浅析GPS RTK技术特点及应用

浙江省第一测绘院 陈 迎

浅析GPS RTK技术特点及应用

浙江省第一测绘院 陈 迎

GPS RTK技术GPS，即为全球定位系统的简称。它是一套利用美国GPS卫星导航系统进行全天候、全方位的测量定位设备。根据GPS提供的坐标或坐标演变量精度和方式的不同，可以分为毫米级、厘米级、静态、动态后处理、RTK（Real Time kinematic实时动态）、RTD(Real Time Differnce实时差分)等几种设备分类和测量方式。RTX技术就是使用更速的和更小型的计算机，并将其装入GPS接收机内，在外作业时可以即时提供厘米级的定位解。在进行动态测量时，基准站将己知GPS坐标和观测数据实时用电台传给流动站，在流动站实时进行差分处理，得到基准站和流动站坐标差，坐标差加上基准站坐标得到流动站每个点坐标。通过坐标转换参数转换得出流动站每个点的平面坐标和海拔高。

一、RTK技术特点

RTK(Real Time kinematic)是GPS的最新成果，它弥补GPS原有的不足之处，它不仅具有GPS原有的全天候、高精度、无须光学通视的特点，而且还可以为测量提供实时的定位结果，被誉为“GPS全站仪”，可以说是测量史上的又一次变革。GPS RTK全数字地形测量的基本特点地形测量包括控制测量和地物、地貌测绘两大内容。传统的测量方法具有成图周期长、精度低、劳动强度大等局限，已逐渐被淘汰。而全数字地形测图顺应现代测绘技术新潮流，利用先进的测量仪器，如GPS接收机、电子全站仪等，和自动化成图软件，采用各种灵活的定位方法进行的以数字信息表示地图信息的测图工作，它的成果为模型式的数字图。GPS RTK技术具有以下几个特点：

（一）打破了内外业的界线，减少测量工作流程，从首级控制到最终成图，实行一体化作业，并且大大减轻了室外作业的强度，缩短了成图周期。

（二）打破了分级布网，逐级控制的原则，简化控制测量繁锁的工作，一个测区可一次性整体布网，整体平差，控制网可以是任意混合，所需控制点数目比传统白纸测图大大减少，图根控制的加密可与碎部测量同时进行。

（三）数据采集时无需画草图，碎部点的记录要求具有特定的格式，这种格式存储有点名编码，能被数字测图软件所识别，在进行图形编辑时就能很好地处理。

（四）碎部量测时不受图幅边界的限制，外业可不分幅作业成图时自动进行分幅与接边处理。（五）测量数据精度高，GPS不仅能够达1:500图根控制测量的点位和高程精度要求，而且误差分布均匀，不存在误差积累问题，完全可以满足大比例尺测图的需要。RTK控制测量操作简便，机动性强，不但可以大幅度提高测量速度，而且能够有效减轻作业人员的劳动强度，尤其在通视困难地区更具明显优势，为了得到高精度的测量数据，必须求出适合于本地区的坐标系转换参数和水准面模型转换参数。根据囚等及其以下各级控制测量与1:500图根控制测量对于精度要求的相似性以及本工程对于原有GPS点的检测结果，可以说明RTK同样适用于四等及其以下的各级控制测量。

二、RTK技术在国土测量上的应用

在地籍和房地产测量中的应用地籍和房地产测量中应用RTK技术测定每一宗土地的权属界址点以及测绘地籍与房地产图，同上述测绘地形图一样，能实时测定有关界址点及一些地物点的位置并能达到厘米级精度要求。将GPS获得的数据处理后直接录入GPS系统，可及时精确地获得地籍和房地产图。但在影响GPS卫星信号接收的遮蔽地带，应使用全站仪、测距仪、经纬仪等测量工具，采用解析法或图解法进行细部测量。在建设用地勘测定界测量中RTK技术可实时地测定界、桩位置，确定土地使用界限范围，计算用地面积。利用RTK技术进行勘测定界放样是用坐标直接放样的，不需要对角度边长进行换算。建设用地勘测定界中的面积量算，实际上是有GPS软件中的面积计算功能直接计算，并进行检核，避免了常规的解析法放样的复杂性，简化了建设用地勘测定界的工作程序。在土地利用动态检测中，也可利用RTK技术。传统的动态野外检测采用简易补测或平板仪补测法，如利用钢尺，采用距离交会、直角坐标法等进行实测丈量，对于变通范围较大的地区则采用平板仪补测。这种方法速度慢、效率低。而应用RTK新技术进行动态监测则可提高检测的速度和精度，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。在土地整理中的应用土地开发整理，前提必须拥有当地大比例尺地形图，具有详细的地类信息，因此地形图的精度和工作量大大增加。因测量地物大部分为水田、旱地及经济用地等，大比例尺地形图要求水田、旱地分块，而浙江的多山地形导致了水田面积小而散的特点，加大了测量工作的难度。采用传统的全站仪采集数据，在人力和物力上投入较大。而使用RTX实时动态采点在很大程度上缓解了这一问题。如采用的南方灵锐s82套装仪器，在动态使用中一台做电台主机，则另外3台可作为流动RTK。每人只需携带一台RTK流动站即可完成两个人使用全站仪的工作，比使用全站仪节省一半的人力。因为全站仪的可视性局限，在山区测量水田时，全站仪一般都要搬动好几次才能完成一小部分任务，这过程中产生的误差也会增大。而RTK则可以在不通视的情况下正常工作，让工作效率大大提高，其高程精度也远比使用全站仪高，因为全站仪受镜头杆高的影响，采集回来的数据高程精度受到很大的影响，在勾画等高线时往往出错，导致数据可靠性降低。而测量水田的时候使用RTK的自定义间隔资料采集，实现自动采集，减少了常规测量方法的人为出错机会，避免了传统的画草图或记编码回来对照连线而出错的问题。土地整理中RTK测图的一般步骤：

（一）设主机。在地势稍高、空旷的小山丘上摆设主机。这样能保证主机接收的卫星个数比较多，旦发射的数据链信号就比较强，覆盖范围也比较宽。主机最好设在当天计划测区的中部，从而减少主机搬动的次数，提高工作效率。

（二）设置主机参数。发射数据链信号，在主机手簿中输入GPS天线高度和主机所摆设控制点的坐标，但南方灵锐系列的RTK不需要在主机输入参数的，则要在移动站中输入。

（三）安装好仪器。一人负责一台移动站，接好GPS 天线、数据链天线，装入电池，打开数据手簿，启动 RTK 碎部点采集程序，检查卫星个数(卫星个数必须在4颗以上才能进行测量工作);建立工程，即建立一个存储测量数据的文件，一般以工作当天的日期或项目名称命名。（四）检测控制点坐标。利用附近已有的固定控制点坐标来检测仪器参数的输入是否正确，检测没有问题就可以进行碎部点采集了。（五）碎部点采集。根据RTK的工作特点，可设置移动站为2秒采集一个点，按照地形测绘的工作要求，对地貌、地物的特征点一定要进行测量。每一个碎部点一般都以坐标的形式存储在工程文件里面。在测量时点号和编码可以人工输入，利用这一特点可以确定每一个碎部点的属性，在数据处理时很容易识别，无需画草图，工作效率提高了。（六）数据传输及内业处理。将RTK手簿与计算机连接好，设置传输参数，两边必须一致，将RTK手簿中的工程数据文件复制到计算机硬盘，然后打开计算机中的成图软件，调入工程文件中的坐标数据，利用点的属性进行图形编辑，最后修整出图即可。（七）工作中的一些技巧。在进行数据处理时，经常会忘记所测碎部点是属于什么地物，有时还会将田埂、坎、路等线形地物连错，为避免这些问题，一般的经验是：在点号上加识别字来判断。如在测第一条田埂时在点号前加A即Al、A2、A3将所有A字开头的点连起来就行了。测第二条时改为B即可，第三条为C，依此类推。又比如坎，第一条为AKl，AK2、AK3；第二条为BK。其他地物也是如此。这样在外业测量时就不需要画草图，既提高了效率，又减少在图形编辑上的错误。RTK技术在国土测量中的应用是一种新技术，随着科技水平的不断进步发展，数字化技术在测绘工作中将应用越来越广泛。作为测绘工作一线的工作技术人员，要不断加强学习，努力跟踪、吸收、消化新技术，将新技术运用到实际工作中去，为建设社会主义和谐社会作出自己应有的贡献。