RTK技术在地质地形测量中的应用

全成龙（中材地质工程勘查研究院有限公司，北京　100102）

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RTK技术在地质地形测量中的应用

全成龙
（中材地质工程勘查研究院有限公司，北京100102）

随着社会的不断发展进步，RTK测量技术的应用越来越广泛，涉及到各个领域中。本文简要介绍了RTK测量技术的原理及系统，详细说明了RTK技术在地质地形测量中的操作流程及优缺点，并对不足之处提出解决办法。

RTK；基准站；流动站；地质地形测量

1　概述

全野外数字化采集技术是在计算机技术支持的基础上发展起来的高新测量技术，伴随着高新技术的迅速发展，GPS技术也逐渐应用到测量工作中。常规的测图方法先布设首级控制点，这种控制网一般通过GPS静态测量技术在等级控制网点基础上加密次级控制网点，然后依据加密的控制点通过导线测量技术再加密图根控制点，最后在控制点上架设全站仪测绘图形，前提要求需有通视控制点，碎部点必须与测站通视，一个作业组一般要求3～4个人配合完成，比较费工费时。RTK技术测绘不仅可以不布设控制网，一般一个作业组2个人即可完成，速度快且精度高。

2　RTK技术测量原理及系统简介

RTK(Real-time kinematic)实时动态差分法，是一种新的常用的GPS测量方法。它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，且达到厘米级的定位精度[1]。RTK测量系统由1个基准站和1个或多个流动站组成。基准站主要包括GPS接收机、数据发射电台；流动站主要包括GPS接收机、数据接收电台和手持控制器。RTK测量的基本思路是：在一个有已知坐标的参考点位上安置基准站接收机，连续接收所有可视GPS卫星信号，并将测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态通过数据链发送出去，流动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时接收来自基准站的数据并快速求解整周模糊度，再通过相对定位模型，实时地计算所在点相对基准站的三维坐标[2]。

3　RTK测图实例

3.1测区概况

本次采用RTK技术完成某矿区地质地形测量工作，测区位于河北省张家口市，东西宽400m，南北长2 800m，作业面积1.20km2。作业区山势呈南北走向，区内东侧部分地形较为陡峭，陡坎较多。作业区海拔1 414.2～1 551.5m，最大高差137m，属于高山地貌。由于常年受风雨侵蚀，区内形成许多大小不等的冲沟。测区内有零星的居民地，植被覆盖密度不大。

3.2RTK技术外业工作内容及质量控制

(1) 已有控制点现场查看踏勘，保证控制点数量最少在4个以上，分布均匀， 能够覆盖整个测区。

(2) 基准站的布设。基准站点位应便于安置GPS接收设备和操作，视野开阔，远离大功率的无线电发射源，并远离高压输电线路，基准站附近不得有强烈干扰接收卫星信号的物体，基准站的间距须考虑GPS电台的功率和覆盖能力，应尽量布设在相对较高的位置，以获得最大的数据通讯半径。

(3) 基准站设置。在已知点架设好GPS接收机和天线，严格按要求连接好一切连线后，打开接收机，正确设置基准站坐标、数据单位、尺度因子、投影参数和接收机天线高等参数。待电台指示灯显示发出通讯信号后，流动站即可开展工作。

(4) 流动站工作。通过手持控制器建立项目，正确设置流动站对应的仪器类型、电台类型、电台频率、天线类型、数据端口、蓝牙端口等参数。该参数必须与基准站及电台相匹配，用已知点的坐标进行点校正，求定测区四参数及高程拟合。

(5) 地质勘探线(点)探槽线(点)及钻孔点放样及测量。经过点校正后，输入地质勘查人员提供该测区勘探线、探槽线、钻孔点的设计坐标，用RTK内置的放样功能进行放样，放样后实时采集该放样点平面位置坐标及高程。个别勘探点(探槽点)因地形限制而无法作业，高程根据地形图生成等高线进行图解。

(6) 地形测量。本项目测图比例尺1∶2000，结合委托方要求及测区地形特征条件，重点测绘的地形碎部点如下：地质点、道路、漏斗、沟渠、电力塔、山脊线、山沟线、坡脚线、坡坎、变坡位置、独立有标志性地物等。碎部点采用RTK技术测量时，在测区中央地势较高、卫星条件较好、通信条件较好的地方设置RTK基站，各RTK统一设置测区坐标系统参数，RTK每次作业前后或作业间隙，均对基准站及相应流动站的定位数据进行检核，保持平面检核精度＜5cm，高程精度＜10cm。

3.3RTK在地质地形测量中的优点

本次地质地形测量投入RTK测量设备2台套(1台基准站，1台流动站)，测量人员2名，16天时间圆满完成测量任务，与常规测量方式比较RTK在地质地形测量中有以下优点：

(1) 作业效率高。RTK一次设站即可测完3km半径测区，减少传统测量所需控制点数量和测量仪器“搬站”次数；RTK流动站仅需1人操作，每个观测点只需停留1～2s，就可完成作业，采用传统测量方式一组需配合3人完成(观测者、后视定向者、测站跑杆者)，每个测站点需观测者照准目标后方可操作完成；结合以往作业经验，采用传统测量方式(一个作业组)完成1.20km2地质地形测量最少需35天，本次采用RTK技术测量16天即圆满完成任务，大大提高了作业效率。

(2) 点位精度高，不会产生误差积累。不同于全站仪等仪器存在多次“搬站”后误差累积的状况，只要满足RTK基本工作条件，在一定作业半径内，RTK平面精度可达到±1cm+1ppm，高程精度达到±2cm+1ppm。

(3) 降低了作业条件要求，几乎可以全天候作业。RTK技术不要求两点间满足光学通视条件限制，因此受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小[3]，几乎可以全天候作业。

4　RTK在地质地形测量的不足及解决方法

(1) 受卫星和天气影响。在白天正午，受电离层干扰比较大，因此在共用卫星数量比较少的情况下(不足5颗)，初始化时间较长，有时一直为浮点解，无法获得固定解。建议多做经验总结，合理安排时间，对电离层干扰比较大时间段，提前做好图根控制，采用全站仪配合进行测量。

(2) 数据传输受干扰。RTK技术数据连接传输容易受到山体、高大建筑和各种高频信号源的干扰，因此，在传输过程中，由于信号减弱，作业精度及半径得不到保证。建议把基准站布设在测区中间。

(3) 初始化的能力和所需时间问题。采用RTK作业时有时需要重新初始化，在初始化过程中受卫星信号失锁等因素的影响有时时间较长。建议尽量选用双频信号，初始化能力较强的仪器设备。

(4) 高程拟合问题。RTK在进行点校正求定测区四参数及高程拟合，尽量选用数量较多，分布均匀，精度较高的已知控制点。建议在条件允许情况下，最好在测区选择7个以上控制点，高程拟合参数类型为曲面拟合进行点校正，不建议采用两点求转换参数去测量高程。

(5) RTK测量必须做到“机到人到”进行测量，在无植被覆盖山体陡峭地区，建议提前做好图根控制，选用免棱镜全站仪配合进行测量。

5　结语

RTK测量技术是空间定位技术中一个新的里程碑，该技术也在各行业得到广泛的使用。尤其是在地质地形测绘工作中，有效弥补了传统测量方式的不足，极大地提高了工作效率，降低了劳动强度。伴随着科学技术的不断发展，RTK技术将会不断地提升和改进，该技术的功能和作用将会更进一步完善和提高，在地质测绘及其他领域中将会得到更加广泛的应用。

[1]国家测绘地理信息局职业技能鉴定指导中心.测绘综合能力(注册测绘师辅导教材)[M].北京:测绘出版社,2015.

[2]高绍伟,杨奎生.GPS与控制测量[M].北京:测绘出版社,2011.

[3]白立舜,张宏伟,聂敏莉.GPS PPK技术和GPS RTK技术在包头市第二次土地调查中的应用与对比分析[J].测绘通报,2013 (7):53-57,60.

Application of RTK Technology in Geological and Topographical Survey

QUAN Cheng-long
(Sinoma Geological Engineering Explortaion Academy Co., Ltd., Beijing 100102, China)

With the continuous development of the society, the application of RTK survey technology is used more and more widely, involves in various industries. This paper briefly introduces the RTK survey principle and system, details the RTK technology in geological and topographic survey operation process and the advantages and disadvantages in the survey, and puts forward solutions to shortcomings.

RTK; base station; mobile station; geological and topographical survey

TP216

A

1007-9386(2016)03-0056-02

2016-05-26