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摘要：文章介绍了RTK定位技术的运用原理，再结合笔者在测绘工作中的施工案例为资料依据，系统地分析了当前RTK定位技术在水利测绘工程中实践性，借此，希望能给大家带来一定的借鉴作用。
关键词:水利工程, RTK技术, 河道测量, 断面测量
Abstract: this paper introduces the principle of using the gps-rtk positioning technology, combined with the author in surveying and mapping work of construction case for material, the basis of the analysis of the current system of the gps-rtk positioning technology in water conservancy in surveying and mapping engineering practice, take this, the hope can bring you a reference.
Keywords: water conservancy project, RTK technology, river measurement, section measurement
中图分类号：F407.9文献标识码：A文章编号：
引言
随着现代空间技术、信息技术特别是计算机技术的飞速发展，测绘科技发生了革命性的变化。RTK定位技术逐渐得到广泛的应用。其优势(操作简便、定位精度高、不受天气与通视条件的限制)等优点，是测绘行业必不可少的重要部分。
1 GPS—RTK技术测量的特点
定位精度高
RTK测量标称精度可达到:1cm +1ppm(平面) ,2cm+1ppm(高程) 。
(2)快速提供三维坐标
RTK通过实时处理2s内即可测得三维坐标,测站之间无需通视,是相互独立的观测值,不存在误差积累传播。
(3)作业距离远、操作简便、效率高
作业半径能达到15km。RTK技术的自动化程度高,观测人员主要是摆好基准站,然后进行流动站工作,而其它观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。如采用1+ 2配置,即1台基站,2台移动站,2个测量小组可以同时施测,可减轻现场测量人员的劳动强度,提高工作效率。
2 RTK定位技术的工作原理
RTK 定位技术是基于实时载波相位差分的实时动态定位技术。在RTK 作业模式下,基准站除了采集卫星数据外,还要通过数据链将其观测值和站点坐标信息一起传送给流动站。流动站在采集卫星数据的同时,还要接收来自基准站的数据链,并在系统内对采集和接收的两组数据,进行实时载波相位差分处理,得出定位结果。
RTK又可细分为修正法和差分法: 修正法是将基准站的载波相位修正值发送给流动站,改正流动站接受到的载波相位,流动站再求解坐标,也称准RTK; 差分法是将基准站采集到的载波相位,发送给流动站,再由流动站求差解算坐标,又称真正的RTK。
3 测量误差
同仪器和GPS卫星有关的误差包括天线相位中心变化、轨道误差、中误差、观测误差等。同信号传播有关的误差包括电离层误差、对流层误差、多路径效应、信号干扰等。对固定基准站而言,同仪器和GPS 卫星有关的误差可通过各种校正方法予以削弱,同信号传播有关的误差将随移动站)基准站距离的增加而加大,所以RTK 的有效作业半径是有限的(一般为10km内)。
4实例分析
工程概况
我勘测队对本地区某河进行了17.2km、宽400m、比例尺1：1000带状地形图及纵横断面图测绘任务。地势西高东低,高差约15m。因为测区内自上而下有一系列四等三角点,从平面分布上可以满足本次工程需要且经现场勘察保存完好,可以作为本工程首级控制的平面控制点所用。
（2）仪器使用
在本工程中图根控制与地形数据采集均使用南方灵锐S82系列仪器。
（3)图根控制点的测量
基准站设置完毕,流动站准备完毕后开始进入碎部点测量功能,进行图根点三维坐标采集,为使成果更精确, 用三脚架代替对中杆进行严格对中,严格量取天线高。在采集点上尽量延长时间(一般3min- 5min),使RTK的固定状态稳定,测回设置10次,再存储数据,输入点名、天线高,图根点编号前带A,B,C,D,即A1....AN。图根控制点相对于图根起算点的中误差不得大于图上的0.1mm,高程中误差不得大于基本等高距的1/10。全区共布设埋石图根点158个，精度分析情况见表1。（两组数据）
（检核结果表明: 模型校正点水平残差在0.002- 0.026之间,高程残差在0.002-0.021之间,可以说转换参数拟合精度还是比较高的。用高精度红外测距仪检查9条图根点边长。）
（检查结果表明: 检查较差在0.001-0.011之间, 边长相对误差在1/17000-1/192000之间,满足图根边长相对中误差的要求,可以作为工程测量放样的起算数据,）
通过两组的测绘数据表明：只要建模点位分布均匀,密度始终,必要时适当增加高程拟合点,RTK观测的高程也可以达到较高精度。
（4）河道带状图测量
RTK测图步骤如下:在基站架设、校正系统等工作完毕后,即可进行地形数据的测量,选择测量目标点测量(或者按字母键“A”) , 当PDA手簿测量界面状态栏为固定状态时即可以开始测点,按PDA手簿“回车键”存储当前点坐标(坐标存储在我们新建的文件夹中),默认点名为上一个工作文件点号名加1,测量时可以根据需要随时输入实际的点名,输入天线高(一般为2m)。
PDA手簿测量界面有圆形和三角形两种显示方式,当天线位置静止不动,或移动的范围小于2cm时,则以圆形表示;当天线移动的时候,显示位置为三角形,三角形的锐角方向为移动方向。继续存点时,点名将自动累加(可以改名存储)。当所有的点采集完毕后,点击工程退出程序关机即可。
（5）河道断面测量
首先在室内将垂直于轴线的各断面线首尾断点坐标输入至GPS手簿, 在外业时,测量工作以河道为界分两组进行,每组两人,一人记录、另一人持GPS移动站测量河道断面, 并负责将地形變化之处告知记录员。使用手簿中的“线放样”功能,将断面的“起点”及“终点”分别输入。然后沿断面线方向,将变化的各个地形点测出,并做好记录工作。
遇到河边位置,我们采用读“起始距”,探水深的方法进行,部分水面较宽河道,使用测深仪得出河底高程。工程结束后,用全站仪抽查10%的断面结果来看,RTK定位技术测量断面数据完全满足工程需要。
5RTK技术的缺点
通过本次的工程测量，我们工作人员总结出了一些看法，虽然RTK技术是最新测量技术，可是也存在一些缺点。比如：在河道测量过程中, RTK技术受卫星状况及周围环境的影响,卫星信号受到遮挡,一般不能得到坐标成果或容易产生假值。
还有RTK的高程精度低,对于高等级的控制测量不能采用RTK高程, 应该采用水准测量,而对于图根控制测量及地形测量高程精度可以满足要求。在本工程中,高程精度的控制是通过增加拟合高程控制点的方法来实现的。
6结论
总之，RTK技术作为现代工程测量中最先进的技术之一，以它的高效率、高精度、全天侯、无需通视、自动化程度高等特点，已经在工程实践中得到了广泛的应用。我们有理由相信RTK技术在未来的工程测量领域有着更为广阔的发展前景。
参考文献:
[ 1] SL197-97, 水利水电工程测量规范[ S] .
[ 2] GB/ T 7929- 1995, 1B500 1B1000 1B2000 地形图图式[ S] .
[ 3] GB/ T 18314- 2001, 全球定位系统( GPS) 测量规范[ S] .
[ 4] 刘基余. 全球定位系统原理及其应用[M ] . 北京: 北京测绘出版社, 1999.
关键词:水利工程, RTK技术, 河道测量, 断面测量
Abstract: this paper introduces the principle of using the gps-rtk positioning technology, combined with the author in surveying and mapping work of construction case for material, the basis of the analysis of the current system of the gps-rtk positioning technology in water conservancy in surveying and mapping engineering practice, take this, the hope can bring you a reference.
Keywords: water conservancy project, RTK technology, river measurement, section measurement
中图分类号：F407.9文献标识码：A文章编号：
引言
随着现代空间技术、信息技术特别是计算机技术的飞速发展，测绘科技发生了革命性的变化。RTK定位技术逐渐得到广泛的应用。其优势(操作简便、定位精度高、不受天气与通视条件的限制)等优点，是测绘行业必不可少的重要部分。
1 GPS—RTK技术测量的特点
定位精度高
RTK测量标称精度可达到:1cm +1ppm(平面) ,2cm+1ppm(高程) 。
(2)快速提供三维坐标
RTK通过实时处理2s内即可测得三维坐标,测站之间无需通视,是相互独立的观测值,不存在误差积累传播。
(3)作业距离远、操作简便、效率高
作业半径能达到15km。RTK技术的自动化程度高,观测人员主要是摆好基准站,然后进行流动站工作,而其它观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。如采用1+ 2配置,即1台基站,2台移动站,2个测量小组可以同时施测,可减轻现场测量人员的劳动强度,提高工作效率。
2 RTK定位技术的工作原理
RTK 定位技术是基于实时载波相位差分的实时动态定位技术。在RTK 作业模式下,基准站除了采集卫星数据外,还要通过数据链将其观测值和站点坐标信息一起传送给流动站。流动站在采集卫星数据的同时,还要接收来自基准站的数据链,并在系统内对采集和接收的两组数据,进行实时载波相位差分处理,得出定位结果。
RTK又可细分为修正法和差分法: 修正法是将基准站的载波相位修正值发送给流动站,改正流动站接受到的载波相位,流动站再求解坐标,也称准RTK; 差分法是将基准站采集到的载波相位,发送给流动站,再由流动站求差解算坐标,又称真正的RTK。
3 测量误差
同仪器和GPS卫星有关的误差包括天线相位中心变化、轨道误差、中误差、观测误差等。同信号传播有关的误差包括电离层误差、对流层误差、多路径效应、信号干扰等。对固定基准站而言,同仪器和GPS 卫星有关的误差可通过各种校正方法予以削弱,同信号传播有关的误差将随移动站)基准站距离的增加而加大,所以RTK 的有效作业半径是有限的(一般为10km内)。
4实例分析
工程概况
我勘测队对本地区某河进行了17.2km、宽400m、比例尺1：1000带状地形图及纵横断面图测绘任务。地势西高东低,高差约15m。因为测区内自上而下有一系列四等三角点,从平面分布上可以满足本次工程需要且经现场勘察保存完好,可以作为本工程首级控制的平面控制点所用。
（2）仪器使用
在本工程中图根控制与地形数据采集均使用南方灵锐S82系列仪器。
（3)图根控制点的测量
基准站设置完毕,流动站准备完毕后开始进入碎部点测量功能,进行图根点三维坐标采集,为使成果更精确, 用三脚架代替对中杆进行严格对中,严格量取天线高。在采集点上尽量延长时间(一般3min- 5min),使RTK的固定状态稳定,测回设置10次,再存储数据,输入点名、天线高,图根点编号前带A,B,C,D,即A1....AN。图根控制点相对于图根起算点的中误差不得大于图上的0.1mm,高程中误差不得大于基本等高距的1/10。全区共布设埋石图根点158个，精度分析情况见表1。（两组数据）
（检核结果表明: 模型校正点水平残差在0.002- 0.026之间,高程残差在0.002-0.021之间,可以说转换参数拟合精度还是比较高的。用高精度红外测距仪检查9条图根点边长。）
（检查结果表明: 检查较差在0.001-0.011之间, 边长相对误差在1/17000-1/192000之间,满足图根边长相对中误差的要求,可以作为工程测量放样的起算数据,）
通过两组的测绘数据表明：只要建模点位分布均匀,密度始终,必要时适当增加高程拟合点,RTK观测的高程也可以达到较高精度。
（4）河道带状图测量
RTK测图步骤如下:在基站架设、校正系统等工作完毕后,即可进行地形数据的测量,选择测量目标点测量(或者按字母键“A”) , 当PDA手簿测量界面状态栏为固定状态时即可以开始测点,按PDA手簿“回车键”存储当前点坐标(坐标存储在我们新建的文件夹中),默认点名为上一个工作文件点号名加1,测量时可以根据需要随时输入实际的点名,输入天线高(一般为2m)。
PDA手簿测量界面有圆形和三角形两种显示方式,当天线位置静止不动,或移动的范围小于2cm时,则以圆形表示;当天线移动的时候,显示位置为三角形,三角形的锐角方向为移动方向。继续存点时,点名将自动累加(可以改名存储)。当所有的点采集完毕后,点击工程退出程序关机即可。
（5）河道断面测量
首先在室内将垂直于轴线的各断面线首尾断点坐标输入至GPS手簿, 在外业时,测量工作以河道为界分两组进行,每组两人,一人记录、另一人持GPS移动站测量河道断面, 并负责将地形變化之处告知记录员。使用手簿中的“线放样”功能,将断面的“起点”及“终点”分别输入。然后沿断面线方向,将变化的各个地形点测出,并做好记录工作。
遇到河边位置,我们采用读“起始距”,探水深的方法进行,部分水面较宽河道,使用测深仪得出河底高程。工程结束后,用全站仪抽查10%的断面结果来看,RTK定位技术测量断面数据完全满足工程需要。
5RTK技术的缺点
通过本次的工程测量，我们工作人员总结出了一些看法，虽然RTK技术是最新测量技术，可是也存在一些缺点。比如：在河道测量过程中, RTK技术受卫星状况及周围环境的影响,卫星信号受到遮挡,一般不能得到坐标成果或容易产生假值。
还有RTK的高程精度低,对于高等级的控制测量不能采用RTK高程, 应该采用水准测量,而对于图根控制测量及地形测量高程精度可以满足要求。在本工程中,高程精度的控制是通过增加拟合高程控制点的方法来实现的。
6结论
总之，RTK技术作为现代工程测量中最先进的技术之一，以它的高效率、高精度、全天侯、无需通视、自动化程度高等特点，已经在工程实践中得到了广泛的应用。我们有理由相信RTK技术在未来的工程测量领域有着更为广阔的发展前景。
参考文献:
[ 1] SL197-97, 水利水电工程测量规范[ S] .
[ 2] GB/ T 7929- 1995, 1B500 1B1000 1B2000 地形图图式[ S] .
[ 3] GB/ T 18314- 2001, 全球定位系统( GPS) 测量规范[ S] .
[ 4] 刘基余. 全球定位系统原理及其应用[M ] . 北京: 北京测绘出版社, 1999.