浅谈RTK 在测量中的广泛应用

闫界华

0 引言

一个新的测绘时代已经到来，那就是RTK测绘时代。如今使用RTK测量就像使用全站仪一样普及，RTK以其实时性、高精度和高效率的显著特性，在测量领域内得到了广泛的应用。RTK不仅给控制测量带来突破，而且给工程放样、碎部采集、水域测量、地籍测量、房产测绘等广泛领域带来了深刻变化。可以说RTK技术给测绘工作带来了一个革命性的测量专业解决方案。

1 RTK技术概述

实时动态(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。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站，流动站不仅通过数据链接收来自基准站的各项数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，并且显示流动站的三维坐标及其精度。

RTK测量系统一般由以下三部分组成:GPS接收设备、数据传输设备、软件系统。

RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，软件系统具有能够实时解算出流动站三维坐标的功能，数据传输可以用无线电台，也可以用公用无线通信网，如移动GSM/GPRS或联通CDMA1X。

RTK测量分为临时基站RTK测量和网络RTK测量。临时基站RTK测量多以无线电台完成数据传输，而网络RTK测量多以公用无线通信网完成数据传输。网络RTK每次测量不需要架设基准站，且服务半径达30 km，效率较高。

RTK测量系统的开发成功，为GPS测量工作的可靠性和高效率提供了保障，这对GPS测量技术的发展和普及具有重要的现实意义。

2 RTK的应用

2.1 控制测量

控制测量的原则是从整体到局部、分级布网、逐级控制。一个测区在展开碎部测量工作之前，首先要根据测区的规模大小布设相应等级的首级控制网，以下逐级加密至图根控制点，方可进行细部测绘。首级控制网具有控制面积大、精度高、容易保存的特点，但是点之间的跨度大;使用频繁的还是位于地面的城市Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ级导线点或者图根点。随着开发建设的飞速发展，这些点常被破坏，从而影响了测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。

常规控制测量要求点间通视，费工费时，而且精度不均匀。GPS静态测量，虽然点之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技术进行控制测量既能实时知道定位结果，又能实时知道定位精度，测一个控制点在几分钟甚至几秒钟内就可实现。无论是数据采集还是施工放样，都要进行控制测量，如果把RTK用于公路控制测量、电力线路控制测量、水利工程控制测量、地籍房产控制测量、大地测量，则不仅可以大大减少人力强度，节省费用，而且大大的提高了作业效率。

显而易见，应用RTK技术无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。

2.2 地形测量

无论是过去的平板仪测图，还是现在用得最多的电子平板测图，都要求测站与测点之间通视，至少需要2人～3人操作。如果直接用RTK测图的话，可以不布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点，便可以高精度并快速的测定地形点、地物点的坐标，内业由专业测图软件生成各种比例尺地形图，大大的提高了测图效率。

在地势开阔地区，RTK用于地形测量显示出其独特的优势。在城市高楼密集区，虽然RTK无需点间通视，但是GPS信号受到影响，在这种情况下，可在附近地势开阔处用RTK做控制，然后以导线测量方法将控制引入测区，用全站仪完成地形测量工作。

利用RTK进行水下地形测量，无需验潮改正，直接利用RTK测量换能器的平面位置和高程，利用测深仪测得水深，辅之以姿态测量和补偿，计算获得高精度的水底点高程。

2.3 放样测量

传统的放样方法主要有支距法、交会法、极坐标法等。测距仪的发明使极坐标放样方法得到了淋漓尽致的发挥，如果说测距仪的发明是测绘史上的一场技术的进步，那么RTK的应用则为施工放样模式带来了一场技术的革命。

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，既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量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的数值为止。

在建筑物规划放线中，放线点既要满足城市规划条件的要求，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收敛精度，如果点位收敛精度不高的情况下，强制测量则有可能带来较大的点位误差。在点位精度收敛高的情况下，用RTK进行规划放线一般能满足要求。

2.4 地籍和房产测量

应用RTK技术能以厘米级精度进行数据采集，将RTK测定的数据处理后直接录入GIS系统，可及时地精确地获得地籍和房产图。当然在影响GPS卫星信号接收的遮蔽地带，仍需采用常规测量手段补测。

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，在建设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，可实时进行检核计算，避免了常规解析放样的复杂性，提高了测量速度和精度。

在土地利用动态检测中，应用RTK新技术进行动态检测又提高检测速度和精度，省时省工，真正实现实时动态监测，保证了土地利用状况调查的现实性。

2.5 航空摄影测量

航空摄影飞行必须按航摄计划中的要求，在一定的高度沿设计的航线飞行，以保证所得影像具有一定的摄影比例尺、航向重叠度及旁向重叠度。随着RTK的广泛应用，现在已普遍使用RTK技术进行航空摄影导航。

像控点测量是航空摄影测量外业主要工作之一，传统的方法要布设大量的导线来测量部分平高点，内业再空三加密。采用RTK技术测量，只需在测区内或测区附近的高等级控制点架设基准站(若测区内或测区附近无高等级控制点，可先加密)，流动站直接测量各像控点的平面坐标和高程，对不易设站的像控点，可采用手簿提供的交会法等间接的方法测量。

像控点的精度要求对于RTK测量来说是不难达到的。与传统作业相比较，它不需要逐级布设控制点;与静态GPS测量相比，缩短了作业时间，因而大大提高了作业效率，功效至少提高3倍～5倍。

3 作业时需注意的问题

首先，基准站要选择在周围没有遮挡的开阔地方，以使基准站能够接收到尽可能多的GPS卫星信号;考虑到电磁波干扰及湖面、水面及建筑物等带来的多路径效应，基准站要远离微波塔、通信塔等大型电磁发射源200 m外，要远离高压输电线路、通讯线路50 m外;为了增大基准站无线电有效的发射距离，要尽可能把基准站选在地势较高的地方，并架设稳定牢固，观测期间不能有轻微晃动，以免影响测量精度。

用移动通信进行数据传输时，基准站必须选择在测区有移动通信接收信号的位置。每次作业开始前或重新架设基准站后，均应进行至少一个同等级或高等级已知点的检核，平面坐标较差不应大于7 cm。

其次，平面转换参数的求解，应采用不少于3点的高等级起算点两套坐标系成果，所选起算点应分布均匀，且能控制整个测区。求解高程转换参数则需要联测4个已知高程点，联测的所有已知点应分布均匀，且能覆盖整个测区。为了提高WGS-84坐标系与当地坐标系数学模型的拟合程度，进而提高待测点的精度，通常要联测尽可能多的已知点。

转换参数的求得通常有两种方法:

1)充分利用已有的GPS控制网资料，将多个已知点的WGS-84坐标与相应的当地坐标输入电子手簿中，利用内置软件，经平差解算出转换参数;

2)将基准站架设在已知点或未知点上，流动站依次测量各已知点的WGS-84坐标，再将各已知点所对应的当地坐标系的平面坐标和高程输入手簿中进行点校正，剔除校正残差比较大的已知点，从而解算出两坐标系之间的转换参数。

第三，RTK进行控制点测量时，应采用三角架对中、整平，宜3个控制点为一组布设，并且互相通视。每个控制点应不少于2次观测，每次观测历元数不少于 20个，PDOP＜5，卫星高度角15°以上，至少6颗有效卫星状态下作业，边长控制在120 m以上。RTK进行碎部测量时，不宜在隐蔽地带、成片水域和强电磁波干扰源附近观测，在信号受影响的点位，为提高效率，可将仪器移到开阔处或升高天线，待数据链锁定后，再小心无倾斜地移回待定点或放低天线，一般可以初始化成功。

4 结语

RTK技术可用于四等以下控制测量、工程测量的工作。RTK配合一定的测图软件，可以测设各种地形图，如普通测图;线路带状地形图的测设;配合测深仪可以用于水下地形图;航海海洋测图等。在外业可直接设计线路，增强了设计的应用范围。由于RTK在行进中不断计算测站位置、偏移量及填/挖方量，此时放样可以与设计很好的结合起来。由于RTK数据链的传播限制和定位精度要求，RTK测量一般不超过10 km，但在中小比例尺测图时，在等高距大于2 m时，可将测距放宽至不大于15 km，网络RTK在服务范围内不受距离的限制。RTK测量时应视测量目的、要求精度、卫星状况、接收机类型、测区已有控制点情况及作业效率等因素综合考虑，按照优化设计原则进行作业。在进行RTK作业时，应认真总结作业方法，统计测量精度，做好测量报告的编写工作。充分利用GPS技术，发挥高新技术RTK的独特优势，为测绘工程服务。

[1]CJJ 8-99，城市测量规范[S］.

[2]GB 50026-93，工程测量规范[S］.

[3]GB/T 18314-2001，全球定位系统(GPS)测量规范[S］.

[4]CH/T 2009-2010，全球定位系统实时动态(RTK)测量技术规范[S］.

[5]康慧明，杨茂盛，张 淼.GPS RTK技术在地籍测量中的应用分析[J］.山西建筑，2010，36(17):357-358.

[6]唐健鸿.浅谈RTK在山区公路测量中的运用与注意事项[J］.山西建筑，2011，37(1):199-200.