关于GPS RTK技术在地形测量中的步骤及应用探讨

肖井显　王俊杰

[摘要]地形测量离不开控制测量。在城市和区域地形测量中，GPS实际上已成为建立平面控制网的一种标准手段。就有关GPS RTK技术在地形测量中的步骤及应用，笔者作了探讨。

[关键词]RTK技术 地形测量 应用探讨

[中图分类号] U412.24+1[文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-119-1

1 GPS RTK技术与地形测量

1.1关于GPS RTK技术

随着以遥感 （ RS） 、 全球定位系统 （ GPS） 和地理信息系统 （ GIS） 为代表的现代测绘技术体系的建立，以及GPS新技术的出现 ，可以高精度并快速地测定各级控制点的坐标，在地形测量中已得到广泛地应用。

目前，在测绘领域，GPS 已引起了革命性的变化。首先，从范围来看，已经形成了数公里至几千公里的控制网或形变监测网；其次，从精度来说，从百米至毫米级的定位，一般都将 GPS 作为首选手段。RTK（Real Time Kinematic）技术又称载波相位实时动态差分技术，其实时动态定位效率高，可以在作业现场提供经过检验的测量成果，能够在满足精度的前提下，摆脱后处理的负担和外业返工的困扰。

1.2GPS RTK技术的优势

与常规地形测量相比，GPS技术具有明显的特点。过去测地形图时一般首先要在测区建立图根控制点，然后在图根控制点上架上全站仪或经纬仪配合小平板测图。高程控制测量过去一直沿用几何水准测量的方法，这种方法耗时费力，效率很低。而现在采用 RTK技术，仅需一个人背着仪器在要测的地形地貌碎部点由专业的软件接口就可以输出所要求的地形图，大大提高了工作效率。

1.3GPS RTK技术的基本构成

GPS系统包括三大部分：空间部分；GPS卫星星座和地面控制部分：地面监控系统以及用户设备部分：GPS信号接收机。

GPS接收设备的核心部件是一台基准站GPS接收机以及多台流动站GPS接收机；数据传输设备有发射电台和接收电台组成，发射电台位于基准站，接收电台位于流动站，在动态测量中起关键作用。数据处理软件系统根据接收的数据分析计算流动站的三维坐标。在地形测量中运用GPS RTK技术时，控制测量是用静态测量来完成的，用RTK来实现记录点坐标的确定。

2 GPS RTK技术在地形测量中的步骤

2.1GPS RTK 定位

RTK 定位技术主要用于地形测量和工程放样。RTK 定位通常由 一台基准站接收机和一台或多台流动站接收机以及用于数据传输的电台组成，在 RTK 作业模式下将一些必要的数据输入 GPS 控制手簿。 GPS RTK 可以无需布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点，高精度并快速地测定界址点、地形点、地物点的坐标，利用测图软件的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等在野外一次测绘成电子地图。然后通过计算机和绘图仪、打印机输出各种比例尺的图件。用无线电传送给运动中的流动站，在流动站通过无线电接收基准站发射的信息， 将载波相位观测值实时进行差分处理， 得到基准站和流动站的坐标 Δ Δ 差Δ X 、 Y 、 Z ；坐标差加上基准站坐标得到流动站每个点的 WGS - 84 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 x 、海拔 y 和高程 h 。这个过程称作 GPS RTK 定位过程。

2.2GPS RTK 数据处理

GPS RTK 数据处理系统的显著特点是 GPS 测量技术与数据传输技术组合而成， 其数据传输由无线数据链完成，数据链采用 UHF 频段，具有可靠，稳定和抗干扰能力的优点. 求解平面转换参数， 至少要联测两个平面坐标点， 求解高程转换参数则需要联测三个高 程点.为了提高地心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：一，充分利用已有的 GPS 控制网资料， 将多个已知点的地心坐标与相应的当地坐标输入电子手簿中， 基准站架设在已知点上实地虚拟联测，解算出转换参数；二，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地心坐标，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，淘汰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。

3 GPS RTK技术应用于地形测量实例

在某工业区 5 平方公里 1：500 地形测量中，由于厂矿工业区建筑物密，通视困难，采用 RTK 的技术优势进行测量较为方便.此次测量以工业厂区为主，基准站设置在测区的中部， 地势较高的五层楼楼顶。

RTK 控制测量时，首先用已知控制点建立投影的局部归化参数，仪器将直接记录坐标和高程， 查看解算后每个控制点的水平残差和垂直残差. 本次测量解算出两坐标系之间的转换参数，水平残差最大为±2.5cm，垂直残差最大为±0.6cm.为了提高待测点的观测精度，将 天线设置在对点器上，观测时间大于 20 秒，采用不同的时间段进行两次观测取平均值；机内精度指标预设为点位中误差±1.5cm，高程中误差±2.0cm；观测中，取平面和高程中误差均小于±1.0cm 时进行记录. RTK 点两次观测值坐标较差最大值为±2.8cm， 最小值为 0.3cm。

在进行 RTK 平面控制测量的同时，也利用 RTK 技术进行了高程测量.两次 RTK 高程测量的成果高程较差最大为-4.7cm，最小为 0cm. 观测值中误差为±1.4cm，平均值中误差为±1.0cm。

RTK技术不受地形的限制，也不用支仪器设站，从而减少了因多次设站带来的测量累计误差，使地形测量方便快捷，大大提高了地形测量的工作效率。在地形图，地籍图等的测量应用中，均取得了很好的效果。

参考文献

[1] 邹大良.关于GPS RTK技术在地形测量中的步骤及应用.城市建筑.2013.10期.

[2] 李贵平.浅谈GPS RTK技术在地形测量过程中的应用.城市建设理论研究.2011.11期.

[3] 孙艳梅. 关于GPSRTK技术在地形测量中的步骤及应用. 城市建设理论研究（电子版）. 2013.34.