RTK在大比例尺地形測量中的應用方法探索

林增楠

（福建省林業勘察設計院）

RTK在大比例尺地形測量中的應用方法探索

林增楠

（福建省林業勘察設計院）

單基站RTK與CORS是目前地形測量時廣泛應用的兩種方法。本文主要結合實例介紹單基站RTK方法與CORS方法在地形測量中的應用，分析這兩種觀測模式各自的優缺點，總結出兩種工作模式的適用情況。

RTK；CORS；GNSS接收機；VRS技術

1　概述

RTK測量技術的迅速發展，突破了傳統的測量方法，RTK（Real Time Kinematic）技術是GPS實時動態定位的簡稱。它將GPS與數傳技術相結合。基準站將接收到的數據與設置基準站的數據進行比較計算，得出每時每刻的差分數據，并將這些差分數據通過電臺發送出去，流動站在接收GPS信號的同時也接受電臺發送的差分數據，根據接收到的差分信號進行實時數據處理，在1～2s的時間里得到高精度位置信息。并進行計算，最終得出我們所需要的坐標數據，RTK測量技術可以在不布設各級控制網的情況下，依據一定數量的已知控制點就可以快速測量出厘米級的地形、地物點的坐標，且不受通視條件的限制，不需要頻繁遷站，減少了工作程序，提高了工作效率。被廣泛應用于各個測量領域，極大地提高了測量的效益和精度。節省了大量人力物力。

RTK測量主要有兩種模式：①傳統的自架基站的1+N模式，俗稱單基站模式；②連續運行衛星定位服務系統（Continuously Operating Reference Stations）簡稱CORS模式，目前這兩種模式使用都比較普遍。這兩種模式各有自己的特點，在地形測量中可以相輔相成。

2　兩種測量模式特點

2.1單機站RTK測量模式

單基站RTK測量模式的使用：

將一臺GNSS接收機設置為基站模式，在視野開闊、遠離大功率無線電發射源等不影響GPS信號接收的地方架設基準站和電臺；在手簿中的測量軟件里新建項目，設置相應的坐標系統和中央子午線等；將另一臺GNSS接收機設置為移動站模式，手簿通過藍牙連接移動站，確認移動站電臺頻道和基站電臺頻道一致，修改天線高；分別在已知點上進行數據采集，在采集完已知點后進行參數求解。檢查四參數或七參數的求解結果，合格后便可以開始進行測量工作。

2.2CORS模式

CORS是利用GNSS技術，在某一個區域建立若干個永久性的連續運行參考站、系統控制和數據處理中心，利用計算機、數據通信和互聯網技術將各參考站與系統控制和數據處理中心組成網絡，共享參考站數據，利用參考站軟件進行處理，與單基站RTK不同，CORS大多采用VRS（Virtual Reference Station）虛擬參考站技術，各固定參考站不直接向移動用戶發送任何改正信息，而是將所有的原始數據通過數據通訊線發給控制中心。同時，移動用戶在工作前，先通過GSM的短信息功能向控制中心發送一個概略坐標，控制中心收到這個位置信息后，根據用戶位置，由計算機自動選擇最佳的一組固定基準站，根據這些站發來的信息，整體的改正GPS的軌道誤差，電離層，對流層和大氣折射引起的誤差，將高精度的差分信號發給移動站。這個差分信號的效果相當于在移動站旁邊，生成一個虛擬的參考基站，從而解決了RTK作業距離上的限制問題，并保證了用戶的精度。

3　兩種RTK測量模式在山區地形測量中的應用實例

3.1測區概況

因發展旅游開發需要，在福建某山區需要進行大比例尺地形測量，測區以山地為主，有些山谷較深，測區交通便利，移動通訊系統欠佳，在測區外圍收集到5個C級GPS控制點，分別為H01C～H05C。點間距較遠，成果為1980西安坐標系，1985國家高程基準。

3.2作業流程

采用FJCORS進行測量，福建省連續運行衛星定位服務系統（Fujian Continuously Operating Reference Station，FJCORS）是根據全國基礎測繪中長期規劃綱要和我省“十一五”基礎測繪發展專項規劃以及福建省人民政府關于加強測繪工作的實施意見（閩政[008]10號）的要求啟動建設，它是實現現代化、大眾化、集約化、高質量的地球空間信息服務的重要的基礎設施。

圖1　測區與已知點相對位置圖

圖2　測區控制點布置圖

3.2.1控制點測量

在測區內布設6個一級控制點，采用華測I60型號GNSS接收機，接入FJCORS進行控制點測量。用三腳架將移動站分別架設在4個已知點上進行WGS-84坐標采集，每個點觀測4個測回，每測回觀測3min，（自動觀測180歷元），每測回重新初始化，且各測回時間間隔不小于60s。將4個測回觀測值進行比較，最大的平面坐標分量和垂直坐標分量均出現在H04，分別為11mm和19mm；均小于城市測量規范的限差。將實際測得的地心坐標與已知的參心坐標公共點進行匹配，計算出坐標轉換參數，水平和垂直殘差最大分別為0.009mm和0.014mm，小于規范規定的允許值。最后利用計算得到的轉換參數建立起坐標系統，再對第5個已知控制點進行檢核測量，小于規范規定的±5cm的誤差，坐標系統建立完成。

采用同樣的方法對測區內新布設的控制點進行測量，獲得測區首級控制點坐標，利用全站儀對首級控制點進行100%外業檢核，包括邊長檢核，角度檢核，導線聯測檢核，經檢核合格后將控制點成果給測圖使用。經實際應用可知FJCORS有如下優點：

CORS在控制點測量中優勢很明顯，測區范圍小，已知控制點遠，使用CORS獲取差分數據不受距離限制，且測量精度不受距離影響；作業時攜帶方便，只需在一臺GNSS接收機里插入手機卡，通過藍牙連接手簿，登陸網絡就行，不用再攜帶笨重的電瓶、電臺和UHF發射天線及腳架等，真正實現無線纜作業。不需要費心思尋找假設基站的地方自己架設基準站；當天沒有作業完成，第二天再進行測量時不需再進行任何校正，直接可以測量，節省大量時間；單臺GNSS接收機就能作業，節省儀器購置開支。

3.2.2碎步點測量

將GNSS接收機接入FJCORS作為移動站，進行碎步點數據采集，單人成組，可以和控制測量同時進行，無需等到控制點測完后才進行碎步測量，只需在碎步點測量中或測量完成后到控制點進行測量并校正即可，節省了工作時間，大大提高了工作效率。

FJCORS采用的電信的VPDN專網進行差分數據播發，因測區局部地方為山谷，移動通信信號較差，移動站無法與FJCORS進行連接，因此無法使用FJCORS，于是將兩個移動站重新整合成一套1+1模式的單基站RTK進行測量，單基站測量時，移動站在新做的4個控制點上進行大地坐標測量，并輸入已知點的坐標進行轉換參數計算，按轉換參數建立新的坐標系，并在第五個控制點上進行檢核，要求滿足碎步點精度要求。單基站模式不受網絡覆蓋范圍的影響，可以對無電信信號地區進行補充測量。

測區中有一塊地方有林木覆蓋，由于FJCORS目前還沒有大范圍的升級成三星解算，目前還是用GPS和GLONASS雙星解算，在有林地帶很難得到固定解，而華測I60支持三星系統解算，因此采用單基站模式可以加入我國的北斗系統進行解算，在疏林地可以得到固定解進行測量，彌補了FJCORS的不足。

當然RTK電臺也有其缺點，電臺傳輸距離有限在數據傳輸過程中會受到電磁環境及障礙物的影響，因此基準站與移動站之間距離不能太遠，且他們之間不能有有大的障礙物；攜帶不方便，作業時必須攜帶作為基準站和移動站的GNSS接收機各一臺、數傳電臺、蓄電池、連接電纜線、UHF發射天線，而且基站一般都設置在較高的開闊地帶，搬運費時費力；作業測量前還需要花費一定時間選擇架設基準的地點并架設基準站，增加了工作步驟；電臺模式作業必須要有兩臺及以上GNSS接收機設備才能工作，增加了添置設備的費用，降低工作效率。

4　結束語

單基站RTK測量模式和CORS測量模式有各自的優缺點。在建有CORS的地區優先考慮使用CORS系統。但是由于受網絡信號影響，部分地區無法利用CORS進行測量，或是需要較長時間才能得到固定解。這種情況需要采用單基站RTK模式進行彌補，其不受網絡信號影響，只需將基站和電臺架設在比較開闊和位置較高的地方，測量比較靈活。目前國內很多地區還未完全建成CORS，而且大部分已經建成的地方也大多采用的是雙星解算，未把我國的北斗導航系統納入解算范疇，目前正逐步升級成三星解算系統，國家測繪地理信息局牽頭開展全國基準站網整體聯測平差計算工作，將區域性的網絡CORS升級成全國統一框架下的系統，隨著網絡信號覆蓋率的提高、GNSS三星乃至四星解算系統的逐步升級以及全國統一的網絡CORS建成，相信不久的將來，CORS將取代單基站RTK的測量模式，為測繪行業帶來巨大的變革。

[1]李軍，王卓.論GPS技術在數字化地形測量中的應用.民營科技，2010（03）.

[2]楊進星.CORS技術在城市控制測量及地形測量中的應用研究.科技資訊，2010（25）.

[3]曾怡彬.CORS系統的網絡RTK技術在城市測量中的應用.測繪與空間地理信息，2013（08）.

[4]黃俊華，陳文森.連續衛星定位綜合服務系統建設與應用.科學出版社，2009.

[5]郭濤，王金玲.RTK網絡基站新技術的應用研究.現代測繪，2010（2）.

P228.4

A

1673-0038（2015）32-0274-02

2015-7-19