城市地形图测量中RTK技术应用研究

曹玉祯 吕林涛 李玉洁

摘 要：与传统的导线测量比较，RTK图根控制测量自动化程度高，实时提供经过检验的成果资料，无需数据后处理。拥有彼此不通视条件下远距离传递三维坐标的优势，并且不像导线测量那样会产生误差累积，定位精度高，数据安全可靠。该文以合肥某测区案例为研究背景，探讨了trimble 5700 GPS-RTK接收机在图根控制测量中的应用，简述了RTK的工作原理，并对其精度进行了分析，根据GPS-RTK技术在图根控制测量中的应用情况得出几点建议。相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：GPS-RTK 控制测量 精度

中图分类号：TB22 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（b）-0042-02

随着卫星定位技术的快速发展，人们对快速高精度位置信息的需求也日益强烈。而目前使用最为广泛的快速高精度定位技术就是 RTK（实时动态定位：Real Time Kinematic），RTK技术的关键在于使用了 GPS的载波相位观测量，并利用参考站和移动站之间观测误差的空间相关性，通过差分的方式除去移动站观测数据中的大部分误差，从而实现高精度（分米甚至厘米级）的定位。它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。

1 RTK概论

1.1 RTK的工作原理

RTK是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的厘米级精度的三维定位结果。RTK定位测量通常是由一个基准站和一个或多个流动站组成，接收机之间建立实时数据通讯。开始作业时，流动站首先依次在两个或两个以上已知点上进行测量，通过实时数据传输，和基准站观测数据进行差分处理，得到流动站与基准站之间的高精度GPS基线向量。同时，利用已知点之间GPS基线向量（间接基线）及已知坐标数据，求得GPS三维基线向量转换到当地坐标系统三维基线向量的转换参数，及基准点的当地坐标，这个过程称为初始化。初始化完成后即可开始测量。流动站到待测点上，通过与基准站观测数据的实时差分处理，求得基准站到流动站的高精度的当地坐标系统三维坐标差。

1.2 RTK测量系统的组成

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。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。其基本组成至少需要一个基准站和一个流动站。

2 RTK测量实例

2.1 测区范围概况

测区位于合肥市某区，面积约为6平方公里。测区多为居民区及工厂，西边较少部分临山。总体上测区地势较为平坦、建筑物平均高度较低。海拔1900 m～2000 m。测区共有四個街区，上百家大小单位，近七个村庄。在进行测量工作前，收集了测区相应的资料。收集到测区范围内及其周边41个I级导线点成果（高程为三等水准成果）。在本次测绘工作中平面采用2004昆明坐标系；高程采用1985国家高程基准。采用的主要仪器设备主要有：“1+2”双频trimble5700 GPS-RTK、徕卡TCR802全站仪一台、拓普康全站仪GTS-300两台、笔记本电脑6台等。

2.2 RTK测量的具体步骤（见图1）

（1）架设基准站

在进行RTK图根测量中，首先进行基准站假设，基准站架设点必须满足以下要求：基准站周围要视野开阔，卫星截止高度角应超过15度，周围无信号发射物（大面积的水域、大型建筑物等），以减少多路径效应干扰。并且要尽量避开交通要道、过往行人的干扰。基准站应尽量架设于测区内相对制高点上，以方便传播差分改正信号。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、配电线、通讯线50 m外。RTK在作业期间，基准站不能移动或者关机重新启动，如果重新启动必须进行重新校正。基准站连接必须正确，注意蓄电池的正负极。

（2） 流动站设置

1个流动站只需1名测量员通过手簿进行测量操作。连接好流动站接收机、天线、测杆后，先进行测量类型，电台的配置，使其与基站无线电连接，输入流动站的天线高，输入观测时间、次数，设置机内精度，机内精度指标预设为点位中误差±1.5 cm，高程中误差±2.0 cm，PDOP<6。

（3）校正测量

由于基准站设置于未知点上，因此必须对已知点进行校正测量，才能在手簿上求解出WGS-84坐标与当地坐标系之间的转换参数。校正点的数量视测区的大小而定，一般取3～6点为宜。在手簿中输入校正点的当地坐标，流动站置于校正点上测量出该点的WGS-84坐标，将所选的校正点逐一测量后，通过手簿上的点校正计算即可求解出转换参数。点校正测量结束后，先在已知点上测量，检查转换参数无误时才能进行新的测量。

（4）图根点控制测量

图根点的布设应该以点组的形式出现，每组应有两个或者三个两两通视的图根点组成，以便于安置全站仪测量时定向和测站检核，图根点之间的距离应随点位而定，一般不超过100 m。图根点测量时只需在测站上输入点名，按提示测量存储，正常情况下，5 s即可结束一个点的观测。该测区一共布设了287个图根点。

2.3 精度分析

在整个测区约6平方公里的范围中，用GPS-RTK一共布设了287个图根点。为了检验RTK图根点的实际精度，RTK测量结束后，用全站仪（徕卡TCR802power 2〞）对部分相互通视的点实测检查。

在进行全站仪实测过程中，首先边长检查。用I级导线点检查RTK实测图根点，进行边长复测检查。结果见表1。

除了对边长检查外，还对部分图根点与I级导线点进行联测，再对RTK实测图根点进行复测，对复测得到的坐标与RTK实测图根点的测量坐标反算边长、高差比较，得到点位置误差最大误差为4.1 cm，高程误差最大为5.9 cm，结果表明所测点精度良好。因此可以看出，RTK实测精度完全符合图根测量的精度要求。而且RTK测量误差分布均匀，不存在误差积累问题。结果见表2。

3 结论

（1）RTK图根控制测量与传统的导线测量比较，RTK图根控制测量自动化程度高，实时提供经过检验的成果资料，无需数据后处理。（2）拥有在彼此不通视条件下远距离传递三维坐标的优势，定位精度高，数据安全可靠。（3）精度达到图根点等级要求，而且误差分布均匀，不存在误差积累问题。（4）GPS-RTK操作简单，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了劳动效率。综上所述，GPS-RTK测量的精度完全能满足图根控制测量的要求，与传统控制测量比较，GPS RTK测量作业效率高，定位精度高，数据安全可靠，作业不受通视条件影响、单站测量控制范围广、操作简单，能有效减少因地形复杂带来的繁重工作量，显现出RTK的作业优势。

参考文献

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