RTK在當代測繪領域中的應用與分析

王科

（寧夏伊地集團水利水電工程有限責任公司 寧夏 銀川 750021）

0 引言

當今社會人們對全球定位系統（GPS）技術并不陌生，其在各個領域中的發展速度是有目共睹的，如：車載GPS導航技術、GPS手持導航儀、手機GPS導航、飛機導航、遠洋輪船導航等等。人們越來越熟知GPS全球定位系統的概念和作用。隨著GPS技術的發展而產生的RTK（Real Time Kinematic即實時動態定位）測量技術也日益成熟，其在測繪領域中，特別是城市測繪中的應用越來越廣。

1 RTK技術概述

1.1 RTK概念

實時動態定位測量系統(RTK)，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，其基本思想是：在基準站上設置1臺GPS接收機，對所有可見GPS衛星進行連續地觀測，并將其觀測數據通過無線電傳輸設備，實時地發送給用戶觀測站。在用戶站上，GPS接收機在接收GPS衛星信號的同時，通過無線電接收設備，接收基準站傳輸的觀測數據，然后根據相對定位原理，實時地解算整周模糊度未知數并計算顯示用戶站的三維坐標及其精度。通過實時計算的定位結果，便可監測基準站與用戶站觀測成果的質量和解算結果的收斂情況，實時地判定解算結果是否成功，從而減少冗余觀測量，縮短觀測時間。

1.2 RTK組成

RTK測量系統由以下三部分組成：GPS接收設備、數據傳輸設備、軟件系統。數據傳輸系統由基準站的發射電臺與流動站的接收電臺組成，它是實現實時動態測量的關鍵設備。

1.3 RTK的優點

軟件系統具有能夠實時解算出流動站的三維坐標的功能。RTK測量技術除具有GPS測量的優點外，同時具有觀測時間短，能實現坐標實時解算的優點，因此可以提高生產效率。

1.4 GPS RTK處理數據方法

實時動態測量RTK是基于載波相位觀測值的實時動態定位技術。在RTK作業模式下，基準站通過數據錠—調制解調器，將其觀測值及站點的坐標信息用電磁信號一起發送給流動站。流動站不僅接收來自基準站的數據.同時本身也要采集GPS衛星信號，并取得觀測數據，在系統內組成差分觀測值進行實時處理，瞬時地給出精度為厘米級(相對于參考站)的流動站點位坐標。

在RTK作業模式下，基準站通過數據鏈將其觀測位(仍距和載波相位觀測值)和測站坐標信息(如基準站坐標和天線高度)—但傳送給流動站，流動站在完成初始化后，二方面通過數據鏈接接收來自基站的數據，另外，自身也采集GPS觀測數據，并在系統內組成差分觀測值進行實時處理，再經過坐標轉換、高程擬合和投影改正，即可給出實用的厘米級定位結果。

1.5 我國RTK發展概況

目前我國自主研發產品的有南方系列、中海達、華測等系列的儀器一定程度上占領了國內測繪市場，正有逐漸取代國外老牌測量儀器的發展趨勢。其手簿也逐漸向觸摸式、藍牙連接、人性化的界面，操作簡單，所以國產RTK越來越被我國測繪工作者所青睞。

2 RTK技術的應用

2.1 平面控制測量

為滿足目前高速的城市化進程的需要，新的測繪技術和先進儀器也應用而生。面對城市控制網具有控制面積大、精度高、使用頻繁等特點，而城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級導線大多位于建成區地面，隨著城市建設的進行，各個控制點常被破壞，嚴重影響了工程測量的進度，如何快速精確地提供控制點，直接影響工作的效率。常規的控制測量往往要求點對點間通視，測量時即費工又費時，且精度不均勻，使用RTK大大加快了工作效率。

2.2 像控點測量

像控點測量是外業主要工作之一，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。

2.3 線路中線測定

在公路和鐵路測量作業時，使用RTK進行市政道路中線或電力線中線放樣，放樣工作只需一名測量人員并配備1名打樁人員即可，作業效率大大提高，大大降低人的勞動強度和成本。測量時事先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，即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為止。

2.4 建筑物放線

建筑物規劃放樣時，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。

3 RTK在城市地形測量中的應用實例分析

下面以就本人在甘肅省蘭州窯街鎮地地形測量中使用RTK測量地形圖為例，闡述一下該技術的應用情況。測區位于甘肅省蘭州窯街鎮，該區有多個工業區、學校、醫院和居民生活區，建構筑物密集，交通繁忙，，街道兩旁樹木密集，測區位于狹長的兩條山脈之中。測區南北約30公里，東西約4公里，在這個狹長的區域內進行地形圖測繪工作，測區內原有的控制點很少，為了加快測量的進度，減少控制測量的任務量，我們利用幾個已知點利用快速動態定位原理，在區域內分段布設24個圖根點，均勻分布在測區內，圖根點盡可能分布在開闊無遮擋的高處，并且遠離人員干擾的地方，這樣主要考慮使得基站的信號便于流動站的接收。

其作業過程如下：

1）在開始作業前選擇該區域內已知的WGS84和北京54坐標（或地方獨立網格坐標）以及高程的公共點，求解轉換參數，為RTK動態測量做好準備。選擇轉換參數時要注意以下兩個問題：①要選測區四周及中心的控制點，均勻分布；②為提高轉化精度，選6個以上的點，利用最小二乘法求解轉換參數。

2）利用該區的CORS基站信號，采用快速靜態定位模式在測區內布設24個I級圖根。這些圖根點作為架設基準站，其他點可做為檢查點。選取其中精度高、可靠性好的作為RTK測量的工作基準站，我們使用的是4臺南方系列S-86T雙頻GPS接收機 ，流動站使用得出了該城區流動站在作用距離為5km范圍內，能高質量、清晰地接收基準站發出的數據。

RTK定位精度試

選取1個GPS RTK測量基準網點，架設RTK基準站，流動站在離基準站5km范圍內，有目的地施測了2個5"級控制點、3個E級GPS控制點和I級圖根點6個，并采用靜態GPS測量，將這些測量結果、已知成果與RTK3次平滑采集后取均值后測量結果相比較。最大誤差2.2cm,最小誤差0.40cm;平均值1.25cm。檢測結果充分證明了，RTK測量精度完全能夠滿足測圖要求。

4 總結

RTK在控制測量以及施工放樣中運用越來越廣泛，其比傳統的測量儀器的相比具有省時省工、精度高等特點，RTK技術的誕生為測繪行業注入了活力，大大降低了作業強度和生產成本，提高了作業效率和測量精度，所以其必將會在國家建設各個領域里均會發揮重大的作用。

［1］周忠謨,等.GPS衛星測量原理與應用[M].北京:測繪出版社,1997.

［2］CJJ8-1999城市測量規范[S].