摘要：RTK技術(shù)又稱載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)地提供測量點(diǎn)在指定坐標(biāo)中的三維坐標(biāo)，并達(dá)到厘米級精度，通過對GPS RTK技術(shù)在控制測量、數(shù)字測圖等工程中的基本應(yīng)用，對動(dòng)態(tài)GPS的特性和使用方法有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于地形測量、控制測量、工程測量、航空攝影測量等諸多領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：GPS RTK技術(shù)；地形測量；方法；應(yīng)用

需要測量小范圍地形圖時(shí)，控制就成為影響成圖速度的主要因素，而GPS RTK 技術(shù)的應(yīng)用大大提高了作業(yè)效率，同時(shí)解決了工作中已知點(diǎn)不通視和長距離的導(dǎo)線測量帶來的誤差問題，其定位精度能滿足大比例尺地形圖測繪的要求，它既可直接采集碎布點(diǎn)，亦可作圖根控制點(diǎn)，并實(shí)時(shí)提供坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

1 GPS控制測量實(shí)例

在某測區(qū)5 km2，1：2000 地形測量中在進(jìn)行碎部測量之前，需進(jìn)行控制點(diǎn)的布設(shè)和測量。常規(guī)的地形圖測繪方法通常是首先在測區(qū)內(nèi)布設(shè)控制網(wǎng)點(diǎn)，這種控制網(wǎng)點(diǎn)，一般是在國家高等級控制網(wǎng)點(diǎn)的基礎(chǔ)上加密成次級控制點(diǎn)，然后依據(jù)加密的控制點(diǎn)，布設(shè)圖根控制點(diǎn)。由于本次數(shù)字化測圖采用了GPS RTK 定位技術(shù)，不在需要布設(shè)常規(guī)測量控制網(wǎng)，只要通過GPS 靜態(tài)聯(lián)測國家點(diǎn)來測設(shè)控制點(diǎn)即可。所以我們首先收集到了3 個(gè)國家三等三角點(diǎn)，然后在測區(qū)的中部有房屋建筑地方選擇地勢較高的5 層樓頂，四周通視條件好，有利于衛(wèi)星信號(hào)接收和數(shù)據(jù)鏈發(fā)射的地方，做GPS 靜態(tài)控制點(diǎn)，作為測區(qū)的首級控制點(diǎn)（基準(zhǔn)站架設(shè)點(diǎn)），從GPS接收機(jī)中輸出的坐標(biāo)是GPS 的WGS-84 橢球大地坐標(biāo)中的經(jīng)度，緯度與大地高，要得到測圖所用高斯平面坐標(biāo)和正常高，必須進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的主要流程如圖1.

2 RTK在控制測量中的應(yīng)用

2.1 RTK使用的基本方法

RTK 技術(shù)通常由一臺(tái)基準(zhǔn)站接收機(jī)和一臺(tái)或多臺(tái)流動(dòng)站接收機(jī)以及用數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娕_(tái)組成，在RTK 作業(yè)模式下將一些必要的數(shù)據(jù)輸入GPS 控制手簿，如基準(zhǔn)站的坐標(biāo)，高程，坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)，水準(zhǔn)面擬合參數(shù)等；流動(dòng)站接收機(jī)在若干個(gè)待測點(diǎn)上設(shè)置?；鶞?zhǔn)站與流動(dòng)站保持同時(shí)跟蹤至少4 顆以上的衛(wèi)星，基準(zhǔn)站不斷的對可見衛(wèi)星進(jìn)行觀測，將接收到的衛(wèi)星信號(hào)通過電臺(tái)發(fā)送給流動(dòng)站接收機(jī)，

流動(dòng)站接收機(jī)將采集到的GPS 觀測數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)站發(fā)送來的信號(hào)傳輸?shù)娇刂剖植?，組成差分觀測值，進(jìn)行實(shí)時(shí)差分及平差處理，實(shí)時(shí)得出本站的坐標(biāo)和高程。

由于測區(qū)內(nèi)建筑物密，通視困難，采用RTK技術(shù)優(yōu)勢進(jìn)行測量較為方便。所以基準(zhǔn)站設(shè)置在測區(qū)的中部地勢較高的五層樓樓頂，符合基準(zhǔn)站的架設(shè)條件，與已知點(diǎn)的距離在2.0 ～3.0 km 之間。采用兩臺(tái)雙頻GPS 接收機(jī)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量模式，流動(dòng)站用支撐桿豎直（水平氣泡居中），點(diǎn)數(shù)應(yīng)布設(shè)合理，RTK 電臺(tái)發(fā)射信號(hào)的覆蓋范圍一般為5 ～20km，當(dāng)測區(qū)地形起伏較大時(shí)，可適當(dāng)增設(shè)控制點(diǎn)數(shù)量，以確?；鶞?zhǔn)站差分信號(hào)能覆蓋整個(gè)測區(qū)，為了方便測圖使用和便于RTK 測量等因素，盡量避開高壓線，高大建筑物，和樹林密集等對RTK 測量的影響，實(shí)在無法回避的地方，采用增加觀測時(shí)間，增加觀測次數(shù)的方法以提高觀測精度，由于GPS 并不需要點(diǎn)間通視，不必為通視的原因而搬好幾次站，即能提高效率，又能大幅度降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大減少了費(fèi)用和測量時(shí)間，流動(dòng)站僅需一次完成，單人即可獨(dú)立作業(yè)，也隨時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。

RTK 控制測量時(shí)，首先用已知控制點(diǎn)建立投影的局部歸化參數(shù)，儀器將直接記錄坐標(biāo)和高程，查看解算后每個(gè)控制點(diǎn)的水平殘差和垂直殘差。本次測量解算出兩坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，水平殘差最大為±2.4 cm，垂直殘差最大為±0.5 cm。為了提高待測點(diǎn)的觀測精度，將天線設(shè)置在對點(diǎn)器上，觀測時(shí)間大于20 s，采用不同的時(shí)間段進(jìn)行兩次觀測取平均值；機(jī)內(nèi)精度指標(biāo)預(yù)設(shè)為點(diǎn)位中誤差±1.5cm，高程中誤差為±2.0 cm；觀測中取平面和高程中誤差均小于±1.0 cm 時(shí)進(jìn)行記錄。

RTK 點(diǎn)兩次觀測值坐標(biāo)較差最大值為±2.7cm，最小值為0.4 cm。考慮到兩次觀測采用了同一基準(zhǔn)站，觀測條件基本相同，可以將其視為同精度雙觀測值的情況，進(jìn)而求得觀測值中誤差和平均值中誤差。觀測值中誤差為±0.9 cm，平均值中誤差為±0.6 cm（±0.9 √2）。這說明RTK 技術(shù)能滿足中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范》中最弱點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差（相對于起算點(diǎn)）不大于±10 cm 的要求。

3 RTK在數(shù)字測圖中的應(yīng)用

3.1 利用RTK快速定位和實(shí)時(shí)得到坐標(biāo)結(jié)果的特點(diǎn)

可以進(jìn)行地形的碎部測量來代替常規(guī)的數(shù)字測圖。以一臺(tái)GPS 基準(zhǔn)站，另一臺(tái)或幾臺(tái)移動(dòng)的GPS 接收機(jī)分別開始進(jìn)行碎部點(diǎn)測量，地形點(diǎn)的測量，可以在數(shù)據(jù)采集的功能下進(jìn)行，也可以根據(jù)現(xiàn)場地形的實(shí)際情況進(jìn)行測量設(shè)定，在測量管道中心線或道路邊線時(shí)可以設(shè)定按距離進(jìn)行采集，距離可以人為設(shè)定，在勻速運(yùn)動(dòng)測量的過程中，可以設(shè)定按時(shí)間采集，時(shí)間間隔也可以人為設(shè)定。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，1 個(gè)GPS 移動(dòng)站的作業(yè)速度是1 臺(tái)全站儀的2～4 倍。利用RTK 采集野外碎部數(shù)據(jù)的大致過程為：啟動(dòng)流動(dòng)站開始測量并進(jìn)行定點(diǎn)校正工作后，RTK 接收機(jī)便可以實(shí)時(shí)得到所需坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)地形點(diǎn)，并輸入每個(gè)地物點(diǎn)的特征編碼和繪制工作草圖，以備內(nèi)業(yè)修圖使用，并檢查編碼輸入的正確性，采集完將數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為“點(diǎn)號(hào)、東坐標(biāo)，北坐標(biāo)，高程”形式，保存到硬盤，使用Cass 軟件經(jīng)過成圖處理，生成數(shù)字化地形圖。

地形點(diǎn)的采集可以單人作業(yè)，在建筑內(nèi)或樹林稀少較為開闊的區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，發(fā)現(xiàn)RTK的采點(diǎn)速度相當(dāng)快，由于初始化速度快（小于30s），并且在線運(yùn)動(dòng)過程中不失鎖，每個(gè)碎部點(diǎn)采集時(shí)間不超過2 s（含點(diǎn)位代碼輸入），因此，采點(diǎn)速度幾乎等于走路的速度，可以充分發(fā)揮RTK 快速高精度定位的優(yōu)勢。

也可以在作業(yè)中采用RTK 測量模式的優(yōu)勢，準(zhǔn)確快速地建立圖根控制點(diǎn)在圖根控制點(diǎn)上由全站儀配合電子手簿進(jìn)行碎部點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，該法不像常規(guī)導(dǎo)線測量那么煩瑣，受地形的限制，也不用支儀器設(shè)站，從而減少了因多次設(shè)站帶來的測量的累計(jì)誤差，提高了全站儀碎部點(diǎn)采點(diǎn)的點(diǎn)位絕對精度，使地形測量方便快捷，大大提高了地形測量的工作效率，在地形圖測量應(yīng)用中，均取得了很好的效果。

3.2 動(dòng)態(tài)RTK測量的流程

動(dòng)態(tài)RTK 測量的流程如圖2。

4 數(shù)字化成圖

打開軟件，改變圖形比例尺為所需比例尺，讀入數(shù)據(jù)功能將數(shù)據(jù)文件名輸入，然后根據(jù)外業(yè)所繪草圖及記錄，進(jìn)行人機(jī)交互編輯，連線成圖，對個(gè)別獨(dú)立地物進(jìn)行單獨(dú)編輯，可見繪制有清晰完整的工作草圖是保證數(shù)字成圖質(zhì)量的一項(xiàng)有效措施，此外，生成和修整等高線也是數(shù)字化地圖不可或缺的主要任務(wù)之一，勾繪等高線有2 種方法，（1）、軟件依據(jù)測點(diǎn)自動(dòng)生成，該法所繪等高線有時(shí)會(huì)有所失真或錯(cuò)誤，在山區(qū)地貌不是十分復(fù)雜，地物不多的情況下非常實(shí)用，（2）、手工繪制等高線，此法相對比較繁瑣，實(shí)踐證明：結(jié)合兩種方法，先通過軟件自動(dòng)生成等高線，再利用手工修整效率較高，可畫出非常漂亮的等高線。

5 實(shí)地檢查及精度分析

待所有外業(yè)工作完成后，進(jìn)行實(shí)地檢查，首先檢查點(diǎn)位精度，測量出相鄰已知點(diǎn)的距離，與已知資料相比較，誤差小于圖上0.1 mm，說明精度符合要求，其次進(jìn)行地物、地形的檢查，對于漏測的地物要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)測，對于一些特殊地物的連接關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)有誤及時(shí)更改，地形點(diǎn)要與所繪等高線相一致，根據(jù)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范，各等級三角點(diǎn)（導(dǎo)線點(diǎn)）GPS 點(diǎn)的高程，采用水準(zhǔn)、

光電測距高程導(dǎo)線、GPS 高程測定或三角高程測定，其高程中誤差不得大于1/20 等高距。要求圖根點(diǎn)對于最近控制點(diǎn)（三角點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)、GPS 點(diǎn)）的平面位置中誤差不得大于圖上0.1 mm，對鄰近水準(zhǔn)點(diǎn)、基本控制點(diǎn)的高程中誤差應(yīng)不大于1 /10 等高距。完全滿足精度要求，碎部點(diǎn)對于臨近圖根點(diǎn)平面位置中誤差不大于圖上016 mm，同樣滿足精度要求。

6 幾點(diǎn)體會(huì)

（1）RTK 技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)地提供測量成果，操作簡便，靈活方便，工作狀態(tài)穩(wěn)定，能快速、準(zhǔn)確地測定圖根點(diǎn)，碎步點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，實(shí)時(shí)提供精度可達(dá)厘米級，不需要分級布網(wǎng)，可以大大減少生產(chǎn)成本，減輕作業(yè)員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高測量速度和效益。

（2）應(yīng)根據(jù)測區(qū)的實(shí)際情況選擇合適的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)求解方法。參與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的已知點(diǎn)應(yīng)在3 個(gè)以上，且分布均勻，測量過程中，盡可能地檢測一定數(shù)量的測區(qū)內(nèi)和相鄰的控制點(diǎn)，以發(fā)現(xiàn)異常情況，并剔除原控制網(wǎng)的粗差點(diǎn)，便于做好與已有地形圖或工程項(xiàng)目的接邊工作。

（3）測量時(shí)需采用一些方法來提高測量精度。如延長測量時(shí)間，架設(shè)對點(diǎn)器，選擇有利觀測時(shí)間，增加觀測次數(shù)或改變基準(zhǔn)站等。同精度兩次測量的較差取3cm 以下為宜。

（4）在城市和山區(qū)樹木較少的地形測量中，GPS-RTK 技術(shù)可以替代全站儀進(jìn)行圖根導(dǎo)線測量，所測范圍內(nèi)在不通視的條件下測定無累積誤差的圖根點(diǎn)，使測圖所需圖根點(diǎn)的數(shù)量在滿足要求時(shí)可多可少，機(jī)動(dòng)靈活，而且移動(dòng)點(diǎn)至基準(zhǔn)點(diǎn)的距離可以很長（最好不要超過10 公里）。

（5）如輔助相應(yīng)的軟件，RTK 可與全站儀聯(lián)合作業(yè)，充分發(fā)揮RTK 與全站儀各自的優(yōu)勢。

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