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【摘 要】对GPS RTK测量系统进行了介绍，论述了GPS RTK测量的基本方法，探讨了GPS RTK在地形测量中的应用，得出了采用GPS RTK测量技术能提高测量精度和工作效率，减轻测量人员劳动强度的结论。
【关键词】地形测量；精度；可靠性检查；观测
On the application of GPS RTK in Topographic Survey
Shi Fu-te
（Shihezi City， Town and Country Planning Service Center （survey measuring stations） Shihezi Xinjiang 832000）
【Abstract】For GPS RTK measurement system was introduced， discussed the basic method of GPS RTK measurement， discusses the application of GPS RTK in Topographic Survey， obtained using GPS RTK measurement technology can improve the accuracy and efficiency， reduce labor intensity measurements conclusions.
【Key words】Topographic survey；Accuracy；Reliability checks；Observation
RTK技术又称载波相位动态实时差分技术，能够实时地提供测量点在指定坐标系中的三维坐标，并达到厘米级精度。GPS RTK技术日趋成熟 ，RTK测量系统在测绘单位也在逐步普及。沙湾县规划局对各个镇的房屋、道路等的详细规划 ，这些都需要精度高、实时性强的地形图作保障 ，当需要测量小范围地形图时 ，控制就成为影响成图速度的主要因素。而 GPS RTK技术的应用大大提高了工作效率 ，同时解决了工作中已知点不通视和长距离导线测量带来的误差问题。其定位精度能满足大比例尺地形图测绘的要求。它既可直接采集碎部点 ，亦可作图根控制点 ，并实时提供坐标数据。这样不仅提高了测量作业效率 ，降低了劳动强度 ，也节省了测量费用。
1. 沙湾县对各个镇地形图的测量仪器
采用的是南方公司生产的 9800天王星双频 RTK测量系统（2台套） 。其主要技术指标：静态平面精度±（5mm+1ppm） ，静态高程精度±（10mm + 2ppm） ，静态工作距离 60Km～80Km；RTK平面精度±（2cm+2ppm） ， RTK高程精度±（5cm+1 ppm） ，RTK最大工作距离15Km。
2. GPS RTK测量的基本方
2.1 RTK定位由1个基准站和1个或多个流动站组成。系统的显著特点是GPS测量技术与数据传输技术组合而成，其数据传输由无线数据链完成，数据链采用UHF频段 ，具有可靠、稳定和抗干扰能力的优点。但它的直达波很难穿透山、楼房的阻挡。
2.2 因此，基准站一般架设在已知点（平面坐标或高程已知）上，点位一般位于测区中间，视野开阔，周围无高大的树木、楼房等建筑物影响，远离强电磁波发射源和大面积水面，基准站与移动站之间尽可能保持一定相对高差，以利于无线电信号传输。如果事先没有确定地心坐标（WGS-84）与当地坐标系的转换参数 ，也可以将基准站架设在符合上述条件的未知点上。
2.3 流动站依次设置在待测点上观测。基准站和流动站同时接收卫星信号。基准站通过连接的电台将测站坐标、伪距观测值、载波相位观测值、卫星跟踪状态和接收机工作状态发送给流动站 ，流动站接收该信息后与卫星信息进行实时差分平差处理，实时得到流动站的三维坐标及其观测精度信息。
2.4 求解平面转换参数，至少要联测2个平面坐标点，求解高程转换参数则需要联测3个高程点。为了提高地心坐标系与当地坐标系数学模型的拟合程度，进而提高待测点的精度，通常要联测尽可能多的已知点。转换参数的求得通常有2种方法：（1）充分利用已有GPS控制网资料，将多个已知点的地心坐标与相应的当地坐标输入电子手簿中，基准站架设在已知点上实地虚拟联测，解算出转换参数。（2）基准站架设在已知点或未知点上，流动站依次测量各
已知点的地心坐标，将各已知点所对应的当地坐标系的平面坐标和高程输入手簿中进行点校正，淘汰校正残差比较大的已知点，从而解算出两坐标系之间的转换参数。
3. 用 RTK进行地形测量
3.1 定位精度和可靠性检查。
在系统设置及初始化完成进行测量之前，要进行必要的测量检核，以便确保基站设置正确，测量数据可靠。常用的检核方法有几个方面：1）用已知点检核比较，即用RTK测量一些控制点的坐标，把它与已知坐标进行比较检核，发现问题及时采取措施改正。经过实践表明，这种方法比较可靠。2）重测比较，设置完成后先测几个固定点坐标，如果测区已有RTK点，即重测已有RTK点坐标进行比较；如果没有，可重新设置仪器，重测刚才测过的RTK点进行比较，同时可用全站仪测量各测点间的距离和高差，用距离反算和高差较差来检核成果的精度。
3.2 图根控制测量。
在建筑密集、遮挡严重等GPS信号较弱的地区布设图根点，以便用全站仪进行测图。考虑测图及检核的需要，一般选择能够通视的3个图根点为1个点组进行测量。测量时，利用对中杆将流动站天线安置在图根点上，并用简易支架稳定整平对中杆上的气泡。打开主机电源及手簿开关，待出现Fix解时记录观测结果。外业观测结束后，把观测结果传入计算机编辑成图根控制点成果表。
3.3 碎部点测量。
（1）对碎部点的测量，手持安置流动站天线的对中杆在碎部点上即可。RTK在空旷的地方采集速度较快 ，一般几秒钟内可达到固定解，完成1个点的采集工作。用RTK直接测量地形特征点，由于RTK采集的数据转入数字成图软件后，所有的测量点均为高程点，所以采集时要一边画草图，按碎部点序号记录。到内业时，先把观测数据文件转换成成图系统需要的数据格式文件，然后，在数字成图系统中依据展绘的点位，用相应的线型或符号绘制地形图。
（2）对地物点的采集，根据数字成图系统的特点，在一定范围内最好按地物分类测量。比如测一条水渠，先按顺序把它测完整后再测另一种地物，这样便于画草图、记顺序号，内业编辑也更方便。对于一些圆形地物，如电信杆等，，可沿线路走向，把RTK天线分别紧贴电杆前后，采集两点坐标或量取偏心距，内业时把两点连线再取中点或利用偏心距改正即可得到电杆的实际位置。
（3）用RTK直接测量地物及地形点，在开阔地有很大的优势；但在另外一些地方也有它的局限性：对建筑物无法直接测量屋角坐标，在地形起伏高差较大的山区或树木较密的林区，GPS卫星信号被阻挡机会较多，RTK数据链传输也受到极大的干扰，这样要等较长的时间才能达到固定解，严重影响作业精度和速度。对这些地区 ，一般用RTK在稍开阔的地方测一些点作为图根点，再用全站仪采集碎部点坐标，这样可以提高成图速度。
4. 结语
GPS RTK测量技术各观测值都是独立观测，能达到较高的定位精度（定位精度可达厘米级），既可以实时提供点位坐标和高程，又可实时知道测量点位精度，极大地提高了工作效率。全球定位系统能较好地完成大面积地形测量。特别是在因气候条件差，常规测量仪器难于完成的作业区域，通过GPS RTK模式测绘，提高了测量精度，大大减轻了测量人员的内、外业劳动强度。
参考文献
[1] 胡文玉主编。GPS 2RTK技术在道路放线中的应用[J]。山西建筑.
[文章编号]1006-7619（2014）01-06-003
[作者简介] 施福特，男，汉族，职称：助理工程师，工作单位：石河子市勘察测量站。
【关键词】地形测量；精度；可靠性检查；观测
On the application of GPS RTK in Topographic Survey
Shi Fu-te
（Shihezi City， Town and Country Planning Service Center （survey measuring stations） Shihezi Xinjiang 832000）
【Abstract】For GPS RTK measurement system was introduced， discussed the basic method of GPS RTK measurement， discusses the application of GPS RTK in Topographic Survey， obtained using GPS RTK measurement technology can improve the accuracy and efficiency， reduce labor intensity measurements conclusions.
【Key words】Topographic survey；Accuracy；Reliability checks；Observation
RTK技术又称载波相位动态实时差分技术，能够实时地提供测量点在指定坐标系中的三维坐标，并达到厘米级精度。GPS RTK技术日趋成熟 ，RTK测量系统在测绘单位也在逐步普及。沙湾县规划局对各个镇的房屋、道路等的详细规划 ，这些都需要精度高、实时性强的地形图作保障 ，当需要测量小范围地形图时 ，控制就成为影响成图速度的主要因素。而 GPS RTK技术的应用大大提高了工作效率 ，同时解决了工作中已知点不通视和长距离导线测量带来的误差问题。其定位精度能满足大比例尺地形图测绘的要求。它既可直接采集碎部点 ，亦可作图根控制点 ，并实时提供坐标数据。这样不仅提高了测量作业效率 ，降低了劳动强度 ，也节省了测量费用。
1. 沙湾县对各个镇地形图的测量仪器
采用的是南方公司生产的 9800天王星双频 RTK测量系统（2台套） 。其主要技术指标：静态平面精度±（5mm+1ppm） ，静态高程精度±（10mm + 2ppm） ，静态工作距离 60Km～80Km；RTK平面精度±（2cm+2ppm） ， RTK高程精度±（5cm+1 ppm） ，RTK最大工作距离15Km。
2. GPS RTK测量的基本方
2.1 RTK定位由1个基准站和1个或多个流动站组成。系统的显著特点是GPS测量技术与数据传输技术组合而成，其数据传输由无线数据链完成，数据链采用UHF频段 ，具有可靠、稳定和抗干扰能力的优点。但它的直达波很难穿透山、楼房的阻挡。
2.2 因此，基准站一般架设在已知点（平面坐标或高程已知）上，点位一般位于测区中间，视野开阔，周围无高大的树木、楼房等建筑物影响，远离强电磁波发射源和大面积水面，基准站与移动站之间尽可能保持一定相对高差，以利于无线电信号传输。如果事先没有确定地心坐标（WGS-84）与当地坐标系的转换参数 ，也可以将基准站架设在符合上述条件的未知点上。
2.3 流动站依次设置在待测点上观测。基准站和流动站同时接收卫星信号。基准站通过连接的电台将测站坐标、伪距观测值、载波相位观测值、卫星跟踪状态和接收机工作状态发送给流动站 ，流动站接收该信息后与卫星信息进行实时差分平差处理，实时得到流动站的三维坐标及其观测精度信息。
2.4 求解平面转换参数，至少要联测2个平面坐标点，求解高程转换参数则需要联测3个高程点。为了提高地心坐标系与当地坐标系数学模型的拟合程度，进而提高待测点的精度，通常要联测尽可能多的已知点。转换参数的求得通常有2种方法：（1）充分利用已有GPS控制网资料，将多个已知点的地心坐标与相应的当地坐标输入电子手簿中，基准站架设在已知点上实地虚拟联测，解算出转换参数。（2）基准站架设在已知点或未知点上，流动站依次测量各
已知点的地心坐标，将各已知点所对应的当地坐标系的平面坐标和高程输入手簿中进行点校正，淘汰校正残差比较大的已知点，从而解算出两坐标系之间的转换参数。
3. 用 RTK进行地形测量
3.1 定位精度和可靠性检查。
在系统设置及初始化完成进行测量之前，要进行必要的测量检核，以便确保基站设置正确，测量数据可靠。常用的检核方法有几个方面：1）用已知点检核比较，即用RTK测量一些控制点的坐标，把它与已知坐标进行比较检核，发现问题及时采取措施改正。经过实践表明，这种方法比较可靠。2）重测比较，设置完成后先测几个固定点坐标，如果测区已有RTK点，即重测已有RTK点坐标进行比较；如果没有，可重新设置仪器，重测刚才测过的RTK点进行比较，同时可用全站仪测量各测点间的距离和高差，用距离反算和高差较差来检核成果的精度。
3.2 图根控制测量。
在建筑密集、遮挡严重等GPS信号较弱的地区布设图根点，以便用全站仪进行测图。考虑测图及检核的需要，一般选择能够通视的3个图根点为1个点组进行测量。测量时，利用对中杆将流动站天线安置在图根点上，并用简易支架稳定整平对中杆上的气泡。打开主机电源及手簿开关，待出现Fix解时记录观测结果。外业观测结束后，把观测结果传入计算机编辑成图根控制点成果表。
3.3 碎部点测量。
（1）对碎部点的测量，手持安置流动站天线的对中杆在碎部点上即可。RTK在空旷的地方采集速度较快 ，一般几秒钟内可达到固定解，完成1个点的采集工作。用RTK直接测量地形特征点，由于RTK采集的数据转入数字成图软件后，所有的测量点均为高程点，所以采集时要一边画草图，按碎部点序号记录。到内业时，先把观测数据文件转换成成图系统需要的数据格式文件，然后，在数字成图系统中依据展绘的点位，用相应的线型或符号绘制地形图。
（2）对地物点的采集，根据数字成图系统的特点，在一定范围内最好按地物分类测量。比如测一条水渠，先按顺序把它测完整后再测另一种地物，这样便于画草图、记顺序号，内业编辑也更方便。对于一些圆形地物，如电信杆等，，可沿线路走向，把RTK天线分别紧贴电杆前后，采集两点坐标或量取偏心距，内业时把两点连线再取中点或利用偏心距改正即可得到电杆的实际位置。
（3）用RTK直接测量地物及地形点，在开阔地有很大的优势；但在另外一些地方也有它的局限性：对建筑物无法直接测量屋角坐标，在地形起伏高差较大的山区或树木较密的林区，GPS卫星信号被阻挡机会较多，RTK数据链传输也受到极大的干扰，这样要等较长的时间才能达到固定解，严重影响作业精度和速度。对这些地区 ，一般用RTK在稍开阔的地方测一些点作为图根点，再用全站仪采集碎部点坐标，这样可以提高成图速度。
4. 结语
GPS RTK测量技术各观测值都是独立观测，能达到较高的定位精度（定位精度可达厘米级），既可以实时提供点位坐标和高程，又可实时知道测量点位精度，极大地提高了工作效率。全球定位系统能较好地完成大面积地形测量。特别是在因气候条件差，常规测量仪器难于完成的作业区域，通过GPS RTK模式测绘，提高了测量精度，大大减轻了测量人员的内、外业劳动强度。
参考文献
[1] 胡文玉主编。GPS 2RTK技术在道路放线中的应用[J]。山西建筑.
[文章编号]1006-7619（2014）01-06-003
[作者简介] 施福特，男，汉族，职称：助理工程师，工作单位：石河子市勘察测量站。