GPS－RTK技術在地形測繪中的應用分析

■劉 放，張文斌 ■江西省煤田地質局測繪大隊，江西 南昌 330001

1 GPS－RTK概述

GPS是英文Global Positioning System(全球定位系統)的簡稱，他是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯合研制的新一代空間衛星導航定位系統。通過太空中24顆GPS衛星可以為地球表面絕大部分地區提供準確的定位和高精度的時間基準。其中最少需要其中3顆衛星，就能迅速確定您在地球上的位置。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務

RTK(Real Time Kinematic)技術簡單來講就是使用差分原理，也可以說是使用地面基站為接收和解算差分發送差分信息的原理，根據差分基準站發送的信息方式可將差分定位分為三類，即:位置差分、偽距差分和相位差分。這三類差分方式的工作原理是相同的，即都是由基準站發送改正數，由用戶站接收并對其測量結果進行改正，以獲得精確的定位結果。

以往采取GPS技術進行測量時需要應用多臺機器進行信號接收，在信號接收完畢后再對相關數據進行處理，結合數據處理結果方可得到控制點坐標。上述方式過于由于需要應用大量儀器，因此耗費成本較高，并且測量周期較長。然而在RTK技術不斷完善的情況下為測繪提供了良好的技術支持，使得相關工作發生了變革。RTK技術依托于基站，將RTK基站固定于某處，通過連續發射無線電信號，那么其他的接收機便可收到信號并將信號整合為一條基線。也就是說利用GPS接收機可進行動態性觀測。這種測量方式極大提升了測量精度及測量速度，僅通過基站與接收機便可完成測量工作，大幅度降低了應用成本。

2 GPS－RTK測繪實例

2.1 測區概括

本測區位于重慶東南部武陵山脈腹地的黔江區北部，境內大部分地區以低中山為主，山地面積約占土地總面積的85%。境內山巒起伏，溪河縱橫，嶺谷相間，地勢東北高，西南部低，最高峰灰千梁子主峰海拔1938.5米，最低點為黑溪河谷馬斯口，海拔320米，相對高差達1618.5米，一般為500—1000米，層淺—中切割中、低山地形。本次測區測量任務2.5平方公里，測繪1∶500地形圖65幅，測區大部為山地，地形復雜，植被覆蓋層較厚，遍布雜草與灌木叢，通視條件很差。

2.2 利用GPS－RTK技術進行地形圖測繪

利用GPS－RTK技術進行地形圖測繪主要包括外業數據采集及內業數據處理兩大部分。

在地勢平坦開闊的地區，完全可以用RTK作業模式測量碎部點，其測量速度比全站儀迅速。介于本測區通視條件不佳，我們采用GPS－RTK測量+全站儀碎部點測量法進行測量。先利用GPS－RTK測量圖根控制點，再用全站儀對隱蔽地物信號接收不好的角點進行補測。在用GPS－RTK測量技術進行圖根控制點測量時采用“1個基準站+多個流動站”的作業模式進行基準站設備的天線、參數設置等基本操作，隨后進行流動站的作業生產。操作時實時注意儀器狀態，做好點位信息記錄、數據采集等工作。完成上述工作后即可將全站儀布設在控制點上進行碎部點數據采集工作。每一個測量小組配置專門的觀測人員、繪圖人員及扶尺人員。根據測區實際情況，本項目采用位于測區外圍布設的三個GPS點JOO1、J002、J003作為己知控制點。在己知點J001上架設基準站，利用流動站測取每個控制點的WGS84坐標系統平面坐標及大地高，然后通過己知點JOO1，J002，J003解算得到轉換參數，以此解算測區加密控制點X01、X02、X03…X17的成果坐標。

內業數據處理則主要包括GPS控制測量數據處理、編輯整理和數字化成圖等。GPS數據處理可以采用系統自帶軟件，將帶粗差的觀測值直接剔除出去，通過參數轉換就可以獲取控制點坐標，費時較短。而數字化成圖則是一項煩瑣而細致的工作，需要作業人員足夠的耐心。本次測量項目中為了方便作業，我們直接安排測圖人員來負責成圖。每臺儀器配備兩名專職人員進行繪圖工作，輪流對外業數據進行采集、草圖繪制以及內業數字化成圖，以避免交叉沖突。

2.3 精度檢測

在作業時，我們分別采取靜態檢測方法與動態檢測方法對測量結果進行精度檢測，兩種方法累計檢測51個點，統計總的作業精度為:平面精度士0.07m;高程精度士0.lm，滿足工程精度要求。

3 結論

與傳統測量技術相比，GPS－RTK測量技術有諸多優點，例如他基本上不受通視條件、地形、氣候、季節等因素的限制，而且操作方便，測量速度快，精度高，還能提供三維坐標，不像傳統測量會累積傳遞誤差等等。但在我們實際測繪過程中也發現其不足之處，最顯著的特點便是他對衛星信號的依賴性，一旦失去衛星信號，他便無法正常工作，在峽谷深處、森林密集區、地下測量領域如礦井測量便顯得英雄無用武之地。另外RTK數據鏈傳輸易受到如高山、大面積水面及各種高頻信號源的干擾，在傳輸過程中衰減嚴重，嚴重影響外業精度和作業半徑，等等這些不足之處還函待我們解決。

［1］于國強，岳建英，邸偉.GPS－RTK技術在礦區測量中的應用［J］.山東煤炭科技，2008(04).

［2］高志強，王洪祥.測繪工程中GPS RTK技術的應用實例［J］.測繪與空間地理信息，2006(03).

［3］李英冰，徐紹銓.利用RTK進行數字化測圖的經驗總結［J］.全球定位系統，2005(05).

［4］李明庚，吳向陽.GPS RTK測量作業方式的探討［J］.現代測繪，2005(05).