RTK的精度分析及其在數字化測圖中的應用

劉開宇

（湖南省第二測繪院 湖南長沙 410000）

RTK的精度分析及其在數字化測圖中的應用

劉開宇

（湖南省第二測繪院 湖南長沙 410000）

現如今，在測繪工程中，GPS RTK技術已經逐漸得到廣泛應用，而在測繪工程中，精度是測量工作的重要基礎。對此，本文首先對GPS RTK定位技術進行了介紹，然后對GPS RTK數字測圖原理及流程進行了分析，并結合工程實例對RTK精度分析以及其在數字化測圖中的應用進行了詳細闡述。

GPS RTK技術；數字化測圖；精度分析

1 引言

RTK技術可以厘米級的精度獲得動態的點位坐標值，因此，在測量中得到了廣泛的應用，現如今，很多測繪單位將其應用于數字測圖，并且取得了良好的效果。因此對RTK測圖的應用以及精度分析進行詳細探究具有十分重要的現實意義。

2 RTK定位技術概述

2.1 RTK定位原理

RTK系統主要是由三大部分所組成的，包括一個基準站、若干流動站以及一個數據通訊系統。在RTK測量技術的實際應用中，基準站主要負責將接收到的衛星信息以及基準站信息傳遞給各個流動站。各流動站不僅可以接收衛星數據，而且還能夠接收基準站傳送的信息，流動站一旦完成初始化工作，控制器就能夠根據所接收到的數據進行實時計算，并且顯示流動站的坐標位置。

2.2 RTK測量誤差來源

在RTK測量系統的實際應用過程中，測量定位誤差主要來源于GPS衛星、衛星信號的傳播過程以及地面接收設備，其中GPS衛星誤差主要包括星歷誤差、相對論效應以及衛星鐘差，衛星信號傳播過程誤差主要包括多路徑效應、對流層誤差以及電離層誤差，另外，地面接收設備誤差主要包括天線相位中心位置的偏差、接收機鐘差以及接收機不同通道間的延遲誤差。

2.3 RTK測量誤差質量控制

2.3.1 同測站誤差控制

在實際測量過程中，如果沒有意識到天線相位的變化的重要性，則很容易產生點位坐標誤差，但是，GPS RTK定位精度應該控制在1cm之內，對此必須結合基站與天線的精準相位圖對其數據進行改進，同時，還應該在實驗室內就對天線的相位進行檢查，這樣才能夠有效提升測量精度，降低誤差。

2.3.2 多徑誤差控制

由于多徑誤差往往較為嚴重，往往受周邊天線所處的環境影響，誤差在5～19cm之間，因此，為了強化對其的控制，應確保所選的點位在開闊的地帶，且沒有反射點。除此以外，還應該采取扼流圈天線，施工現場應安裝吸收電波的設備和材料，加強對電波干擾的處理。

2.3.3 信號干擾誤差控制

在實際測量過程中，由于干擾源很難被移除，因此，主要采取有效的措施減少和避開信號干擾。因此，必須科學地進行選點，盡可能地加強對電磁波帶來的輻射和干擾的監測，并在選點之前加強儀表的利用，以盡可能地消除其帶來的影響，還需要注意的是，一般不能在惡劣的天氣或者天氣急劇變化的情況下實施測量。

2.3.4 軌道誤差控制

軌道誤差不大，但是所殘留的相對誤差則影響較短，一般10km的短基線可以忽略不計，但是20～30km的基線就會受到影響，一般有幾厘米。而電離層的誤差又具有較強的擴散性、瞬變性和互補性，所以就應借助雙頻接收機消除電離層帶來的影響。而為了確保其能夠達到厘米級的精度，還應對觀測站自身的誤差考慮進來，才能更好地促進誤差的消除。

3 RTK數字測圖原理及流程

3.1 數字測圖原理

數字測圖指的是將所采集的各種有關地物和地貌的信息轉化為數字形式，然后通過數據接口，將數據信息傳輸給計算機進行處理，從而得到電子地圖。如果需要這類數據信息，則可以通過電子計算機的圖形輸出設備繪出地形圖。

3.2 測區劃分

通常情況下，外業數字測圖的單位為所測區域，即測區。如果測區范圍比較大，則可以根據自然帶狀地物為邊界線構成分區界限，將整個測區分為多個獨立分區。各個分區的數據組織、作業以及數據處理都需要相對獨立，各個分區在數據采集和處理方面不存在矛盾，這樣能夠有效避免出現數據重疊的問題。

4 RTK在數字測圖中的應用優勢

（1）RTK作業效率高。流動站在每個圖根觀測一次時間僅在10～15s之間，比做傳統導線圖根省時省力；在每個測量點上的觀測時間僅在3～5s之間，一般地形相對簡單的條件下，一人一臺流動站單日平均可以采集1000～2000個數據，相對于傳統的測圖方法需要2～3人1d也未必能達到這種工作量。

（2）RTK測量作業節省人力物力。RTK流動站可一人操作，基準站設置好后可自動運行。用RTK進行小面積測圖，不需要布設圖根控制網，而且點與點之間無需通視，省去了布設控制測量費用及時間，省時省力。

（3）RTK測量精度高。實際工作中證明，RTK測圖點位誤差有不積累、不傳播等特點，測圖精度較高。

（4）RTK測圖方便易操作。在測量過程中，可使用手簿自帶功能將測得的點的點位顯示出來，并且能顯示出流動站實時所在位置，以便對應找出已測區域和未測區域。

5 RTK的精度分析及其在數字化測圖中的應用實例

5.1 測區概況

本次數字化測土工程區域內多為耕地，有少量房屋，地勢平坦，地面自然坡度在1.0％以內。本次測量工程是為道路建設而設計的，道路全長為3.5km，紅線寬度為60m，根據工程要求需測量1：500帶狀數字化地形圖。

5.2 RTK測量

為了有效滿足道路工程測量實際需要，在RTK測量過程中，首先需要對測區四等水準進行控制，沿測區需要布設一條四等水準線路。需要注意的是，埋石或留點應該盡量避免選擇在房屋旁或者大樹下，這樣能夠保證GPS信號的穩定性。

在本次測量工程中，采用TOPCONHiper2臺1+2配置，在測區周邊開闊位置或者房屋頂部，需要架設基準站，并且連接好電臺，調整各項設置，并合理選擇電臺頻道，然后再進行自動定位，即可完成基準站設置工作。對流動站電臺信號進行檢查，若其為固定解即可進行點校正，對于平面控制點，應該校正三個以上，確保符合測量精度要求，測量高程應該結合四等水準點的布設位置進行校正。本次作業采用編碼配合草圖法成圖，而對獨立地物和簡單的線狀地物，則采用編碼法，對于復雜的地物地形采用畫草圖。

5.3 內業處理

通過采用數字化成圖系統軟件，能夠對外業采集數據進行科學有效的處理。本工程成圖采用CASS7.0軟件，在實際應用中，需要進行用戶化優化，由于本次測土作業只有獨立地位和簡單的線形地位運用編碼成圖，因此對于編碼數量的要求不高，通過運用A-Z和0-9單個字母或數字，就能夠較為準確的對地形地貌進行描述。在編碼過程中，只需要輸入簡單的字母或數字，因此，編碼速度較快，作業效率高。①導出GPS的所測數據；②對坐標數據格式進行轉換；然后，結合實際情況選擇成圖比例尺，利用編碼使獨立地物直接成圖，對于比較復雜的地物，可以根據草圖編輯成圖；③加注方格網和根據需要進行分幅，根據測圖的用處進行其他的編輯注記等處理。

5.4 精度分析

在平面控制過程中，GPS精度能夠滿足其要求，因此應用范圍十分廣泛。在本工程中，在校正求參作業中，不僅使用了測區外的4個控制點的平面和高程，而且還應用了四等水準線上的部分高程點。為了對GPS RTK所測高程精度進行檢測和復核，需要采集測區內沒有參與高程擬合的四等水準點，然后進行比較分析，經驗證，其精度均滿足測量規范要求，其實測結果如表1所示。

表1 RTK高程和四等水準點高程

在表1中，HD指的是水準高程，GD指的是RTK實測的高程。由此可見，二者互差值比較小，最大絕對值為0.023m，最小絕對值為0.004m。由此可見，通過應用RTK進行數字化測圖，能夠符合測量工程精度需要。

6 結語

綜上所述，在數字化地形測量工作中，RTK技術已經得到廣泛推廣和應用。在RTK技術的實際應用中，首先需要明確RTK技術的測量原理、誤差以及誤差控制辦法，然后結合實際需要將其應用于測量工程中，加強測量質量控制，這樣才能夠提高測量效果。為了促進數字化地形測量技術的發展和應用，還應該對RTK技術不斷改進和完善，以適應時代發展的需要。

[1]陳 勇.論 RTK 在數字化測圖中的應用[J].廣東科技，2014（02）：121～122.

[2]陳長歡.GPS RTK技術在數字化測量中的應用 [J].黑龍江科技信息，2012（11）：111～112.

[3]云祺海.數字化測圖中RTK的應用技術[J].內蒙古科技與經濟，2015（15）：97.

P228.4

A

1004-7344（2016）23-0176-02

2016-7-20

劉開宇（1988-），男，助理工程師，碩士，主要從事工程測量、大地測量工作。