關于GPS—RTK在數字化圖根控制測量技術中的應用對策

曾文捷

摘要：相較于傳統的控制測量，基于GPS的 RTK 測量技術可以極大地提高作業效率，且定位非常準確，數據詳實可靠，而且通視條件不會影響其作業情況，該技術操作簡便、單站測量控制區域廣，可以極大程度上降低由于復雜地形所導致的工作繁重程度。因為RTK 的巨大作業優勢，該技術目前在數字化圖根控制測量中應用非常廣泛。本文主要對RTK技術進行綜述，主要包括其體系組成、測量方法、技術分析、測量步驟以及精度分析及其在工程中的應用這幾個方面。

關鍵詞：RTK 技術； 圖根控制測量網； 基準站； 流動站； 中繼站

即時動態定位（Real Time Kinematic，RTK）是如今應用較為普遍的一種迅速高精度定位技術，其技術核心在于采用基于全球定位系統（Global Positioning System，GPS）的載波相位觀測量，并且，還考慮到了移動站和參考站中出現的觀測誤差在空間上的相關性，通過差分方法來除去觀測到的移動站誤差數據，最終保證了定位的極度精確。這項技術的出現變更了工程放樣、地形測圖的相關活動，滿足了不同控制測量需求，有效地提升了外出作業的效率。

1、RTK 體系構成

基于載波相位觀測的即時動態測量法（Real Time Kinematic，RTK）建立的即時差分GPS技術，是測量技術發展史上的一個里程碑。該體系的主要組成部分包括：基準站（一個）、流動站（若干個）和無線電的通訊體系。其中基準站由GPS天線及接收器、無線電發射設備、無線電臺電源、基準站的控制器等多個模塊組成。而流動站主要包括：GPS天線及接收器、無線電接收設備、GPS接收器、電源及流動站控制器等模塊構成。

2、基于RTK的GPS測量方法

2.1 確定基準站觀測位置及系統設置

（1）確定基準站的觀測位置

基于GPS的RTK定位技術，主要是通過基準站、流動站中的單基線流通過程來對數據的進行處理，這樣，結果的精準度與基準站和流動站所采集到的數據以及無線電傳輸質量有著密切的關系，在野外的實際工作中，這兩個因素會影響測站位置的選擇。然而，工作任務決定了流動站作業點中觀測位點的選擇，因此，選擇準確的基準站位點顯得尤為重要。

（2）基準站的組建

組建一個基準站需要：建立項目并且對坐標系統進行管理、設定基準站電臺的調頻、明確工作的流程、輸入坐標以及基準站開始運行等。

2.2 建立流動站GPS

流動站的構建需要做如下設置：建立項目并且對坐標系統進行管理，然后確定流動站電臺頻率，輸入相關位置，確定基于GPS RTK的工作方式，啟動流動站RTK的工作后，如何操作RTK流動站醫技對地形點的測量等部分。

2.3 建立中繼站電臺

因為工作環境大都非常復雜，通常難以避免基準站和流動站之間存在的障礙物影響電臺通信，此時可以采用中繼站電臺進行補救，原因有兩個，首先中繼站電臺能夠接收基準站發出的信號，還能夠再發送到流動站，促進其正常運轉；其次，中繼站電臺只是完成信號的發送，這樣就能依據不同的需求來安排其安裝的位置。

3、RTK 圖根控制測量

高性能的RTK設站操作僅需一人即可完成，當處于普通的電磁波環境下時，得到一組移動站的坐標數據只需幾秒，大大提高勞動效率的提升。通常在4km的作業半徑區域中，點位測量精確度可以超過2.5 厘米。此外，RTK 技術能夠適應多種地形以及地籍測量中的內、外業以及工程放樣任務，極大程度地降低了測量工作量，降低了人為因素產生的誤差，從而提高了作業的精確度，且操作簡單且數據處理力強。

3.1控制點的組成

測區控制點主要包括了已有控制點的坐標成果、等級、中央子午線等內容組成。

3.2 求定測區坐標轉換參數

RTK測量技術需要根據測量標準進行，先取得控制點實用坐標數據：包括1980西安坐標系和1954北京坐標系，或其他獨立的坐標系。由此可知，對不同坐標系之間的轉換工作是相當重要的。針對諸如1980西安坐標系的國家平面坐標系與WGS-84，所采用的方法主要是高斯投影，所要做的工作是，首先，要求定好這兩大坐標系的轉換參數，即確定兩大測量基準間轉換的七參數或者是三參數。然后，對空間坐標系的偏移角或對旋轉角度進行三維定義，且確定其尺度差。通常情況下，區域內的測量，如果控制點成果本身存在問題，則需要用區域性的地方參數對其做轉換。

1）借助RTK測量法，對測區內相對關系精確的，數量足夠的控制點進行測量，借助隨機軟件，將原有的坐標數據和現在獲取的數據，諸如1980西安坐標系的國家平面坐標及WGS-84坐標或者是施工數據，輸入軟件，進行工地校正，得到轉換參數。其中，起算位置設置在基準站，由GPS接收機確定，其精度控制在一定范圍的大地坐標，這對于RTK測量是沒有影響的，進而獲取WGS-84大地坐標。此種方法在操作上存在缺點，RTK對距離有一定的要求，而這就是缺點。

2）受地形等因素的影響而出現的基準站不能設定時，能使用任意擺放方式來完成，也就是建立虛擬基準站，通過測量手簿得到WGS-84的坐標，通過流動站，進而獲取各個控制點處的WGS-84坐標。

3.3基準站選取和設定

GPS RTK 定位的數據處理過程是指基準站和流動站之間的單基線處理過程，因此對于基準站和流動站有很高的標準，兩者數據以及信號傳播質量對定位數據處理的結果有著極大的影響。基準站與流動站之間的距離非常重要，因為RTK測量中，距離增大、初始化時間增長，測量的精度會降低，所以兩者之間要小于10km，并且基準站的上方大面積遮蓋衛星信號的存在與否，周圍是否有大面積水域或者高壓電線設施需要認真考慮，因為它會對RTK數據鏈通訊的無線電干擾產生影響。

基準站的設定包括了：構建項目和坐標系統管理、基準站電臺頻率的設定、GPS RTK工作方式的選取等等，只有當這些基本的設置都完成以后，才能夠確保整個基準站正常運用，此時才能使GPS-RTK基準站開始測量并利用電臺完成數據的傳輸。

3.4流動站的設定

流動站設定包含的有：構建項目和坐標系統管理、流動站電臺頻率的設置、輸入坐標以及GPS RTK工作方式的選擇等。同樣的，也只有完成基本設置之后，才可以啟動GPS-RTK流動站，并開始測量作業。

3.5測量前的質量檢查

RTK必須確保測量的準確性，這就需要對已知點進行檢核，不能有盲點出現。RTK確定整周模糊度的可靠性最高可達到95%，RTK比GPS的誤差大，這影響了信號的傳輸。因此，RTK測量是比較容易出錯的，所以一定要控制質量。那么我們通常是通過RTK來對已知控制點的坐標進行檢測，并對其進行比較檢核，問題一旦發生，就必須要進行糾正，直到合格后才進行測量。

3.6對內業數據的處理

數據傳輸等同于數據交換，利用接收機與計算機來完成的。與GPS靜態測量相比較，GPS RTK對測量數據處理不那么復雜。就如同中海達軟件處理接收機導入的測量數據（*.XLS），這些數據以及得到的坐標值是可以直接打印出來的，這樣就更容易得到控制點成果。

4、精確度分析及其在工程中的應用

采用基于GPS 的RTK進行圖根控制來對廣州市花都區某測區的控制測量，測區分別為1∶1000，1∶23000數字化地形測量（面積約18.80 km²）。在RTK 測量完成時候，出于檢驗RTK 技術控制位置實際精確度的目的，本人采用全站儀（2″）通過部分能夠相互通視的位置實際測定到的邊長、高差及測量坐標，反算出邊長、高差，然后開始對比，最終得出最長邊長較差0.013 m，最短邊長較差0.005 m，邊長間距中具有0.025 m的誤差存在，高差（ΔH）最大較差是0.026 m，最小則是0.001 m。因此可以確定所測位置精確度很高。而且RTK 實際測定到的精度達到了導線測量精度的標準，誤差分布均勻，沒有出現誤差的積累。

5、結語

與傳統意義上的導線測量不同的是，RTK圖根控制測量具有較高水平的自動化技術，而且能夠迅速提供得到準確度檢驗的結果信息，后續不需要再進行數據處理。具有天然的在相互不通視的情況下，可以遠距離傳輸3維坐標這個巨大的優勢，且不會出現累積誤差，定位精準，采集到的數據具有實際的參考意義。操作較為簡單且有較高的效率，減少了外業開支及勞動強度，勞動效率在一定程度上得到提高。

參考文獻：

[1]隋宏大，聶敏莉，羅旭，董斌，馮仲科，蔡華利，王佳.GPS-RTK技術在城市測量中的應用及質量控制[J].北京林業大學學報，2008，S1：157-162.

[2]丁文利，王懷念，黃良.動態GPS（RTK）測量的精度分析[J].地礦測繪，2004，02：16-17.

[3]石金峰，李新慧，楊培章.RTK技術及其在控制測量中的應用[J].遼寧工程技術大學學報，2004，06：737-739.

[4]郭建東，冒愛泉，殷忠.RTK測量的方法與精度試驗[J].測繪科學，2006，03：59-61.