淺談RTK 在測量中的廣泛應用

閆界華

0 引言

一個新的測繪時代已經到來，那就是RTK測繪時代。如今使用RTK測量就像使用全站儀一樣普及，RTK以其實時性、高精度和高效率的顯著特性，在測量領域內得到了廣泛的應用。RTK不僅給控制測量帶來突破，而且給工程放樣、碎部采集、水域測量、地籍測量、房產測繪等廣泛領域帶來了深刻變化。可以說RTK技術給測繪工作帶來了一個革命性的測量專業解決方案。

1 RTK技術概述

實時動態(RTK)測量系統，是GPS測量技術與數據傳輸技術的結合，是GPS測量技術中的一個新突破。RTK測量技術是以載波相位觀測量為根據的實時差分GPS測量技術。在RTK作業模式下，基準站通過數據鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站，流動站不僅通過數據鏈接收來自基準站的各項數據，還要采集GPS觀測數據，并在系統內組成差分觀測值進行實時處理，并且顯示流動站的三維坐標及其精度。

RTK測量系統一般由以下三部分組成:GPS接收設備、數據傳輸設備、軟件系統。

RTK技術的關鍵在于數據處理技術和數據傳輸技術，軟件系統具有能夠實時解算出流動站三維坐標的功能，數據傳輸可以用無線電臺，也可以用公用無線通信網，如移動GSM/GPRS或聯通CDMA1X。

RTK測量分為臨時基站RTK測量和網絡RTK測量。臨時基站RTK測量多以無線電臺完成數據傳輸，而網絡RTK測量多以公用無線通信網完成數據傳輸。網絡RTK每次測量不需要架設基準站，且服務半徑達30 km，效率較高。

RTK測量系統的開發成功，為GPS測量工作的可靠性和高效率提供了保障，這對GPS測量技術的發展和普及具有重要的現實意義。

2 RTK的應用

2.1 控制測量

控制測量的原則是從整體到局部、分級布網、逐級控制。一個測區在展開碎部測量工作之前，首先要根據測區的規模大小布設相應等級的首級控制網，以下逐級加密至圖根控制點，方可進行細部測繪。首級控制網具有控制面積大、精度高、容易保存的特點，但是點之間的跨度大;使用頻繁的還是位于地面的城市Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ級導線點或者圖根點。隨著開發建設的飛速發展，這些點常被破壞，從而影響了測量的進度，如何快速精確地提供控制點，直接影響工作的效率。

常規控制測量要求點間通視，費工費時，而且精度不均勻。GPS靜態測量，雖然點之間不需通視且精度高，但需事后進行數據處理，不能實時知道定位結果，如內業發現精度不符合要求則必須返工。應用RTK技術進行控制測量既能實時知道定位結果，又能實時知道定位精度，測一個控制點在幾分鐘甚至幾秒鐘內就可實現。無論是數據采集還是施工放樣，都要進行控制測量，如果把RTK用于公路控制測量、電力線路控制測量、水利工程控制測量、地籍房產控制測量、大地測量，則不僅可以大大減少人力強度，節省費用，而且大大的提高了作業效率。

顯而易見，應用RTK技術無論是在作業精度，還是作業效率上都具有明顯的優勢。

2.2 地形測量

無論是過去的平板儀測圖，還是現在用得最多的電子平板測圖，都要求測站與測點之間通視，至少需要2人～3人操作。如果直接用RTK測圖的話，可以不布設各級控制點，僅依據一定數量的基準控制點，便可以高精度并快速的測定地形點、地物點的坐標，內業由專業測圖軟件生成各種比例尺地形圖，大大的提高了測圖效率。

在地勢開闊地區，RTK用于地形測量顯示出其獨特的優勢。在城市高樓密集區，雖然RTK無需點間通視，但是GPS信號受到影響，在這種情況下，可在附近地勢開闊處用RTK做控制，然后以導線測量方法將控制引入測區，用全站儀完成地形測量工作。

利用RTK進行水下地形測量，無需驗潮改正，直接利用RTK測量換能器的平面位置和高程，利用測深儀測得水深，輔之以姿態測量和補償，計算獲得高精度的水底點高程。

2.3 放樣測量

傳統的放樣方法主要有支距法、交會法、極坐標法等。測距儀的發明使極坐標放樣方法得到了淋漓盡致的發揮，如果說測距儀的發明是測繪史上的一場技術的進步，那么RTK的應用則為施工放樣模式帶來了一場技術的革命。

RTK測量技術用于市政道路中線或電力線中線放樣，放樣工作一人也可完成。將線路參數如線路起終點坐標、曲線轉角、半徑等輸入RTK的外業控制器，即可放樣。放樣方法靈活，既能按樁號也可按坐標放樣，并可以隨時互換。放樣時屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移動，直到誤差小于設定的數值為止。

在建筑物規劃放線中，放線點既要滿足城市規劃條件的要求，又要滿足建筑物本身的幾何關系，放樣精度要求較高。使用RTK進行建筑物放樣時需要注意檢查建筑物本身的幾何關系，對于短邊，其相對關系較難滿足。

在放樣的同時，需要注意的是測量點位的收斂精度，如果點位收斂精度不高的情況下，強制測量則有可能帶來較大的點位誤差。在點位精度收斂高的情況下，用RTK進行規劃放線一般能滿足要求。

2.4 地籍和房產測量

應用RTK技術能以厘米級精度進行數據采集，將RTK測定的數據處理后直接錄入GIS系統，可及時地精確地獲得地籍和房產圖。當然在影響GPS衛星信號接收的遮蔽地帶，仍需采用常規測量手段補測。

在土地分類及權屬調查時，應用RTK技術可實時測量權屬界限、土地分類修測，在建設用地勘測定界測量中，RTK技術可實時地測定界址點坐標，確定土地使用界限范圍，計算用地面積，可實時進行檢核計算，避免了常規解析放樣的復雜性，提高了測量速度和精度。

在土地利用動態檢測中，應用RTK新技術進行動態檢測又提高檢測速度和精度，省時省工，真正實現實時動態監測，保證了土地利用狀況調查的現實性。

2.5 航空攝影測量

航空攝影飛行必須按航攝計劃中的要求，在一定的高度沿設計的航線飛行，以保證所得影像具有一定的攝影比例尺、航向重疊度及旁向重疊度。隨著RTK的廣泛應用，現在已普遍使用RTK技術進行航空攝影導航。

像控點測量是航空攝影測量外業主要工作之一，傳統的方法要布設大量的導線來測量部分平高點，內業再空三加密。采用RTK技術測量，只需在測區內或測區附近的高等級控制點架設基準站(若測區內或測區附近無高等級控制點，可先加密)，流動站直接測量各像控點的平面坐標和高程，對不易設站的像控點，可采用手簿提供的交會法等間接的方法測量。

像控點的精度要求對于RTK測量來說是不難達到的。與傳統作業相比較，它不需要逐級布設控制點;與靜態GPS測量相比，縮短了作業時間，因而大大提高了作業效率，功效至少提高3倍～5倍。

3 作業時需注意的問題

首先，基準站要選擇在周圍沒有遮擋的開闊地方，以使基準站能夠接收到盡可能多的GPS衛星信號;考慮到電磁波干擾及湖面、水面及建筑物等帶來的多路徑效應，基準站要遠離微波塔、通信塔等大型電磁發射源200 m外，要遠離高壓輸電線路、通訊線路50 m外;為了增大基準站無線電有效的發射距離，要盡可能把基準站選在地勢較高的地方，并架設穩定牢固，觀測期間不能有輕微晃動，以免影響測量精度。

用移動通信進行數據傳輸時，基準站必須選擇在測區有移動通信接收信號的位置。每次作業開始前或重新架設基準站后，均應進行至少一個同等級或高等級已知點的檢核，平面坐標較差不應大于7 cm。

其次，平面轉換參數的求解，應采用不少于3點的高等級起算點兩套坐標系成果，所選起算點應分布均勻，且能控制整個測區。求解高程轉換參數則需要聯測4個已知高程點，聯測的所有已知點應分布均勻，且能覆蓋整個測區。為了提高WGS-84坐標系與當地坐標系數學模型的擬合程度，進而提高待測點的精度，通常要聯測盡可能多的已知點。

轉換參數的求得通常有兩種方法:

1)充分利用已有的GPS控制網資料，將多個已知點的WGS-84坐標與相應的當地坐標輸入電子手簿中，利用內置軟件，經平差解算出轉換參數;

2)將基準站架設在已知點或未知點上，流動站依次測量各已知點的WGS-84坐標，再將各已知點所對應的當地坐標系的平面坐標和高程輸入手簿中進行點校正，剔除校正殘差比較大的已知點，從而解算出兩坐標系之間的轉換參數。

第三，RTK進行控制點測量時，應采用三角架對中、整平，宜3個控制點為一組布設，并且互相通視。每個控制點應不少于2次觀測，每次觀測歷元數不少于 20個，PDOP＜5，衛星高度角15°以上，至少6顆有效衛星狀態下作業，邊長控制在120 m以上。RTK進行碎部測量時，不宜在隱蔽地帶、成片水域和強電磁波干擾源附近觀測，在信號受影響的點位，為提高效率，可將儀器移到開闊處或升高天線，待數據鏈鎖定后，再小心無傾斜地移回待定點或放低天線，一般可以初始化成功。

4 結語

RTK技術可用于四等以下控制測量、工程測量的工作。RTK配合一定的測圖軟件，可以測設各種地形圖，如普通測圖;線路帶狀地形圖的測設;配合測深儀可以用于水下地形圖;航海海洋測圖等。在外業可直接設計線路，增強了設計的應用范圍。由于RTK在行進中不斷計算測站位置、偏移量及填/挖方量，此時放樣可以與設計很好的結合起來。由于RTK數據鏈的傳播限制和定位精度要求，RTK測量一般不超過10 km，但在中小比例尺測圖時，在等高距大于2 m時，可將測距放寬至不大于15 km，網絡RTK在服務范圍內不受距離的限制。RTK測量時應視測量目的、要求精度、衛星狀況、接收機類型、測區已有控制點情況及作業效率等因素綜合考慮，按照優化設計原則進行作業。在進行RTK作業時，應認真總結作業方法，統計測量精度，做好測量報告的編寫工作。充分利用GPS技術，發揮高新技術RTK的獨特優勢，為測繪工程服務。

[1]CJJ 8-99，城市測量規范[S］.

[2]GB 50026-93，工程測量規范[S］.

[3]GB/T 18314-2001，全球定位系統(GPS)測量規范[S］.

[4]CH/T 2009-2010，全球定位系統實時動態(RTK)測量技術規范[S］.

[5]康慧明，楊茂盛，張 淼.GPS RTK技術在地籍測量中的應用分析[J］.山西建筑，2010，36(17):357-358.

[6]唐健鴻.淺談RTK在山區公路測量中的運用與注意事項[J］.山西建筑，2011，37(1):199-200.