1、中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司 天津 300222；

2、嘉興市南湖區(qū)金陽光測繪有限公司 浙江嘉興 314051

摘要：本文主要分析了如何提高RTK技術(shù)在工程測量應(yīng)用中的精度，并以工程實例進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，進(jìn)而提高測量精度，增強(qiáng)工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：工程測量；RTK技術(shù)；測量精度

1、前言

GPS就是全球定位系統(tǒng)，它是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來的新一代緊密衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。GPS衛(wèi)星定位測量是研究利用GPS系統(tǒng)解決大地測量問題的一項空間技術(shù)。隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，RTK測量技術(shù)也日益成熟，RTK測量技術(shù)逐步在測繪中得到應(yīng)用。通過RTK技術(shù)能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態(tài)實時差分方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

2、RTK概論

2.1 RTK原理及作業(yè)方法

RTK技術(shù)是建立在實時處理兩個測站的載波相位觀測值基礎(chǔ)上的，基準(zhǔn)站通過無線電臺或移動衛(wèi)星通信GSM實時將采集的載波相位觀測值、偽距觀測值及測站坐標(biāo)等信息發(fā)送給流動站。流動站一方面接收GPS衛(wèi)星的載波相位，一方面接收來自基準(zhǔn)站的信息，并組成相位差分觀測值進(jìn)行實時處理，得到基準(zhǔn)站和流動站基線向量.基準(zhǔn)站坐標(biāo)加上基線向量就得到流動站點WGS84坐標(biāo).通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換得出流動站點的大地坐標(biāo)（X，Y，H）。GPS RTK能夠?qū)崟r地給出厘米級的定位結(jié)果。

其作業(yè)方法是在已知點上設(shè)置GPS接收機(jī)一臺（即基準(zhǔn)站），正確輸入坐標(biāo)、轉(zhuǎn)換參數(shù)等數(shù)據(jù)，啟動基準(zhǔn)站。一至多臺GPS接收機(jī)在若干個持測點上設(shè)置（即流動站），正確輸入和基準(zhǔn)站一樣的轉(zhuǎn)換參數(shù)等數(shù)據(jù)，開始RTK測量，接收到來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)后，流動站自動求解整周模糊度（即初始化）。初始化成功后，可實時求解出厘米級的流動站的位置。

2.2 GPS RTK測量的特點

①測量精度高。GPS RTK觀測的精度明顯高于一般常規(guī)測量，具有沒有誤差累積的優(yōu)點。只要滿足RTK的基本條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為10KM），RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級。RTK技術(shù)當(dāng)前的測量精度：平面10mm+2ppm；高程20mm+2ppm。②測站間無需通視。GPS-RTK測量只要求滿足“電磁波通視”，不需要測站間相互通視，用戶根據(jù)實際需要確定點位，使得選點工作更加靈活方便。③觀測時間短。隨著GPS RTK測量技術(shù)的不斷完善，軟件的不斷更新，GPS RTK定位僅需幾秒鐘。④儀器操作簡便。目前GPS-RTK接收機(jī)自動化程度越來越高，操作智能化。觀測人員只需對中、整平、量取天線高及開機(jī)后設(shè)定參數(shù)，接收機(jī)即可進(jìn)行自動觀測和記錄。⑤全天候作業(yè)。GPS RTK衛(wèi)星數(shù)目多，且分布均勻，不受天氣狀況的影響，一般可以適時觀測。⑥提供三維坐標(biāo)。GPS RTK測量可同時精確測定測站點的三維坐標(biāo)。

3、RTK測量實例

測區(qū)內(nèi)及周圍有已施測的四等GPS控制點，測區(qū)內(nèi)地勢起伏不大，天空開闊，除個別地方外對RTK作業(yè)無大的影響?；鶞?zhǔn)站設(shè)置在測區(qū)中部，地勢較高的地方，符合基準(zhǔn)站架設(shè)條件，距已知點的距離在2～3km之間。RTK測量精度分析如下：

3.1 D級GPS控制網(wǎng)與RTK測量坐標(biāo)比較

為了檢驗RTK測量的平面精度，對10個己知點（D級GPS控制網(wǎng)）進(jìn)行了觀測。觀測結(jié)果見表1。由表1知，點位最大誤差為32mm，最小誤差為13.5mm，按雙觀測值之差計算點位中誤差：

表1 D級GPS控制網(wǎng)與RTK測量坐標(biāo)比較

點名X較差（mm）Y較差（mm）點位誤差（mm）

D18.214.6±15.7

D213.29.5±16.3

D311.57.0±13.5

D411.910.9±15.1

D5-9.012.0±15.0

D6-19.011.0±22.0

D714.0-14.0±19.8

D811.0-10.0±14.9

D9-16.023.0±27.5

D10-20.025.0±32.0

3.2 高程檢驗

為了檢驗GPS RTK的高程是否滿足精度要求.在礦區(qū)內(nèi)選取一些有代表性點進(jìn)行了四等水準(zhǔn)測量.然后與RTK高程進(jìn)行比較.其比較結(jié)果見表2。

表2 RTK高程與水準(zhǔn)高程的比較

點號RTK高程（m）水準(zhǔn)高程（m）差值（mm）點號RTK高程（m）水準(zhǔn)高程（m）差值（mm）

T445.4155.39619T555.1435.12617

T366.8746.85222T375.2095.18920

T495.1935.21320T415.4475.46821

T535.4975.47819T334.3514.36716

T385.2245.23612T426.2546.23816

T394.9924.96230T515.5775.55819

T526.3446.32123T435.6295.65930

由表2知，高程最大較差為△Hmax=30mm，平均較差為△H=20mm，以四等水準(zhǔn)值為高程真值，按雙觀測值之差求高程中誤差：

從上表來看，RTK測量既可以實時提供點位坐標(biāo)和高程，又可實時知道測量點位精度，能夠較大地提高工作效率。這說明RTK技術(shù)能滿足《城市測量規(guī)范》中最弱點的點位中誤差（相對于起算點）不大于±50mm的要求。如果四等水準(zhǔn)網(wǎng)高程中誤差取±20mm，RTK高程測量的中誤差采用其預(yù)設(shè)精度±20mm，則利用誤差傳播定律可以得到高程較差理論中誤差為±28mm，高程較差允許誤差為±56mm?？梢娗蟮玫母叱梯^差中誤差小于高程較差理論中誤差，完全能夠滿足測量的需要。測量成果是可靠的。

4、提高GPS-RTK技術(shù)精度的對策

4.1 如果基準(zhǔn)站的坐標(biāo)精度低，則所得到的3維坐標(biāo)精度也低，因此在實際工作中應(yīng)該選擇D級以上精度的已知點作為基準(zhǔn)站。

4.2 坐標(biāo)參數(shù)的選擇對所測成果的精度影響很大。GPS采用WGS-84坐標(biāo)系，而且全部計算都在此坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行，處理后的首批結(jié)果是WGS一84坐標(biāo)。但是用戶需要的是國家格網(wǎng)坐標(biāo)或地方坐標(biāo)，如北京54平面坐標(biāo)、西安80平面坐標(biāo)、某地城市坐標(biāo)，為此必須將WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為北京54平面坐標(biāo)或西安80平面坐標(biāo)或當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)，然后再將其投影到高斯平面上。因此坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度也是一個相當(dāng)重要的問題，實際工作中選擇用已知公共點求轉(zhuǎn)換參數(shù)，它的精度不僅與所選點的位置和數(shù)量有關(guān)，還與所選點的坐標(biāo)精度密切相關(guān)，因此在選擇公共點時應(yīng)該對測區(qū)范圍內(nèi)的已知點進(jìn)行篩選。

4.3 基準(zhǔn)站應(yīng)選擇在地域?qū)掗?、盡量遠(yuǎn)離無線電干擾源、大面積水域等的地方。

4.4 GPS系統(tǒng)本身的影響因素包括GPS衛(wèi)星星數(shù)、衛(wèi)星圖形、大氣狀況等。為此應(yīng)做好星歷預(yù)報工作，衛(wèi)星條件不好時，作些輔助工作（基站轉(zhuǎn)移等）。

4.5 嚴(yán)格規(guī)范操作，減少人為因素對測量精度影響。RTK實踐證明，觀測者的專業(yè)水平和經(jīng)驗對成果的精度和可靠性影響很大，例如：對中誤差、測量天線高或輸入基準(zhǔn)站坐標(biāo)的任何誤差，都將影響測出的全部坐標(biāo)。觀測者必須垂直握住測桿，使其位于測點的鉛垂線上，建議流動站采用三腳架基座對中整平。觀測者也應(yīng)認(rèn)真檢校RTK設(shè)備，三腳基座和流動站測桿上的水準(zhǔn)器必須檢查校正，以免除任何系統(tǒng)誤差對觀測值的影響。

4.6 為了消除偶然噪聲，提高RTK測量的精度和可靠性，增加觀測的歷元數(shù)并進(jìn)行重復(fù)測量也是必要的。

4.7 如果要采用RTK高程就必須做到：①求轉(zhuǎn)換參數(shù)時在測區(qū)外圍要有一定數(shù)量的控制點并聯(lián)測四等水準(zhǔn)高程，所選公共點不要離測區(qū)太遠(yuǎn)，并均勻分布在測區(qū)；②要在不同時段（或不同基站）分別觀測，以檢測其測量粗差，并進(jìn)行一定數(shù)量的已知點檢驗。

5、結(jié)論

總之，GPS RTK技術(shù)具有定位精度高，可以達(dá)到厘米級精度，且不累計傳點誤差，觀測時間短并可實時提供3維坐標(biāo)，操作簡單方便，同時減輕勞動強(qiáng)度等特點，在測量中可廣泛應(yīng)用。