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浅谈RTK在测量中的应用
张君亮
(中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，北京，100083)摘要 随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK（Real Time Kinematic）测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。RTK测量技术因其精度高、实时性和高效性，使得其在城市测绘、山区测绘和地形图测绘中的应用越来越广。本文将对RTK在测绘中的应用进行简单的阐述。关键字
RTk、城市测绘、山区测绘、地形图
In the measurement of the application on RTK
Zhangjunliang(College of Geoscience and Surveying Engineering,China University of Mining & Technology, Beijing 100083)
Abstract: With the global positioning system(GPS)technology fast development, the RTK(Real Time Kinematic)measurement technology is also increasingly mature, RTK surveying and mapping gradually in measuring technology has been applied.RTK measurement technology because of its high precision, real-time and efficiency, to make it in the city of surveying and mapping and topographic map surveying and mapping, mountainous area of surveying and mapping used more and more widely.This paper will RTK surveying and mapping of the applications of the simple in this paper.Key words, RTK，City surveying and mapping, Mountainous area surveying and mapping，topographic maps
RTK技术概述
实时动态(RTK)测量系统，是GPS 测量技术与数据传输技术的结合，是GPS 测量技术中的一个新突破。RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS 测量技术，其基本思想是： 在基准站上设置1 台GPS 接收机，对所有可见GPS 卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS 接收机在接收GP S 卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，实时地判定解算结果是否成功，从而减少冗余观测量，缩短观测时间。
RTK测量系统一般由以下三部分组成：GPS 接收设备、数据传输设备、软件系统。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成，它是实现实时动态测量的关键设备。
软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能。
RTK 测量技术除具有GPS 测量的优点外，同时具有观测时间短，能实现坐标实时解算的优点，因此可以提高生产效率。
实时动态定位如采用快速静态测量模式，在15 km 范围内，其定位精度可达1～2 cm，可用于城市的控制测量。
RTK测量系统的开发成功，为GPS 测量工作的可靠性和高效率提供了保障，这对GPS测量技术的发展和普及，具有重要的现实意义。
一.RTK在城市测量中的应用
1.RTK技术的应用
1.1控制测量
为满足城市建成区和规划区测绘的需要，城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀。GPS 静态测量，点间不需通视且精度高，但需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则必须返工。应用RTK技术将无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。
1.2 像控点测量
像控点测量是航空摄影测量外业主要工作之一，传统的方法要布设大量的导线来测量部分平高点，内业再空三加密。采用RTK技术测量，只需在测区内或测区附近的高等级控制点架设基准站，(若测区内或测区附近无高等级控制点，可先加密)，流动站直接测量各像控点的平面坐标和高程，对不易设站的像控点，可采用手簿提供的交会法等间接的方法测量。像控点的精度要求对于RTK测量来说是不难达到的。与传统作业相比较，它不需要逐级布设控制点;与静态GPS 测量相比，缩短了作业时间，因而大大提高了作业效率，功效至少提高3～5 倍。
1.3线路中线定线
RTK测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样，放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，即可放样。放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。
1.4建筑物规划放线
建筑物规划放线，放线点既要满足城市规划条件的要求，又要满足建筑物本身的几何关系，放样精度要求较高。使用RTK进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系，对于短边，其相对关系较难满足。在放样的同时，需要注意的是测量点位的收敛精度，如果点位收敛精度不高的情况下，强制测量则有可能带来较大的点位误差。在点位精度收敛高的情况下，用RTK进行规划放线一般能满足要求。
1.5用地测量
在建设用地勘测定界测量中，RTK技术可实时地测定界址点坐标，确定土地使用界限范围，计算用地面积，在土地分类及权属调查时，应用RTK技术可实时测量权属界限、土地分类修测，提高了测量速度和精度。
1.6其他方面测量
RTK技术还可用于地形测量、水域测量、管线测量、房产测量等方面。用RTK测图，可不用布设图根控制，仅依据少量的基准点，即可直接测定地形地物点坐标，如果用专业测图软件，通过电子手簿记录即可实现数字化测图。在水下地形测量是，RTK能自动导航和按距离或时间间隔自动采点，只要将天线高量至水面，加水深改正后，即可高精度的实时测定水下地形点的三维坐标，由专业软件成图。GPS RTK 在城市测量中的应用实例分析
下面以漳州市某城区地籍测量工程中GPS RTK测量技术的应用为例，阐述该技术的应用情况。测区位于漳州某城区，该城区为工业区和居民生活区，城市建构筑物密集，交通繁忙，无线电信号复杂，街道两旁树木密集。本次需测量的宗地地块遍布整个城区，总测量面积约20 km2，分布区域近45 km 2，权属关系复杂，用地种类较多，宗地数目多，权属界址点数量大，采用常规测量手段施测十分困难，很难在短时间内完成所有宗地的权属界址点测量工作，以满足宗地权属单位对地籍测量工作的要求。采用GPS RTK 测量技术作为本测区宗地权属界址点坐标的实测技术手段，在充分调研论证并通过试验检测认证的基础上全面实施，取得了比较好的效果。
1.7其作业过程如下：（1）选取精度高、可靠性好的城市基本控制网点作为RTK 测量的工作基准
在试用试验阶段，针对所选用的GPS 仪器，得出了该城区流动站在作用距离为4 km 范围内，能高质量、清晰地接收基准站发出的数据。以此为参考数据，选定了分布于该城区的城市D 级GPS 三维控制网点7 点，组成本次地籍测量工作的基准框架网，并利用7 个控制点的W GS-84 坐标系和1954 年北京坐标系成果计算出用于GPS RTK 测量的7 个坐标转换参数。（2）GPS RTK 定位精度试验
选取1 个GPS RTK 测量基准网点，架设RTK 基准站，流动站在离基准站4km 范围内，有目的地施测了原本市城市5“级控制点、E 级GPS 控制点和宗地权属界址点共计19 个点，并采用静态GPS 测量技术、全站仪测量技术测量宗地权属界址点坐标，将这些测量结果、已知成果与RTK（3）RTK 定位精度评价
从上表中比较数据可以看出： RTK 测量结果与其他测量技术获取的测量结果互差均在厘米级，其中互差最大为1.8 cm，最小为0.3 cm，平均为1.12 cm。可以认为GPS RTK 测量结果的点位精度达到厘米级，而且各点位之间不存在误差累积，克服了传统测量技术的弊病，完全能满足城镇地籍测量对权属界址点的测量精度要求。
（4）采用GPS RTK 测量技术施测界址点坐标
在检测试验取得成功的基础上，以RTK 基准框架网点为基础，分别架设GPS 基准站，使用
1+ 2 工作模式，用两套GPS RTK 接收机作为流动站进行测量。
由于所用GPSRTK系统的发射电台只有4W，十分省电，电，中途不需更换电池，就可使用1天，十分方便;流动站在第1 次测量时，在一已知点上作RTK 测量，其测量结果与已知点进行比较，从而检查RTK 系统是否工作正常及基准站坐标输入是否正确;最后，将GPS 获得的数据处理后直接录入计算机，可及时地精确地获得界址点图形信息，准确地制作宗地图、地籍图，计算宗地面积等。
RTK在控制测量以及施工放样中有着广泛的运用，比传统的测量仪器的测量，它有着省时省工且精度高等特点，但其在碎部测量中的应用还是有一定的限制。在进行测量时，主要注意事项是基准站选择要在比较中心、位置空旷开阔的至高点上，且周围无磁场的影响，这样流动站接收的信号好。并把观测成果与首级控制成果进行整体平差，这样动态观测经平差后的精度就较高。
二.RTK在山区测绘工程中的应用
随着经济的快速发展，人们收入的增长，旅游事业的发展也日益加速。某县区开设的以漂流为主业的旅游项目，经过多年的运营，客流量每年都在不断地发展，为满足客流量的需求，拟将漂流区域进行扩建。规划地理位置：北纬：41°30′～42°03′，东经：124°53′～124°59′。测区总面积约为6Km2，漂流水域全长5.5Km。水域两侧均为坡度为40°～70°的山体，水域平均高程为：270m。经踏勘，图1中A区域GPRS网络信号稳定，无失锁情况发生；图1中B区域GPRS网络信号不稳定，失锁时间较长，不能保证实时测绘的需要；漂流区域外有村落7个，地势起伏较大，GPRS网络信号稳定，无失锁情况发生。1概述测区地貌单元位于浑河河谷的二级阶地上，海拔高度269.4米～426.4米，年降雨量为806.5毫米，多集中在6、7、8月份。最深冻土层为169厘米。
林地覆盖率达90%RTK在山区测绘工程中的应用，南方测绘仪器公司沈阳分公司摘要南方测绘仪器公司生产的S86T型GPS RTK以其高集成一体化、先进的双星接收系统、多渠道数据传输模式的优点，在某县区漂流工程上得以淋漓尽致地发挥，为工程高质高效地完成提供了保障。关键词数据传输模式；双星；定位模式以上。有多条公路通往测区。2测区已有成果资料的分析及利用考虑本工程对蓄水量的要求、后续开发建设及长远规划要求及工程测绘要求，拟选取国家三角点两个，水准点两个。经过实地踏勘，选取了测区东侧三等三角点一个，II等水准点一个，测区西南方向三等三角点一个，测区西北方向II等水准点一个。
在测区首尾处各选埋一个永久性首级控制点（P
1、P 2）。采用六台S86T型GPS RTK静态观测模式用一个时段对以上六个点进行观测，求取未知点80坐标系下的坐标，同时求取六个点的WGS84坐标，从而求出该测区的转换参数，进行坐标系统转换，并检验各测量控制点的兼容性，保障测图的精度可靠性。技术依据⑴《城市测量规范》CJJ8-9 9⑵《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314-2001⑶《1：500、1：1000、1：2000地形图图式》GB/T20257.1-2007⑷《1：500、1：1000、1：2000外业数字测图技术规程》GB/T 14912-2005⑸《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》GB/T18316-2001⑹本工程技术设计4成图基本要求⑴平面坐标系统：1980年西安坐标系，3°分带，高斯-克吕格投影；⑵高程系统：1 9 8 5年国家高程基准；⑶成图比例尺：1：500，2007年地形图版式，基本等高距为1 m；⑷地形图分幅：按矩形分幅，采用该图西南角以公里为单位的纵横坐标数字作为图幅的编号，取至小数点后一位。三.GPS-RTK在地形图测绘中的应用
1.GPS-RTK测量技术要求
1.1 GPS-RTK测量分级
1.1.1平面测量
GPS-RTK平面测量分级为：一级控制点、二级控制点、图根控制点（一般工程放样点）、地形（地籍）碎部点。GPS-RTK平面测量主要技术要求应。注：采用单基准站观测时，必须检测周边已有同等级以上控制点。检测高等级控制点时，其点位互差≤5cm；检测同等级控制点时，其点位互差≤7cm。
双基准站观测方式是指在不同的基准站上对同一流动站点进行的观测。
1.1.2高程测量
GPS-RTK高程测量分级为：五等水准、图根水准、地形（地籍）碎部点。注：采用单基准站观测时，必须检测周边已有同等级以上控制点。检测高等级控制点时，其高程互差≤4cm；检测同等级控制点时，其高程互差≤5cm。
2.GPS-RTK地形图图根控制测量要求
综合上述技术要求，GPS-RTK方法进行图根控制测量应该满足以下要求：
（1）GPS-RTK基准站至少应联测3个高级控制点；
（2）高级点所构成的平面图形能对相关的RTK流动站点有足够控制面积，并对GPS基准站坐标系统进行有效检核；
（3）进行GPS-RTK测量时，对每个图根控制点均应独立测定两测，在两次测定时应重新对中、置平三角架或对中杆；（4）两次测定图根点坐标的点位互差不应大于±5cm，符合限差要求后取中数作为图根点坐标测量成果。
3.GPS-RTK地形图测量实例
以浙江省青田县万阜乡地形测量为例，介绍RTK技术在地形测绘中的应用，笔者结合自己在生产实践中的一些经验，谈谈RTK技术在地形图测绘实际操作中的一些注意事项，和传统地形图测绘相比的优点。
3.1 测区及任务概况
青田县万阜乡位于青田县西南部，该项任务主要是测量万阜乡政府所在地及周边几个村的地形图，需要测量的面积约4平方公里，比例尺为1：500。为了加快工程进度，在做完测区的首级控制后，采用了全站仪地形测量和RTK地形测量同时进行。
3.2 收集资料和使用仪器
项目前期共测四等GPS控制点5个，GPSⅠ级点26个，三等水准点4个，为RTK地形测量提供了一个很的基础条件。本次测量采用的是拓普康Hiper pro型RTK，标称精度平面为±(5mm+1ppm×D)，高程为±(10mm+1ppm×D)，集成程度高，基准站和流动站的电池和电台均为内置，操作简单。
3.3 采用系统
平面坐标系统采用北京54坐标系，高程采用1985年国家高程基准。平面投影采用高斯正形投影按3带分带，测区位于东经119º52′,北纬27 º58′，属于40带，中央子午线为120 º。
GPS RTK测量在WGS-84坐标系中进行，而实际工程测量和定位的在北京54坐标系中进行的，它们之间存在坐标转换问题。计算转换参数至少需要3个以已知点，且分别有WGS-84地心坐标、北京54坐标，该点最好选在测区四周及中心，均匀分布，能有效地控制测区。为了检验转换参数的精度和可靠性，最好能利用最小二乘法，选3个以上的点求解转换参数。3.4野外测量
利用GPS RTK协同全站仪进行数字化测图的作业流程如图1所示。其中，利用RTK技术既可测量图根点，又可测量碎部点。
3.5实地检验及精度分析
待所有外业和内业工作完成以后，带着全站仪、测距仪或皮尺到测区进行实地检查。根据地形图测量规范，要求图根点对于最近控制点的平面位置中误差不得大于图上0.1mm,对于1:500地形图而言,换算为实地点位误码差为5cm,而RTK测点的点位误差为1.5cm～3cm,完全满足精度要求。碎部点对于临近图根点平面位置中误差不大于图上0.6 mm，同样满足精度要求。
4.RTK与全站仪数字化测图比较
4.1 测区控制测量
不需布设常规测量控制网，只要通过GPS静态联测高等能级点来设测区控制点即可 一般是在国家高等级控制网点的基础上加密次级控制点,然后依据加密的控制点,布设图根控制点
4.2 外业人员配置
一般由2人完成,其中1人看守基站,1人持流动站观测,并绘工作草图 现场成图:一般配置1位观测员、1位绘图员、1～2位跑尺员。事后成图：至少需2人，1位观测员，1位跑尺并绘草图
4.3 成图方式
采取事后成图方式 即可事后成图，也可现场成图
4.4 通视性
基准站与观测碎部点的RTK流动站间只要电磁波通视即可,不需几何通视 要求测站点与碎部点必须几何通视
4.5 作业距离
RTK的作业半径可达5～20km,不存在看不清楚而降低测量精度或出错情况 受全站仪最测程影响；当超出1.5km后会因成像不清楚而降低作业精度
4.6 误差积累
不会积累,单人即可操作 会积累，支点搬站过多，仪器对中和整平精度不高，都会造成误差
4.7 气候影响
不受天气影响,靠卫星定位,全天候作业 受天气影响，雾天阴雨天不能作业
4.8 独立性
全完独立,基准站与流动站相对独立,工作重点在流动站工作终端,1人手持流动站即可独立作业 需要协同作业，测站和镜站必须配合作业，测量时用对讲机协作
参考文献
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