全成龍（中材地質(zhì)工程勘查研究院有限公司，北京　100102）

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RTK技術(shù)在地質(zhì)地形測量中的應(yīng)用

全成龍
（中材地質(zhì)工程勘查研究院有限公司，北京100102）

隨著社會的不斷發(fā)展進步，RTK測量技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，涉及到各個領(lǐng)域中。本文簡要介紹了RTK測量技術(shù)的原理及系統(tǒng)，詳細說明了RTK技術(shù)在地質(zhì)地形測量中的操作流程及優(yōu)缺點，并對不足之處提出解決辦法。

RTK；基準站；流動站；地質(zhì)地形測量

1　概述

全野外數(shù)字化采集技術(shù)是在計算機技術(shù)支持的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高新測量技術(shù)，伴隨著高新技術(shù)的迅速發(fā)展，GPS技術(shù)也逐漸應(yīng)用到測量工作中。常規(guī)的測圖方法先布設(shè)首級控制點，這種控制網(wǎng)一般通過GPS靜態(tài)測量技術(shù)在等級控制網(wǎng)點基礎(chǔ)上加密次級控制網(wǎng)點，然后依據(jù)加密的控制點通過導線測量技術(shù)再加密圖根控制點，最后在控制點上架設(shè)全站儀測繪圖形，前提要求需有通視控制點，碎部點必須與測站通視，一個作業(yè)組一般要求3～4個人配合完成，比較費工費時。RTK技術(shù)測繪不僅可以不布設(shè)控制網(wǎng)，一般一個作業(yè)組2個人即可完成，速度快且精度高。

2　RTK技術(shù)測量原理及系統(tǒng)簡介

RTK(Real-time kinematic)實時動態(tài)差分法，是一種新的常用的GPS測量方法。它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結(jié)果，且達到厘米級的定位精度[1]。RTK測量系統(tǒng)由1個基準站和1個或多個流動站組成?；鶞收局饕℅PS接收機、數(shù)據(jù)發(fā)射電臺；流動站主要包括GPS接收機、數(shù)據(jù)接收電臺和手持控制器。RTK測量的基本思路是：在一個有已知坐標的參考點位上安置基準站接收機，連續(xù)接收所有可視GPS衛(wèi)星信號，并將測站坐標、觀測值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機工作狀態(tài)通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)送出去，流動站接收機在跟蹤GPS衛(wèi)星信號的同時接收來自基準站的數(shù)據(jù)并快速求解整周模糊度，再通過相對定位模型，實時地計算所在點相對基準站的三維坐標[2]。

3　RTK測圖實例

3.1測區(qū)概況

本次采用RTK技術(shù)完成某礦區(qū)地質(zhì)地形測量工作，測區(qū)位于河北省張家口市，東西寬400m，南北長2 800m，作業(yè)面積1.20km2。作業(yè)區(qū)山勢呈南北走向，區(qū)內(nèi)東側(cè)部分地形較為陡峭，陡坎較多。作業(yè)區(qū)海拔1 414.2～1 551.5m，最大高差137m，屬于高山地貌。由于常年受風雨侵蝕，區(qū)內(nèi)形成許多大小不等的沖溝。測區(qū)內(nèi)有零星的居民地，植被覆蓋密度不大。

3.2RTK技術(shù)外業(yè)工作內(nèi)容及質(zhì)量控制

(1) 已有控制點現(xiàn)場查看踏勘，保證控制點數(shù)量最少在4個以上，分布均勻， 能夠覆蓋整個測區(qū)。

(2) 基準站的布設(shè)?；鶞收军c位應(yīng)便于安置GPS接收設(shè)備和操作，視野開闊，遠離大功率的無線電發(fā)射源，并遠離高壓輸電線路，基準站附近不得有強烈干擾接收衛(wèi)星信號的物體，基準站的間距須考慮GPS電臺的功率和覆蓋能力，應(yīng)盡量布設(shè)在相對較高的位置，以獲得最大的數(shù)據(jù)通訊半徑。

(3) 基準站設(shè)置。在已知點架設(shè)好GPS接收機和天線，嚴格按要求連接好一切連線后，打開接收機，正確設(shè)置基準站坐標、數(shù)據(jù)單位、尺度因子、投影參數(shù)和接收機天線高等參數(shù)。待電臺指示燈顯示發(fā)出通訊信號后，流動站即可開展工作。

(4) 流動站工作。通過手持控制器建立項目，正確設(shè)置流動站對應(yīng)的儀器類型、電臺類型、電臺頻率、天線類型、數(shù)據(jù)端口、藍牙端口等參數(shù)。該參數(shù)必須與基準站及電臺相匹配，用已知點的坐標進行點校正，求定測區(qū)四參數(shù)及高程擬合。

(5) 地質(zhì)勘探線(點)探槽線(點)及鉆孔點放樣及測量。經(jīng)過點校正后，輸入地質(zhì)勘查人員提供該測區(qū)勘探線、探槽線、鉆孔點的設(shè)計坐標，用RTK內(nèi)置的放樣功能進行放樣，放樣后實時采集該放樣點平面位置坐標及高程。個別勘探點(探槽點)因地形限制而無法作業(yè)，高程根據(jù)地形圖生成等高線進行圖解。

(6) 地形測量。本項目測圖比例尺1∶2000，結(jié)合委托方要求及測區(qū)地形特征條件，重點測繪的地形碎部點如下：地質(zhì)點、道路、漏斗、溝渠、電力塔、山脊線、山溝線、坡腳線、坡坎、變坡位置、獨立有標志性地物等。碎部點采用RTK技術(shù)測量時，在測區(qū)中央地勢較高、衛(wèi)星條件較好、通信條件較好的地方設(shè)置RTK基站，各RTK統(tǒng)一設(shè)置測區(qū)坐標系統(tǒng)參數(shù)，RTK每次作業(yè)前后或作業(yè)間隙，均對基準站及相應(yīng)流動站的定位數(shù)據(jù)進行檢核，保持平面檢核精度＜5cm，高程精度＜10cm。

3.3RTK在地質(zhì)地形測量中的優(yōu)點

本次地質(zhì)地形測量投入RTK測量設(shè)備2臺套(1臺基準站，1臺流動站)，測量人員2名，16天時間圓滿完成測量任務(wù)，與常規(guī)測量方式比較RTK在地質(zhì)地形測量中有以下優(yōu)點：

(1) 作業(yè)效率高。RTK一次設(shè)站即可測完3km半徑測區(qū)，減少傳統(tǒng)測量所需控制點數(shù)量和測量儀器“搬站”次數(shù)；RTK流動站僅需1人操作，每個觀測點只需停留1～2s，就可完成作業(yè)，采用傳統(tǒng)測量方式一組需配合3人完成(觀測者、后視定向者、測站跑桿者)，每個測站點需觀測者照準目標后方可操作完成；結(jié)合以往作業(yè)經(jīng)驗，采用傳統(tǒng)測量方式(一個作業(yè)組)完成1.20km2地質(zhì)地形測量最少需35天，本次采用RTK技術(shù)測量16天即圓滿完成任務(wù)，大大提高了作業(yè)效率。

(2) 點位精度高，不會產(chǎn)生誤差積累。不同于全站儀等儀器存在多次“搬站”后誤差累積的狀況，只要滿足RTK基本工作條件，在一定作業(yè)半徑內(nèi)，RTK平面精度可達到±1cm+1ppm，高程精度達到±2cm+1ppm。

(3) 降低了作業(yè)條件要求，幾乎可以全天候作業(yè)。RTK技術(shù)不要求兩點間滿足光學通視條件限制，因此受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小[3]，幾乎可以全天候作業(yè)。

4　RTK在地質(zhì)地形測量的不足及解決方法

(1) 受衛(wèi)星和天氣影響。在白天正午，受電離層干擾比較大，因此在共用衛(wèi)星數(shù)量比較少的情況下(不足5顆)，初始化時間較長，有時一直為浮點解，無法獲得固定解。建議多做經(jīng)驗總結(jié)，合理安排時間，對電離層干擾比較大時間段，提前做好圖根控制，采用全站儀配合進行測量。

(2) 數(shù)據(jù)傳輸受干擾。RTK技術(shù)數(shù)據(jù)連接傳輸容易受到山體、高大建筑和各種高頻信號源的干擾，因此，在傳輸過程中，由于信號減弱，作業(yè)精度及半徑得不到保證。建議把基準站布設(shè)在測區(qū)中間。

(3) 初始化的能力和所需時間問題。采用RTK作業(yè)時有時需要重新初始化，在初始化過程中受衛(wèi)星信號失鎖等因素的影響有時時間較長。建議盡量選用雙頻信號，初始化能力較強的儀器設(shè)備。

(4) 高程擬合問題。RTK在進行點校正求定測區(qū)四參數(shù)及高程擬合，盡量選用數(shù)量較多，分布均勻，精度較高的已知控制點。建議在條件允許情況下，最好在測區(qū)選擇7個以上控制點，高程擬合參數(shù)類型為曲面擬合進行點校正，不建議采用兩點求轉(zhuǎn)換參數(shù)去測量高程。

(5) RTK測量必須做到“機到人到”進行測量，在無植被覆蓋山體陡峭地區(qū)，建議提前做好圖根控制，選用免棱鏡全站儀配合進行測量。

5　結(jié)語

RTK測量技術(shù)是空間定位技術(shù)中一個新的里程碑，該技術(shù)也在各行業(yè)得到廣泛的使用。尤其是在地質(zhì)地形測繪工作中，有效彌補了傳統(tǒng)測量方式的不足，極大地提高了工作效率，降低了勞動強度。伴隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，RTK技術(shù)將會不斷地提升和改進，該技術(shù)的功能和作用將會更進一步完善和提高，在地質(zhì)測繪及其他領(lǐng)域中將會得到更加廣泛的應(yīng)用。

[1]國家測繪地理信息局職業(yè)技能鑒定指導中心.測繪綜合能力(注冊測繪師輔導教材)[M].北京:測繪出版社,2015.

[2]高紹偉,楊奎生.GPS與控制測量[M].北京:測繪出版社,2011.

[3]白立舜,張宏偉,聶敏莉.GPS PPK技術(shù)和GPS RTK技術(shù)在包頭市第二次土地調(diào)查中的應(yīng)用與對比分析[J].測繪通報,2013 (7):53-57,60.

Application of RTK Technology in Geological and Topographical Survey

QUAN Cheng-long
(Sinoma Geological Engineering Explortaion Academy Co., Ltd., Beijing 100102, China)

With the continuous development of the society, the application of RTK survey technology is used more and more widely, involves in various industries. This paper briefly introduces the RTK survey principle and system, details the RTK technology in geological and topographic survey operation process and the advantages and disadvantages in the survey, and puts forward solutions to shortcomings.

RTK; base station; mobile station; geological and topographical survey

TP216

A

1007-9386(2016)03-0056-02

2016-05-26