RTK技術在高林臺河控制測量中的應用

茹樹青 曹 群

（阜新市水利勘測設計研究院 阜新市 123000）

1 RTK測量原理

RTK（Real Time kinematic）技術即實時載波相位差分技術，是實時處理測點載波相位觀測量的差分方法，它能夠實時地獲得測站點在指定坐標系中的三維定位結果，能達到厘米級精度。RTK系統主要由一個參考站(即基準站)、若干個流動站、數據通訊系統三大部分組成。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到流動站。流動站不僅通過數據鏈接收來自基準站的數據，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，同時給出厘米級定位結果，用時不到1s。

2 RTK控制測量

本文以高林臺河1：2000地形圖測量實踐為例，具體介紹RTK技術在控制測量中的應用情況。

2.1 測區概況

高林臺河位于細河中游阜蒙縣與市區交界處，東經 121°41′、北緯 42°03′。測區河道長5.7km，上游部分為兩個支流，在高林臺村南匯流一河。測區較為平坦，交通便利，但原河堤外多為廠區和楊林，通視困難，測區類別為中等。

2.2 已有測量成果的利用

（1）中國人民解放軍總參謀部測繪局出版的1:1萬地形圖；

（2）平面控制點5個,扣莫（GPS三等）、縣糧食局（GPS四等）、玍海西（GPS四等）、三糧庫（GPS四等）、九營子（GPS四等），均為阜新城區基礎測量控制網內的控制點；

（3）高程控制點5個,其中阜新城區基礎測量控制網內的控制點 4個：縣糧食局（四等水準）、玍海西（四等水準）、三糧庫（四等水準）、九營子（四等水準）；國家水準控制點1個，扣清19（一等水準）；

由于高林臺河位于阜新市近郊，為細河的主要支流，為了適應阜新市整體發展和細河流域的整體規劃，本次測繪采用阜新市城市80坐標系(1980西安坐標系,1.5°帶投影,中央子午線 121°30′)，1985國家高程基準。

2.3 施測方法和施測情況

本次測量我們采用 GPS RTK 測量模式一次性完成圖根控制點的平面、高程測量，并采用直接水準的方式聯測大部分控制點，通過比較、改正最終完成高程控制測量。

2.3.1 人員組織和所用儀器設備

根據工程量和時間的要求，外業測量由3人組成，投入 Smart 6100 GPS（動態平面精度10mm+2ppm，高程精度 20mm+2ppm）一套、S3水準儀一臺、對講機、水準尺等。

2.3.2 已有控制點的檢測及利用

根據測區所在的位置及測量要求，擬采用的平面控制點5個，高程控制點5個，控制點點名及等級見表1。 RTK作業半徑最長為3.8km，滿足規范要求（R≤5km）。

表1 控制點點名及等級表

按照控制點的位置分布，選擇三糧庫作為檢核點，不參與控制結算，其他幾個點分別參與平面、高程控制結算。經 GPS RTK檢測，水平殘差分別為 9mm、14mm，垂直殘差為 9mm，尺度比為0.999976127，幾個點兼容性良好，精度統一，成果詳見表 2。采用此套控制結算成果檢測三糧庫的點位精度，獨立采集2次，其平均值與已知坐標較差分別為 8mm、-3mm、-13mm。滿足規范要求(⊿點位≤5cm,⊿高程≤4cm），故在本次控制測量中采用此套控制測量模式。

表2 已知控制點精度檢測成果表 單位：mm

2.3.3 控制測量

（1）平面控制測量。應用 RTK 測量模式在測區內共完成控制點 15個，每個圖根控制點均獨立采集2次， 每次10個歷元以上,其兩次控制測量的點位較差、高程較差均滿足規范要求（⊿點位≤20cm,⊿高程≤10cm）后結束此點的控制測量。

（2）高程控制測量。按照《工程測量規范》規定，對采用RTK模式完成的擬合高程成果需要采用水準檢測。 由于所采用的城市控制點經常使用，另由于RTK檢測已知點成果可知，控制點精度保存完好，故本次水準路線直接以玍海西為起算點，采用雙儀器高法參照四等水準的測量要求完成了5.2km的支水準路線，不進行已知點間的檢測。經計算，左右水準路線高差不符值為 6mm，滿足四等水準的要求（14√K=32mm），水準計算及高程對照表見表3。

表3 RTK擬合高程與水準高程對照表

程聯測位于測區首、中、尾部的RTK控制點11個（不少于3個），為全部控制點的73 %（不少于10%），兩者高差較差均小于68mm（30√D）。通過水準計算及高程對照表可以看出本套RTK高程控制擬合均勻，滿足規范和設計要求，不需改正，直接用于測圖。

采用RTK模式測設GPS RTK控制點15個。

3 結論

通過用RTK技術在高林臺河中的控制測量的具體施測，可得到如下結論。

3.1 RTK技術優點

（1）作業效率高，勞動強度低，節省費用。RTK控制測量可以省去傳統控制測量從已知控制點到測區控制點間的傳遞過程，不需要已知控制點與施測控制點間的相互通視，每個控制點測量僅需要10s左右。控制點間可以乘車前進，勞動強度低,所需作業人員少，一般需要3個人，甚至可以1個人完成作業，較傳統控制測量相比，作業時間可減少1/2～1/3，大大節約測繪費用。

（2）測量精度高，點位精度均勻。測量精度達到厘米級，能滿足地形測量的需要，每個點的誤差均為隨機產生，不會像傳統測量一樣產生誤差累積，測繪成果可靠。通過高林臺河的測量實踐，RTK控制測量成果可以達到一級導線和四等水準的精度要求。

3.2 RTK技術缺點

（1）數據鏈傳輸受干擾和限制，作業半徑比標稱距離小。RTK數據鏈傳輸易受到障礙物如高大山體、建筑物、樹木等遮擋而衰減嚴重，影響測繪成果的精度和半徑。在數據鏈傳輸不受影響的前提下，按照規范RTK控制測量的作業半徑應小于5km。解決這類問題的有效辦法是把基準站布設在測區中央的最高點上。

（2）受衛星狀況限制和天空環境的影響，阜新地區白天可以接收到的有效衛星數為 6～8顆，滿足一般地區的測量要求，但在高山峽谷、密集樹林和城市高樓密布區，衛星信號被遮擋，尤其在中午11:30～12:30，接受到的衛星甚至少于5顆，容易產生假值，作業時間受限制。解決這類問題的有效辦法是選擇有效的作業時間段和加強控制點的質量檢測，如同一控制點的重復觀測次數的增加，不同基準站的RTK測量檢測等