GPS—RTK技術在寧波市數字測圖中的應用

摘 要：數字測圖的任務是對數據和信息實現數字化和自動化采集，與傳統的測圖相比較可以縮短信息采集的時間，減輕工作的強度，大幅度提升成果的精度。隨著GPS系統的不斷改進，其精度已可滿足常規測量的要求，尤其對于地勢比較平坦的地段，可直接采用RTK進行全數字野外數據采集。文中結合寧波市實際介紹了GPS聯合RTK在數字測圖的作業流程，闡述了在地形測量中的應用及其誤差控制方法。在利用GPS-RTK實測數據成圖中，給出了精度、成圖質量等問題的理論依據和解決方案，以得到有益的經驗教訓，適應實際應用需要。

關鍵詞：RTK；全站儀；數字測圖；GPS；精度

引 言

RTK（Real Time Kinematic，）是一種利用GPS載波相位觀測值進行實時動態定位的技術，我們都知道GPS-RTK技術的應用對于測繪行業來說是一場技術革命的飛躍。近年來，由于GPS系統進一步穩定和完善，以及GPS系統由最初只在軍事領域運用，開始轉為民用和商業與科研方面應用。這就使得它的精度得到了極大的提高，再加上計算機技術和其他相應學科的發展，使GPS達到了空前的水平。RTK在控制測量和施工放樣以及數字測圖中有著廣泛的運用，相比傳統的測量儀器的測量，它有著省時省力且精度高等特點，再加上它是實時接收衛星信號來定位的，結果沒有累積誤差，這就避免了誤差的累積，從而可以大大的減少測量中的誤差。在測量的過程中，基準站的選擇是非常重要的，基準站要盡可能的選擇在測區的中心地帶，并且周圍要比較的開闊和空曠，且周圍無磁場的影響，這樣的目的是為了流動站可以更好的接收信號。但是畢竟GPS-RTK是一種新型的測量技術，還沒有寫到現行的測量規范中來，給該技術的進一步推廣和應用帶來一定的影響。

RTK是一種利用GPS載波相位觀測值進行實時動態相對定位的技術，其測量定位原理是通過基準站上的接收機利用數據通信鏈實時的把測量的信息傳遞給附近工作的流動用戶，而流動用戶就可以利用基準站及流動站采集的載波相位觀測值在RTK數據處理軟件的幫助下進行實時相對定位。RTK系統包括三個部分，即GPS接收機、數據通信鏈和RTK處理軟件。RTK的數據處理軟件具有坐標轉換、快速確定整周模糊度和對結果進行質量分析和精度評定的功能，RTK數據軟件的質量和功能直接關系到RTK成果的質量和精度。

1 GPS-RTK測圖誤差分析

1.1 信號傳播有關誤差

（1）電離層的延遲。電離層上的中性氣體分子和原子在太陽紫外線以及其它高能粒子的作用下將產生電離，形成自由電子和正離子，從而形成一個電離區域，帶電粒子的存在使無線電信號的傳播速度和傳播路徑發生改變，從而產生所謂的電離層延遲。

（2）對流層的延遲。當GPS信號在對流程傳播時由于存在折射現象，其傳播路徑將產生彎曲，由于這個原因使距離的測量值產生系統性的偏差叫對流層延遲。

（3）多路徑效應。在RTK測量中，被測站上的反射物所反射的衛星信號如果進入接收機天線，就將會和來自衛星的信號產生干涉，從而使觀測值偏離真值，所謂的多路徑效應。

1.2 人為因素引起的誤差

（1）儀器架設時產生的誤差。在儀器架設時由于沒有完全架設在要測量的點上，這就是使得我們的測量產生了水平誤差。由于粗心沒有把天線高量測準確而產生的高程誤差。

（2）儀器周圍環境誤差。在架設儀器時沒有按照嚴格的標準觀察周圍的環境從而把儀器架設在有無線電發射源、雷達裝置、高壓線等強干擾的強區域從而產生的誤差。

1.3 氣象與測區地形因素引起的誤差

快速運動中的云層，可能導致觀測坐標的變化達到1～2cm。在天氣急劇變化時不宜進行RTK測量。移動站在作業時由于地形起伏過大或者遮擋物較多影響信號的接收而不能產生固定解所產生的誤差。

2 GPS-RTK實際測圖工作過程

數字測圖是一項技術性非常強的工作，不僅僅是測繪單位內部的分工協調，還涉及委托方或者主管部門和測區廣大人民群眾。為了順利完成測區的數字測圖任務，在測量之前就必須做好充分的準備工作，包括人員安排、儀器工具的選擇、儀器檢驗、測區踏勘、已有成果資料的收集，并根據工作量的大小、人員情況和儀器情況擬定作業計劃，并編寫數字測圖技術設計書來指導我們的測圖工作，確保測量工作按時保質順利完成。

2.1 收集資料準備

數字測圖前需協商數字測圖工作的具體時間和工期、測區范圍、測圖內容、測圖比例尺、測圖要求和深度以及如何收集資料。數字測圖的前期收集資料是很關鍵的工作，資料的準確性和完整性對技術設計方案的制定和其他后續工作的展開有著直接的關系。所以廣泛的收集了測區的有關資料并對資料的合理性進行分析和評估，主要包括以下資料：相關性政策文件和主要的技術標準；測區內高分辨率衛星遙感影像，可作為本次控制測量設計和地形測量范圍界線劃定的工作底圖；測區內及外圍控制實地點位保存完好，6度帶1980年西安坐標系，1985年國家高程基準正常高系統；工期內測區的主要氣象資料。

2.2 控制測量的方案設計

根據收集到的資料和在現場的勘察情況后，在已有的地形上擬定控制測量的布設方案，并且進行必要的精度估算，看是否能夠滿足測圖的要求。在能夠滿足精度的前提下各方必須進行經濟核算。根據地形控制網的圖形、點的密度和平差等因素的全面分析，確定最終的方案。設計方案一旦確定，一般情況下不容許對設計方案進行修改。

2.3 基準站的架設

基準站架設的好壞，將直接影響移動站測量的質量和整個測區任務是否能夠按時完成，并對移動站測量質量有著深遠的影響，因此測量工作者在架設基準站是必須保證基站具有以下條件：在15度截止高度角以上的空間部應沒有障礙物；基準站附近不能有大面積的水域，消除和減弱多路徑效應；基準站最好選在地勢相對高的地方以利于信號的接收和電臺的作用距離；基準站架設的地面穩固，易于點的保存；鄰近不應有強電磁輻射源，或者至少應保證離其距離不得小于200m，以免對RTK電信號造成干擾。

3 結 語

在數字測圖中利用RTK和全站儀相結合的方法不僅可以提高測圖的速度，縮短測圖的時間，自動化程度高，減少了條件的限制，節約測圖的最終成本，而且測圖的精度也得到了提升，從而提高了數字測圖的質量。但是由于RTK的測量受衛星信號的影響，同時控制網的布設也是影響RTK測量精度的重要因素。實踐證明，RTK在數字測圖中有著傳統測量無法取代的優勢，在數字測圖中值得大力推廣。同時，我國也必須加強北斗導航定位系統的建設，提高系統的導航精度，使其在國民經濟建設中發揮重要的作用。

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作者簡介：薛濤（1972-），男，寧夏吳忠人，高級工程師，主要從事技術管理和GIS軟件開發工作。