浅谈RTK在地形图测绘外业中的应用

鲁秀清，徐长宇

（1.赤峰学院 教育系，内蒙古 赤峰 024000；2.内蒙古华地方圆设计研究有限责任公司，内蒙古 赤峰 024000）

浅谈RTK在地形图测绘外业中的应用

鲁秀清1，徐长宇2

（1.赤峰学院 教育系，内蒙古 赤峰 024000；2.内蒙古华地方圆设计研究有限责任公司，内蒙古 赤峰 024000）

RTK技术，是GPS测量技术与数据传输技术的结合，是GPS测量技术中的一个新突破.文章阐述了RTK的含义、系统的组成以及其在测量领域内的应用，并举例其在地形图测绘外业中的应用.

RTK；GPS；地形图测绘外业

随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK（Real Time Kinematic）测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用.RTK测量技术因其精度高、实时性和高效性，使得其在地形图测绘中的应用越来越广.

1 RTK简介

实时动态GPS(RTK)测量系统，是GPS测量技术与数据传输技术的结合，是GPS测量技术中的一个新突破.RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，其主要设备包括GPS接收设备、数据传输系统、软件系统3部分.

1.1 GPS接收设备

该系统中至少应包含两台GPS接收机，其中一台安置在基准站上，另一台或若干台分别安置在不同的流动用户站上.基准站应架设在观测条件较好的位置上.作业期间，基准站的接收机应连续跟踪全部可见GPS卫星，并将观测数据通过数据传输系统，实时地发送给用户站.GPS接收机可以是单频或双频，当系统中包含多个用户接收机时，基准站上的接收机宜采用双频接收机.

1.2 数据传输系统

基准站与用户站之间的联系是由数据传输系统（数据链）完成的，数据传输设备是实现实时动态测量的关键设备之一，由调制解调器和无线电台组成.在基准站上，调制解调器将有关的数据进行编码和调制，然后由无线电发射电台发射出去.用户站上的无线电接收台将其接收下来，并由解调器将数据解压还原，送入用户站上的GPS接收机中.

1.3 软件系统

软件系统的质量与功能，对于保障实时动态测量的可行性、测量结果的精确性与可靠性，具有决定意义.实时动态测量的软件系统应具有如下主要功能：

（1）整周未知数的动态快速解算；

（2）实时解算用户站在WGS-84地心坐标系下的三维坐标；

（3）求解坐标系之间的转换参数；

（4）根据转换参数，进行坐标系统的转换；

（5）结算结果质量分析与精度评定；

（6）测量结果的显示与绘图.

2 RTK技术的应用

2.1 控制测量

为满足城市建成区和规划区测绘的需要，城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率.常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀.GPS静态测量，点间不需通视且精度高，但需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则必须返工.应用RTK技术将无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势.

除了摄影展，寺庙还组织诗社、书法社等活动，积极地参与地方文化建设。东川是“铜都”，为传扬铜文化，寺庙还借助书法、雕塑等把铜文化和佛教文化进行了创意性的结合，建成了全国寺院绝无仅有的“百佛壁”。百佛壁一面嵌着100帧从全国书法家中征集的“佛”字墨宝，另一面镶嵌100尊东川铜铸成的鎏金佛像。

2.2 线路放样

RTK测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样，放样工作一人也可完成.将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，即可放样.放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换.放样时屏幕上有箭头指示偏移距离和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止.

2.3 规划放线

建筑物规划放线，放线点既要满足城市规划规定的要求，又要满足建筑物本身的几何关系，放样精度要求较高.使用RTK进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系，对于短边，其相对关系较难满足.在放样的同时，需要注意的是测量点位的精度，点位精度不高的情况下，有可能带来较大的点位误差.在点位精度高的情况下，用RTK进行规划放线一般能满足要求.

在各类用地勘测定界测量中，RTK技术可实时地测定界址点坐标，确定土地使用界限范围，计算用地面积，在土地分类及权属调查时，应用RTK技术可实时测量权属界限、土地分类修测，大大提高测量速度和精度.

2.5 其他方面测量

RTK技术还可用于地形测量、水域测量、管线测量、房产测量等方面.用RTK测图，可不用布设图根控制，仅依据少量的基准点，即可直接测定地形地物点坐标，如果用专业测图软件，通过电子手簿记录即可实现数字化测图.在水下地形测量是，RTK能自动导航和按距离或时间间隔自动采点，只要将天线高量至水面，加水深改正后，即可高精度的实时测定水下地形点的三维坐标，由专业软件成图.

3 RTK在地形图测绘外业中的应用实例

地形图测绘工作分为外业和内业两部分，外业主要指利用特定的仪器（经纬仪、水准仪、全站仪、GPS等）收集野外数据的过程，内业主要是对外业采集的数据进行处理并最终绘制各类地形图的过程.

下面以通辽市奈曼旗大沁他拉镇1：2000数字化地形图测绘工作中 RTK在外业中的应用为例，阐述该技术的应用情况.测区位于大沁他拉镇，面积约为46平方公里，其中居民生活区面积约28平方公里，城市建构筑物密集，交通繁忙，无线电信号复杂，街道两旁树木密集；工业区面积约平方公里，而且位于科尔沁沙地边缘地带，沙丘纵横，地势变化非常大.无论是居民生活居住区还是工业区如果外业全部采用常规测量手段施测十分困难，仅布设全站仪测量用图根点一项工作就会花费很大的人力物力和耗费较长的工作时间.采用GPS RTK测量技术和常规测量相结合作为实测手段，在充分调研论证并通过试验检测认证的基础上全面实施，取得了比较好的效果.

其作业过程如下：

（1）选取精度高、可靠性好的城市基本控制网点作为RTK测量的工作基准点在试用试验阶段，针对所选用的南方系列GPS仪器，得出了该测区流动站在作业半径为7km范围内，能高质量、清晰地接收基准站发出的数据.以此为参考数据，选定了分布于该城区的城市D级GPS三维控制网点7点，组成本次地形图测量工作的控制点，并利用7个控制点的WGS-84坐标系和北京54-6度带坐标系成果计算出用于GPS RTK测量的7个坐标转换参数.

（2）选取位置空旷开阔且地势高的控制点，架设RTK基准站，流动站在离基准站7km范围内，有目的地复测了7个控制点、结果为：互差最大为1.8cm，最小为0.3cm，平均为1.12cm.可以认为GPS RTK测量结果的点位精度达到厘米级，而且各点位之间不存在误差累积，克服了传统测量技术的弊病，完全能满足地形图测量精度要求.

（3）由于居民生活居住区内建构筑物较高较密集处RTK信号易受干扰，可能对测量精度产生影响，对于此类地段则用RTK在相对开阔处布设图根点供全站仪测碎部使用，这样既可以降低碎部测量的误差、又能提高作业效率.但在相对开阔的道路交叉口处则采用GPS静态定位技术布设E级控制点，这样可以进一步校正由全站仪等常规仪器所导致的误差，提高整个测区地形图的精度.

（4）由于工业区内全是沙丘且起伏大，不方便使用全站仪等仪器，而且RTK信号无干扰，可以说RTK在这样地方有很大的用武之地，只需一人持RTK流动站进入沙地中在高低起伏特征点处采集数据即可.

（5）在此次地形图测绘中，架设一台GPS基准站，使用1+5工作模式，用五台GPS接收机作为流动站进行测量.由于所用GPS-RTK系统的发射电台只有4W，十分省电，中途不需更换电池，就可使用1天，十分方便;流动站在校正点位以后到已知点处与已知点进行数据比较，从而检查RTK系统是否工作正常及基准站坐标输入是否正确.每天外业结束后将RTK等仪器所获得的数据处理后直接录入计算机，可及时地精确地获得该地的地理信息，准确地反映该地的地形地貌等特征.

4 总结

RTK在各类测量中有着广泛的运用，比起传统的测量仪器的测量，有着省时省工且精度高等特点，这一点在地形图测量中更能得到体现.在进行测量时，主要注意事项是基准站选择位置空旷开阔的至高点上，且无周围信号干扰和遮挡，这样流动站接收的信号好.另外还应在测量过程中把RTK的观测成果与首级控制成果进行比较，这样就能更加明确RTK观测数据的精度高低.

〔1〕张勤，李家权，等.GPS测量原理及应用[M].科学出版社, 2005.

〔2〕合肥工业大学,重庆建筑大学,天津大学,哈尔滨建筑大学.测量学[M].中国建筑工业出版社,1995.

〔3〕张丕,魏富恒.RTK技术在公路测量应用的探讨[J].内蒙古测绘,2007（2）.

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