PTK在工程测绘中的应用

程鹏飞

摘 要：随着GPS定位技术的不断发展完善，使测绘定位技术发生了革命性的变革，为测绘工作提供了崭新的技术手段和方法，GPS在控制测量中以其精度高、速度快、全天候等优点得到了广泛的应用。而GPS动态测量解K（RealTimeKinematiC）模式，除具有GPS测量的优点外，可以避免静态GPS测量中数据质量不能及时反映的不足，动态测量RTK技术与传统测量方法相比，具有明显的优势。

首先，观测效率高，运用实时动态测量系统，连续采集单点坐标仅需十几秒钟，可实时解算坐标。

其次，布点方式比较灵活，节省费用。在控制测量中，运用实时动态定位技术，各控制点间无须通观，既不需要进行造标，也不需要传统三角测量、导线测量中的连接点及传算点，这极大地降低和节省了测量费用。并且它可以实时反映测点的位置，精度和测量环境等。

本文在概述RTK技术的基础上，探讨了RTK技术在工程测量中应用。

关键词：GPS；RTK；控制测量；动态测量；工程测量

前言

近十年来，GPS定位技术在应用基础的研究、新应用领域的开拓、软件和硬件了极为广阔的前景，并预示着经典的测量技术面临着一场意义深远的变革，从而将进入一个崭新的时代。

目前，GPS精密定位技术已经广泛的渗透到了经济建设和科学技术的许多领域，尤其对经典测量学的各个方面产生了极其深刻的影响。它在大地测量学及其相关领域，如地球动力学、海洋大地测量学、天文学、地球物理勘探、资源勘察、航空与卫星遥感、工程测量及工程变形监测、运动目标的测速以及精密时间传递等方面的广泛应用，充分显示了这一定位技术的高精度与高效益。

近年来，GPS精密定位技术在我国也得到蓬勃发展。在我国大地测量、精密工程测量、地壳运动监测、资源勘察和城市控制网的改善方面的应用及其所取得的成功经验，进一步展示了GPS精密定位技术的显著优越性和巨大潜力。

随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK（Real Time Kinematic）测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。RTK测量技术因其精度高、实时性和高效性，使得其在工程测量中的应用越来越广。

1 RTK技术概述

实时动态（RTK）测量系统，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。

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。

1.1 RTK的组成概况

RTK-GPS系统由一个基准站，若干个流动站及通讯系统三部分组成。基准站包括GPS接收机，GPS天线，无线电通讯发射设备，供GPS接收机和无线电通讯设备使用的电源及其基准站控制器等部分。在有的RTK-GPS系统中，基准站GPS接收机本身具有数据传输参数、测量参数及坐标系统等内容的设置功能，使控制器与GPS接收机合为一体。

一个流动站由以下部分组成：GPS天线，GPS接收机，电源，无线电通讯接收设备及流动站显示控制器。

1.2 RTK的原理

对于静态测量，GPS系统需要两台或两台以上接收机同步观测，记录的数据用软件进行事后处理（Post Processing），可得两测站间精密的WGS-84基线向量。然后经平差、坐标转换等工作，才能最终得到未知的坐标，现场无法求得坐标结果，不具备实时性，因此静态测量型GPS仪器很难直接应用于具体的测绘工程。

差分GPS（DGPS）是近几年内出现的新技术，包括RTD和RTK两种。其中RTD称实时伪距差分或平滑伪距差分，在该差分系统中，GPS基准站只传送伪距校正值及其变化率。

现在RTD定位能达到米级精度。RTK称实时动态载波相位差分。其设备是在两台静态型测量仪器间加上一套无线电数据通讯系统，将相对独立的GPS信号接收系统连成一个有机整体。基准站把接收到的所有卫星信息（包括伪距和载波相位观测值）和基准站的一些信息（如基准站的坐标、天线高等）都通过通讯系统传送到流动站，流动站本身在接收卫星数据的同时，也接收基准站传送的卫星数据，在流动站完成初始化后，把接收到的基准站信息传到控制器内，并将基准站的载波观测信号与本身接收到的载波观测信号进行差分处理，即可实时求解得出两站间的基线值，同时输入相应的坐标，转换参数和投影参数，即实时求得实用的未知坐标。因此要求GPS接收机要具备很强的运算能力。一般来说，RTK系统可达厘米级的定位精度。

1.3 RTK的主要技术指标

RTK作为新技术用于测量是对静态CPS测量的有机补充，但对RTK测量的相关规范还没有出台，以下是结合实际情况所给出的技术指标：

l.RTK测量时的仪器标称精度

平面：lem+lppm；高程：Zem+Zppm。

2.距离

建议工作距离：rokm；

最大工作距离：40km（有时需用大功率电台

和中继站的配合）

3.时间

RTK初始化时间：2一ro秒（好的測量条件）

RTK测量时间：2秒厘米级，20秒毫米级

3.1 RTK测量坐标的系统管理

对于GPS测量其本身其本身运作在WGS84地心坐标系统下，但实际测量所面对的坐标系统却变化多样，主要分两种：1.基准和坐标系参数明确，可以确定两个大地测量基准之间的转换参数，从而通过键人该坐标系的相关参数求取转换参数，把测量的WGS84地心坐标系统下的三维空间直角坐标转换到该坐标系下，根据基准站所键人的坐标和确定的投影计算流动站所测点的坐标。

3.2基准和坐标系参数不明确，分两种情况：

（l）知道该点的WGS84地心坐标和该点的地方坐标，通过一一键人来确定该控制点所控制范围的转换参数（至少三个已知点），通过这种方法所确定的转换参数适用于该控制点所控制范围，对该控制点无法控制范围该转换参数不适用，但该方法适用于任意坐标系统，特别在建立工程控制网中得到了大量的应用。

（2）只知道该点的地方坐标，这时需利用RTK定位方法，以基准站为起算位置，确定各控制点之间的位置关系，并实时测定该控制点的WGS84地心坐标。在这种情况下，基准站的大地坐标是GPS自动测定的，利用控制点的两套坐标系WG吸拼地心坐标（实时测定的）和地方坐标求取换参数，然后根据转换参数求取基准站的地方坐标，并刷新地方坐标为基准站的假定坐标，这时和（1）一样了。

3.3RTK动态操作流程

3.3.1基准站

连接仪器 （尤其注意一定保证电台的连接正确后在加电）

新建任务 （取文件名，选择坐标系，我们常用无投影无墓准，在后面用3一4个已知点作校正）

输入点校正 （平面至少两个已知点.最好三个，要高程需四个点。每个点应具有84和54两套坐标）

对主機及其

电台进行设置（注意天线类型，无线电频率）

启动基准站（观察电台有闪动证明已经启动）

3.3.2 标准站

连接仪器

打开任务 （选择与基准站同一个任务）

对主机及电台 （注意天线类型，无线电频率，看见手簿有电台标志表示收到无线电信号，等初始完行）设置

开始测量 （可选择点 线）

放样（可现场输入，也可业内键入要放的要素）

结束语：

人类进入21世纪，随着科学技术的速猛发展，RTK技术的发展趋势有：接收机小型化、增强抗树林遮挡和抗电波干扰的能力、降低码观测值和载波相位观测值的噪声、精化误差模型、生产接收双星座和多星座的接收机、室内实时定位等。

GPS卫星定位系统在促进国民经济发展中起着非常重要的作用，是体现我国综合国力的一个重要指标，因此我们在今后要逐步实现GPS现代化—建立多个连续运行参考站的卫星定位系统即网络RTK技术。