RTK在当代测绘领域中的应用与分析

王科

（宁夏伊地集团水利水电工程有限责任公司 宁夏 银川 750021）

0 引言

当今社会人们对全球定位系统（GPS）技术并不陌生，其在各个领域中的发展速度是有目共睹的，如：车载GPS导航技术、GPS手持导航仪、手机GPS导航、飞机导航、远洋轮船导航等等。人们越来越熟知GPS全球定位系统的概念和作用。随着GPS技术的发展而产生的RTK（Real Time Kinematic即实时动态定位）测量技术也日益成熟，其在测绘领域中，特别是城市测绘中的应用越来越广。

1 RTK技术概述

1.1 RTK概念

实时动态定位测量系统(RTK)，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，其基本思想是：在基准站上设置1台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，实时地判定解算结果是否成功，从而减少冗余观测量，缩短观测时间。

1.2 RTK组成

RTK测量系统由以下三部分组成：GPS接收设备、数据传输设备、软件系统。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成，它是实现实时动态测量的关键设备。

1.3 RTK的优点

软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能。RTK测量技术除具有GPS测量的优点外，同时具有观测时间短，能实现坐标实时解算的优点，因此可以提高生产效率。

1.4 GPS RTK处理数据方法

实时动态测量RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。在RTK作业模式下，基准站通过数据锭—调制解调器，将其观测值及站点的坐标信息用电磁信号一起发送给流动站。流动站不仅接收来自基准站的数据.同时本身也要采集GPS卫星信号，并取得观测数据，在系统内组成差分观测值进行实时处理，瞬时地给出精度为厘米级(相对于参考站)的流动站点位坐标。

在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测位(仍距和载波相位观测值)和测站坐标信息(如基准站坐标和天线高度)—但传送给流动站，流动站在完成初始化后，二方面通过数据链接接收来自基站的数据，另外，自身也采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，再经过坐标转换、高程拟合和投影改正，即可给出实用的厘米级定位结果。

1.5 我国RTK发展概况

目前我国自主研发产品的有南方系列、中海达、华测等系列的仪器一定程度上占领了国内测绘市场，正有逐渐取代国外老牌测量仪器的发展趋势。其手簿也逐渐向触摸式、蓝牙连接、人性化的界面，操作简单，所以国产RTK越来越被我国测绘工作者所青睐。

2 RTK技术的应用

2.1 平面控制测量

为满足目前高速的城市化进程的需要，新的测绘技术和先进仪器也应用而生。面对城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，而城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于建成区地面，随着城市建设的进行，各个控制点常被破坏，严重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。常规的控制测量往往要求点对点间通视，测量时即费工又费时，且精度不均匀，使用RTK大大加快了工作效率。

2.2 像控点测量

像控点测量是外业主要工作之一，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。

2.3 线路中线测定

在公路和铁路测量作业时，使用RTK进行市政道路中线或电力线中线放样，放样工作只需一名测量人员并配备1名打桩人员即可，作业效率大大提高，大大降低人的劳动强度和成本。测量时事先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量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。

2.4 建筑物放线

建筑物规划放样时，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。

3 RTK在城市地形测量中的应用实例分析

下面以就本人在甘肃省兰州窑街镇地地形测量中使用RTK测量地形图为例，阐述一下该技术的应用情况。测区位于甘肃省兰州窑街镇，该区有多个工业区、学校、医院和居民生活区，建构筑物密集，交通繁忙，，街道两旁树木密集，测区位于狭长的两条山脉之中。测区南北约30公里，东西约4公里，在这个狭长的区域内进行地形图测绘工作，测区内原有的控制点很少，为了加快测量的进度，减少控制测量的任务量，我们利用几个已知点利用快速动态定位原理，在区域内分段布设24个图根点，均匀分布在测区内，图根点尽可能分布在开阔无遮挡的高处，并且远离人员干扰的地方，这样主要考虑使得基站的信号便于流动站的接收。

其作业过程如下：

1）在开始作业前选择该区域内已知的WGS84和北京54坐标（或地方独立网格坐标）以及高程的公共点，求解转换参数，为RTK动态测量做好准备。选择转换参数时要注意以下两个问题：①要选测区四周及中心的控制点，均匀分布；②为提高转化精度，选6个以上的点，利用最小二乘法求解转换参数。

2）利用该区的CORS基站信号，采用快速静态定位模式在测区内布设24个I级图根。这些图根点作为架设基准站，其他点可做为检查点。选取其中精度高、可靠性好的作为RTK测量的工作基准站，我们使用的是4台南方系列S-86T双频GPS接收机 ，流动站使用得出了该城区流动站在作用距离为5km范围内，能高质量、清晰地接收基准站发出的数据。

RTK定位精度试

选取1个GPS RTK测量基准网点，架设RTK基准站，流动站在离基准站5km范围内，有目的地施测了2个5"级控制点、3个E级GPS控制点和I级图根点6个，并采用静态GPS测量，将这些测量结果、已知成果与RTK3次平滑采集后取均值后测量结果相比较。最大误差2.2cm,最小误差0.40cm;平均值1.25cm。检测结果充分证明了，RTK测量精度完全能够满足测图要求。

4 总结

RTK在控制测量以及施工放样中运用越来越广泛，其比传统的测量仪器的相比具有省时省工、精度高等特点，RTK技术的诞生为测绘行业注入了活力，大大降低了作业强度和生产成本，提高了作业效率和测量精度，所以其必将会在国家建设各个领域里均会发挥重大的作用。

［1］周忠谟,等.GPS卫星测量原理与应用[M].北京:测绘出版社,1997.

［2］CJJ8-1999城市测量规范[S].