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摘要：通过对GPS RTK技术的工作原理和影响GPS RTK 技术定位精度的因素进行分析，阐述GPS RTK技术的优越性。在矿区测量实际应用中，与常规的观测方法比较，GPS RTK技术具有集成、自动化程度高的特点，在观测质量和观测时间上，具有极大的优越性。
关键词：GPS RTK；矿区测量；集成系统；自动化
1.概要
RTK(Real-timekinematic)实时动态差分法，是一种新的常用的GPS测量方法。以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK技术是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑。它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。目前，随着GPS RTK技术的不断发展和成熟，已经广泛应用于测绘的各个行业。GPS RTK技术有作业效率高、定位精度高、作业自动化、集成化程度高、作业条件要求低、操作简便，容易使用，数据处理能力强等优点，具有很强的应用性。
2 影响GPS RTK测量精度的主要因素
2．1 基準站的选择
基准站的选择是GPS RTK测量的重要环节。要成功实现GPS RTK测量，选择合适的站点来安置基准站系统是十分必要的。如果基准站位置选择不好，流动站就无法收到基准站的电台信号，GPS RTK系统就不能正常工作。另外，在GPS RTK测量中，流动站随着和基准站间的距离的不断增加，初始化时间会延长，定位精度会降低。架设基站时，应注意严格按说明书操作，在山区作业应选择在地形稳固，高程较高，周围通视较好的地方。在城镇测量，应选择在高大安全的楼顶平台架设。
2．2 转换参数
GPS RTK测量的坐标系统是WGS-84系统。而实际工作中使用的坐标系统一般为1954北京坐标系。2个坐标系由于椭球体定位的参数不同，在坐标上有很大的差异。有的矿区可能差到几百米，而且还存在着方向的旋转。因此，在具体作业时，应先测定工作矿区的整个矿区的基准转换参数。在GPS RTK测量过程中，基准转换参数对GPS RTK测量成果的精度影响非常大，如果基准参数误差较大，则无论观测的效果多么好，其定位的误差仍然会很大，甚至达不到地质技术人员对测量成果的使用要求。
2．3 观测时间的选择
GPS测量是利用接收机接收卫星播发的信息来确定点的三维坐标。测量结果的误差来源于GPS卫星、卫星信号的传播过程和地面接收设备。在这些误差来源中，来自GPS卫星和卫星信号传播过程中的误差，GPS用户是无法来消除的。用户使用的只有GPS接收机，因此在实际工作中，作好卫星星历预报，避开不利的观测时段(当卫星系统位置对美国是最佳的时候)，保证观测时GPS接收机的PDOD值小于6，这对保证GPS的定位精度、减小GPS的误差也很重要。
2．4 仪器设备和设备使用者的影响
由于GPS RTK测量设备的不同，仪器性能和抗干扰能力等因素也直接影响GPS RTK的测量精度。另外，由于设备使用者的素质不同，作业时，作业人员的技术水平、工作经验和处理问题的方法、使用软件系统的熟练程度，也直接影响GPS RTK的定位精度。因此，在实际观测前，要进行测量人员的技术培训，以提高实际工作效率。
3 GPS RTK技术在矿区各项测量工作中应用
3．1 GPS RTK技术在矿区地形控制测量中的应用
常规控制测量无论是三角测量还是导线测量，都要求控制点之间相互通视，作业时费工费时，而且精度不均匀，外业中不知道测量成果的精度。GPS静态、快速静态相对定位测量无需控制点之间通视，就能够高精度的进行各种控制测量，但是需要事后进行数据处理，不能实时定位并知道定位精度，内业处理后发现精度不符合要求必须返工测量。而用RTK技术进行控制测量既能实时知道定位结果，又能实时知道定位精度，这样可以大大提高作业效率。应用GPS RTK技术进行实时定位可达厘米级的精度。因此，除了高精度的控制测量仍采用GPS静态相对定位技术之外，GPS RTK技术运用于矿区的控制网加密和布设图根控制电的布设，不但测量精度能够达到规范的要求，而且快捷
方便，省时省力。
3．2 GPS RTK技术在矿区地形测绘中的应用
地形测图一般是首先根据控制点加密图根控制点，然后在控制点和图根控制点上用经纬仪测图法或平板仪测图法测绘地形图。近几年虽然发展到用全站仪和电子手簿采用地物编码的方法，利用测图软件测绘地形图。但都要求测站点与被测的周围地物地貌等碎部点之间通视，而且至少要求2～3人在上操作。而采用GPS RTK技术进行测图时，仅需要1人背着仪器在要测量的碎部点上呆1-2s并同时输人特征代码，通过电子手簿或便携机记录，在点位精度合乎要求的情况下，把1个区域内的地形地物点位测定后回到室内或在野外，由专业测图软件就可以输出所要求的地形图。用GPS RTK技术测定碎部点时，不要求点间相互通视，而且仅需1人操作，便可完成测图工作，大大提高了测图的工作效率。
3.3 GPS RTK技术在矿区工程测量中的应用
矿区的工程测量工作一直是工作的重要内容，也是一直困扰着的难题。因为，工作区域大多是山地和高山地，森林覆盖较密，国家控制点密度较稀，通视条件较差。而且大部分地区都是作普查工作，没有进一步加密测量控制网。在这些地区使用常规仪器开展工程测量工作，还要求与国家网联测，使用1954年北京坐标系是很困难的。不但需要投入大量的人力和物力，还很难做到。但是如果使用GPS RTK技术那就十分容易。只要在矿区找到国家的控制点，用GPS RTK直接观测后求取整个矿区的基准转换参数。在进行矿区工程测量时，使用基准转换参数，在矿区的1个已知点上安置1台GPS接收机作为基准站，流动站则仅需1人背着仪器，在待测的各种工程位置上滞留1-2min，甚至更短的时间，并同时输入工程编号，通过电子手簿或便携微机记录。就可以测量出该工程点的坐标和高程。同时还可以根据各种不同的工程定位精度要求的不同，现场确定测定的工程的定位精度是否满足规范的要求。
4 GPS RTK的技术优势
4．1 外界因素影响小。作业条件要求低
GPS RTK技术不受季节、气候、成像等因素的影响，可全天候进行野外测量工作；定位点2点间不要求满足光学通视，只要求满足“电磁波”通视，因此，和传统的测量方法相比，GPS RTK技术受通视、能见度等因素的影响和限制较小，在传统测量不易进行工作的复杂地区，只要满足GPS RTK测量的基本条件，它都能轻轻松松地进行快速定位和工程点放样。在一般的地形地势下，高质量的RTK设站1次即可测完4km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，仅需1人操作，在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了劳动效率。
4．2 测量精度高，误差相互独立、不累计、不传递
在RTK作业模式下，只要能够满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内(一般为4km)，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。RTK技术当前的测量精度平面：±(10＋1×10-6D)mm；高程：±(20＋1×10-6D)mm 。而传统的作业方法在进行测量时要逐级进行设站，造成误差也随着传递和累计，而采用GPS RTK进行测量时由于精度比较均匀，误差是相互独立的，不会积累，也不存在传递。
4．3 携带方便。操作简单
一般的GPS RTK系统的流动站的设备体积都比较小，且重量轻，特别适合在通行不便的山区携带。只要在设站时进行简单的设置，就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。GPS RTK手簿使用方便，数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，而且一般的测量人员参照说明书都可以尽快熟练掌握，并能方便快捷地与计算机、其它测量仪器通信。
4．4 集成化、自动化程度高、数据处理能力强
由于GPS RTK系统内集成了大量的测量和放样功能，可胜任各种测绘内、外业，工作十分方便。观测过程中，卫星数、PDOD (点位精度衰减因子)值、点位精度情况等均在手簿上显示出来，一目了然。测量坐标、高程随时可以调出使用。数据输入、存储、处理、转换、输出能力特别强，能方便的和计算机连接和通讯。流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少。GPS RTK集成化构成，节约了工作时间，提高了工作效率，减少各种人为的观测误差，保证了作业精度。
4．5 作业周期短，工作效率高
GPS RTK流动站的测量工作，只需1个人操作，而且几秒钟即可完成1个点的测量工作，作业速度非常快，大大节省了工作时间和生产费用，提高了工作效率。
5 结语
与传统的观测方法比较，RTK技术具有集成化、自动化高的特点，适应矿区测量动态和经常化的特点。随着科学技术的不断发展，RTK技术已由传统的1+1或1+2发展到了广域差分系统WADG—PS，有些城市建立起CORS系统，这就扩大了RTK的测量范围，在数据传输方面也有了长足的进展，由原先的电台传输发展到现在的GPRS和GSM网络传输，提高了数据的传输效率和范围。在仪器方面，现在的仪器不仅精度高而且比传统的更简洁、更容易操作。
参考文献：
[1]程广博 GPS—RTK在矿山测量中的应用[J]．山东煤炭科技，2009，1
[2]蔡文惠．RTK技术在矿山测量中的应用及精度分析[J]．水利采煤与管道运输，2009，3
[3]罗菲，邵金强 RTK技术在公路测量中的综合应用[J]．地矿测绘，2006，22
关键词：GPS RTK；矿区测量；集成系统；自动化
1.概要
RTK(Real-timekinematic)实时动态差分法，是一种新的常用的GPS测量方法。以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK技术是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑。它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。目前，随着GPS RTK技术的不断发展和成熟，已经广泛应用于测绘的各个行业。GPS RTK技术有作业效率高、定位精度高、作业自动化、集成化程度高、作业条件要求低、操作简便，容易使用，数据处理能力强等优点，具有很强的应用性。
2 影响GPS RTK测量精度的主要因素
2．1 基準站的选择
基准站的选择是GPS RTK测量的重要环节。要成功实现GPS RTK测量，选择合适的站点来安置基准站系统是十分必要的。如果基准站位置选择不好，流动站就无法收到基准站的电台信号，GPS RTK系统就不能正常工作。另外，在GPS RTK测量中，流动站随着和基准站间的距离的不断增加，初始化时间会延长，定位精度会降低。架设基站时，应注意严格按说明书操作，在山区作业应选择在地形稳固，高程较高，周围通视较好的地方。在城镇测量，应选择在高大安全的楼顶平台架设。
2．2 转换参数
GPS RTK测量的坐标系统是WGS-84系统。而实际工作中使用的坐标系统一般为1954北京坐标系。2个坐标系由于椭球体定位的参数不同，在坐标上有很大的差异。有的矿区可能差到几百米，而且还存在着方向的旋转。因此，在具体作业时，应先测定工作矿区的整个矿区的基准转换参数。在GPS RTK测量过程中，基准转换参数对GPS RTK测量成果的精度影响非常大，如果基准参数误差较大，则无论观测的效果多么好，其定位的误差仍然会很大，甚至达不到地质技术人员对测量成果的使用要求。
2．3 观测时间的选择
GPS测量是利用接收机接收卫星播发的信息来确定点的三维坐标。测量结果的误差来源于GPS卫星、卫星信号的传播过程和地面接收设备。在这些误差来源中，来自GPS卫星和卫星信号传播过程中的误差，GPS用户是无法来消除的。用户使用的只有GPS接收机，因此在实际工作中，作好卫星星历预报，避开不利的观测时段(当卫星系统位置对美国是最佳的时候)，保证观测时GPS接收机的PDOD值小于6，这对保证GPS的定位精度、减小GPS的误差也很重要。
2．4 仪器设备和设备使用者的影响
由于GPS RTK测量设备的不同，仪器性能和抗干扰能力等因素也直接影响GPS RTK的测量精度。另外，由于设备使用者的素质不同，作业时，作业人员的技术水平、工作经验和处理问题的方法、使用软件系统的熟练程度，也直接影响GPS RTK的定位精度。因此，在实际观测前，要进行测量人员的技术培训，以提高实际工作效率。
3 GPS RTK技术在矿区各项测量工作中应用
3．1 GPS RTK技术在矿区地形控制测量中的应用
常规控制测量无论是三角测量还是导线测量，都要求控制点之间相互通视，作业时费工费时，而且精度不均匀，外业中不知道测量成果的精度。GPS静态、快速静态相对定位测量无需控制点之间通视，就能够高精度的进行各种控制测量，但是需要事后进行数据处理，不能实时定位并知道定位精度，内业处理后发现精度不符合要求必须返工测量。而用RTK技术进行控制测量既能实时知道定位结果，又能实时知道定位精度，这样可以大大提高作业效率。应用GPS RTK技术进行实时定位可达厘米级的精度。因此，除了高精度的控制测量仍采用GPS静态相对定位技术之外，GPS RTK技术运用于矿区的控制网加密和布设图根控制电的布设，不但测量精度能够达到规范的要求，而且快捷
方便，省时省力。
3．2 GPS RTK技术在矿区地形测绘中的应用
地形测图一般是首先根据控制点加密图根控制点，然后在控制点和图根控制点上用经纬仪测图法或平板仪测图法测绘地形图。近几年虽然发展到用全站仪和电子手簿采用地物编码的方法，利用测图软件测绘地形图。但都要求测站点与被测的周围地物地貌等碎部点之间通视，而且至少要求2～3人在上操作。而采用GPS RTK技术进行测图时，仅需要1人背着仪器在要测量的碎部点上呆1-2s并同时输人特征代码，通过电子手簿或便携机记录，在点位精度合乎要求的情况下，把1个区域内的地形地物点位测定后回到室内或在野外，由专业测图软件就可以输出所要求的地形图。用GPS RTK技术测定碎部点时，不要求点间相互通视，而且仅需1人操作，便可完成测图工作，大大提高了测图的工作效率。
3.3 GPS RTK技术在矿区工程测量中的应用
矿区的工程测量工作一直是工作的重要内容，也是一直困扰着的难题。因为，工作区域大多是山地和高山地，森林覆盖较密，国家控制点密度较稀，通视条件较差。而且大部分地区都是作普查工作，没有进一步加密测量控制网。在这些地区使用常规仪器开展工程测量工作，还要求与国家网联测，使用1954年北京坐标系是很困难的。不但需要投入大量的人力和物力，还很难做到。但是如果使用GPS RTK技术那就十分容易。只要在矿区找到国家的控制点，用GPS RTK直接观测后求取整个矿区的基准转换参数。在进行矿区工程测量时，使用基准转换参数，在矿区的1个已知点上安置1台GPS接收机作为基准站，流动站则仅需1人背着仪器，在待测的各种工程位置上滞留1-2min，甚至更短的时间，并同时输入工程编号，通过电子手簿或便携微机记录。就可以测量出该工程点的坐标和高程。同时还可以根据各种不同的工程定位精度要求的不同，现场确定测定的工程的定位精度是否满足规范的要求。
4 GPS RTK的技术优势
4．1 外界因素影响小。作业条件要求低
GPS RTK技术不受季节、气候、成像等因素的影响，可全天候进行野外测量工作；定位点2点间不要求满足光学通视，只要求满足“电磁波”通视，因此，和传统的测量方法相比，GPS RTK技术受通视、能见度等因素的影响和限制较小，在传统测量不易进行工作的复杂地区，只要满足GPS RTK测量的基本条件，它都能轻轻松松地进行快速定位和工程点放样。在一般的地形地势下，高质量的RTK设站1次即可测完4km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，仅需1人操作，在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了劳动效率。
4．2 测量精度高，误差相互独立、不累计、不传递
在RTK作业模式下，只要能够满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内(一般为4km)，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。RTK技术当前的测量精度平面：±(10＋1×10-6D)mm；高程：±(20＋1×10-6D)mm 。而传统的作业方法在进行测量时要逐级进行设站，造成误差也随着传递和累计，而采用GPS RTK进行测量时由于精度比较均匀，误差是相互独立的，不会积累，也不存在传递。
4．3 携带方便。操作简单
一般的GPS RTK系统的流动站的设备体积都比较小，且重量轻，特别适合在通行不便的山区携带。只要在设站时进行简单的设置，就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。GPS RTK手簿使用方便，数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，而且一般的测量人员参照说明书都可以尽快熟练掌握，并能方便快捷地与计算机、其它测量仪器通信。
4．4 集成化、自动化程度高、数据处理能力强
由于GPS RTK系统内集成了大量的测量和放样功能，可胜任各种测绘内、外业，工作十分方便。观测过程中，卫星数、PDOD (点位精度衰减因子)值、点位精度情况等均在手簿上显示出来，一目了然。测量坐标、高程随时可以调出使用。数据输入、存储、处理、转换、输出能力特别强，能方便的和计算机连接和通讯。流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少。GPS RTK集成化构成，节约了工作时间，提高了工作效率，减少各种人为的观测误差，保证了作业精度。
4．5 作业周期短，工作效率高
GPS RTK流动站的测量工作，只需1个人操作，而且几秒钟即可完成1个点的测量工作，作业速度非常快，大大节省了工作时间和生产费用，提高了工作效率。
5 结语
与传统的观测方法比较，RTK技术具有集成化、自动化高的特点，适应矿区测量动态和经常化的特点。随着科学技术的不断发展，RTK技术已由传统的1+1或1+2发展到了广域差分系统WADG—PS，有些城市建立起CORS系统，这就扩大了RTK的测量范围，在数据传输方面也有了长足的进展，由原先的电台传输发展到现在的GPRS和GSM网络传输，提高了数据的传输效率和范围。在仪器方面，现在的仪器不仅精度高而且比传统的更简洁、更容易操作。
参考文献：
[1]程广博 GPS—RTK在矿山测量中的应用[J]．山东煤炭科技，2009，1
[2]蔡文惠．RTK技术在矿山测量中的应用及精度分析[J]．水利采煤与管道运输，2009，3
[3]罗菲，邵金强 RTK技术在公路测量中的综合应用[J]．地矿测绘，2006，22