐標，反算出邊長、高差，然后開始對比，最終得出最長邊長較差0.013 m，最短邊長較差0.005 m，邊長間距中具有0.025 m的誤差存在，高差（ΔH）最大較差是0.026 m，最小則是0.001 m。因此可以確定所測位置精確度很高。而且RTK 實際測定到的精度達到了導線測量精度的標準，誤差分布均勻，沒有出現(xiàn)誤差的積累。

5、結(jié)語

與傳統(tǒng)意義上的導線測量不同的是，RTK圖根控制測量具有較高水平的自動化技術(shù)，而且能夠迅速提供得到準確度檢驗的結(jié)果信息，后續(xù)不需要再進行數(shù)據(jù)處理。具有天然的在相互不通視的情況下，可以遠距離傳輸3維坐標這個巨大的優(yōu)勢，且不會出現(xiàn)累積誤差，定位精準，采集到的數(shù)據(jù)具有實際的參考意義。操作較為簡單且有較高的效率，減少了外業(yè)開支及勞動強度，勞動效率在一定程度上得到提高。

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