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【摘 要】GPS RTK技术原理，结合水利工程测绘中的应用，对影响RTK定位精度因素进行分析并提出应注意的问题。
【关键词】GPS RTK；精度；注意问题
1. GPS RTK原理
GPS RTK是一种载波相位动态实时差分定位测量系统，由基准站、流动站和数据链组成，基准站连续跟踪全部可见GPS卫星，流动站在接收卫星信号的同时，通过数据链接收基准站发出的信号，利用RTK软件进行相位差分处理，实时计算出流动站的三维坐标和测量精度。
由于RTK采用OTF算法，当基准站和流动站同步跟踪4颗以上卫星，在PDOP<6、接收基准站的信号好的条件下，利用一个或数个历元的观测资料就可获得厘米级的定位成果。
2. 工程概况
通辽市水利勘察设计院为响应通辽市委、市政府提出的对西辽河通辽市城区段哲里木大桥至东外环路大桥间进行河道“综合治理”，施测了1:2000地形图18平方公里。测区属平原区，主河槽布满沙柳，河滩多为耕地，有几处险工及几处房屋。此时正是7月，若用传统的测量方法，效率低且浪费人力、财力。经过论证，决定用GPS静态定位技术进行首级控制，然后用RTK技术做图根控制进行地形测量。
3. RTK仪器介绍
本次测量使用3台套拓普康公司的Topcon Hiper双频GPS接收机。它将GPS+天线、GPS+接收机主板、通讯板和锂电池集成为一体，GD-20个通用通道，能够接收和处理最多20个GPSL1/L2和WAAS信号。整周模糊度初始化采用OTF（L1,L1/L2）技術，发射和接收电台是内置PDL电台，采用UHF通讯，速率为38400b/s，使用标准天线的20W基准站电台，作业距离可达20公里左右，静态定位精度：平面3mm+1ppm×D；高程5mm+1ppm×D；RTK实时定位精度：平面10mm+1.5ppm×D；高程：20mm+1.5ppm×D,FC-2000测量手簿具有300MIPS超快运算速度的Hitachi SH4微处理器162.2MHz。
4. 技术设计
经过资料收集，找到1个国家三等三角点，1个我院原测量D级GPS点，根据现场踏勘，点位保存完好，可供使用。根据现场情况，在现有堤防及公路附近做永久控制点，并综合考虑GPS基线向量网，决定以佟德店国家三等三角点和D级GPS点V4为基线采用同步方式中的边连式布设E级GPS控制网。该方案的特点是：在观测作业时，相邻的同步图形始终保持有一条边相连，有较高的图形强度，以保证控制网的精度。以四等水准点V4为起始点，联测五等闭合水准路线。使用RTK进行地形图测量。
5. 作业实施
使用拓普康随机静态解算软件进行解算，得到的同步环闭合差、重复基线较差、最弱边相对中误差、最弱点位中误差等各项精度指标满足规范要求。
作业过程中采用的是任意点建站，在采集WGS84坐标时，将RTK记录模式设定为自动记录模式，平面精度设定为±2cm，高程精度设定为±3cm，超过此限差的测量数据不得记录。通过坐标校正求的各点的转换参数，小于±2cm。
为保证图根点及碎部点精度可靠性，在RTK作业过程中每次开始测量开机之后和结束测量关机之前均在已知点或基点桩上进行重点检测。作业期间在9个点上检测了48次。
6. 精度分析
本次测量实施，采用GPS RTK方法，其成果精度主要取决于GPS RTK测量的数据质量。除了在实测过程中采用高于技术设计要求的精度控制指标外，对GPS RTK测量的数据进行了大量的外符合检查，包括已知点检查和异站重点检查。平面及高程检测较差统计具体如表1所示。
由表1数据表明，实测精度完全可以满足图根控制测量和大比例尺测图的精度。
7. 影响精度的因素及应注意的问题
7.1 应用GPS RTK技术进行测量时，其误差来源一般可以分为以下几种类型：
（1）与GPS卫星有关的误差；
（2）信号传播过程中的误差；
（3）观测误差和地面接收设备的误差；
（4）采用软件的数学模型误差。
7.2 针对以上误差来源，结合RTK工作的特性，在具体工作中注意以下几方面的问题：
（1）在测区开展工作前，可先做一下星历预报分析，尽量挑选卫星数多、卫星图形结构好的时段进行作业；在电磁波密集的大中型城区作业时，应做电台信号传播实验，选择适当的频点以避免RTK电台信号被其它电磁波信号干扰。
（2）基准点应安置在地势高、对天通视条件好的高等级已知点上，有利于基站卫星信号的接收和电台数据链的发射。
（3）选用质量好的接收机和数据处理软件，能够较好的降低因接收设备带来的误差，而好的数据处理软件能通过有效的数学模型削弱大部分与卫星有关的误差和信号传播过程中带来的误差。
（4）多进行检测，包括已知点检测和异站重点检测，这是保证RTK数据可靠性的有效方式。
（5）求解准确的地方坐标系转换参数。GPS RTK测量是在 WGS-84坐标系中进行的，而工程实践中多是在平面坐标系中进行的，这就存在坐标系的转换问题。条件许可的情况下应尽量联测均匀分布于测区的平面坐标系已知点以求得高精度的测区平面坐标系转换参数。
（6）初始化的问题。现在的GPS RTK设备一般都支持动态初始化，在作业过程中应时刻注意整周模糊度是否处于固定状态。对于cm级精度要求的RTK作业，浮动解的精度都是不可靠的。
（7）RTK作业距离的问题。目前RTK作业距离受作业精度要求和数据链传输距离等因素的影响，在工程中还没有一个明确的界定。根据不同项目的具体情况，一般控制在约5Km达到cm级的精度指标是比较可靠的。
8. 结语
结合实践的项目可以看出，RTK技术地形图测量中，精度能满足规范要求的精度，与传统测量方法相比节省人力、财力，作业效率提高很多。为以后各行业地形图测量选择仪器设备、测量方法提供参考数据依据。
参考文献
［1］ 宁津生，陈俊勇等.测绘学概论.武汉：武汉大学出版社，2004.
［2］ 徐绍铨，王泽民等.GPS测量原理及应用.武汉：武汉测绘科技大学出版社，1999.
【关键词】GPS RTK；精度；注意问题
1. GPS RTK原理
GPS RTK是一种载波相位动态实时差分定位测量系统，由基准站、流动站和数据链组成，基准站连续跟踪全部可见GPS卫星，流动站在接收卫星信号的同时，通过数据链接收基准站发出的信号，利用RTK软件进行相位差分处理，实时计算出流动站的三维坐标和测量精度。
由于RTK采用OTF算法，当基准站和流动站同步跟踪4颗以上卫星，在PDOP<6、接收基准站的信号好的条件下，利用一个或数个历元的观测资料就可获得厘米级的定位成果。
2. 工程概况
通辽市水利勘察设计院为响应通辽市委、市政府提出的对西辽河通辽市城区段哲里木大桥至东外环路大桥间进行河道“综合治理”，施测了1:2000地形图18平方公里。测区属平原区，主河槽布满沙柳，河滩多为耕地，有几处险工及几处房屋。此时正是7月，若用传统的测量方法，效率低且浪费人力、财力。经过论证，决定用GPS静态定位技术进行首级控制，然后用RTK技术做图根控制进行地形测量。
3. RTK仪器介绍
本次测量使用3台套拓普康公司的Topcon Hiper双频GPS接收机。它将GPS+天线、GPS+接收机主板、通讯板和锂电池集成为一体，GD-20个通用通道，能够接收和处理最多20个GPSL1/L2和WAAS信号。整周模糊度初始化采用OTF（L1,L1/L2）技術，发射和接收电台是内置PDL电台，采用UHF通讯，速率为38400b/s，使用标准天线的20W基准站电台，作业距离可达20公里左右，静态定位精度：平面3mm+1ppm×D；高程5mm+1ppm×D；RTK实时定位精度：平面10mm+1.5ppm×D；高程：20mm+1.5ppm×D,FC-2000测量手簿具有300MIPS超快运算速度的Hitachi SH4微处理器162.2MHz。
4. 技术设计
经过资料收集，找到1个国家三等三角点，1个我院原测量D级GPS点，根据现场踏勘，点位保存完好，可供使用。根据现场情况，在现有堤防及公路附近做永久控制点，并综合考虑GPS基线向量网，决定以佟德店国家三等三角点和D级GPS点V4为基线采用同步方式中的边连式布设E级GPS控制网。该方案的特点是：在观测作业时，相邻的同步图形始终保持有一条边相连，有较高的图形强度，以保证控制网的精度。以四等水准点V4为起始点，联测五等闭合水准路线。使用RTK进行地形图测量。
5. 作业实施
使用拓普康随机静态解算软件进行解算，得到的同步环闭合差、重复基线较差、最弱边相对中误差、最弱点位中误差等各项精度指标满足规范要求。
作业过程中采用的是任意点建站，在采集WGS84坐标时，将RTK记录模式设定为自动记录模式，平面精度设定为±2cm，高程精度设定为±3cm，超过此限差的测量数据不得记录。通过坐标校正求的各点的转换参数，小于±2cm。
为保证图根点及碎部点精度可靠性，在RTK作业过程中每次开始测量开机之后和结束测量关机之前均在已知点或基点桩上进行重点检测。作业期间在9个点上检测了48次。
6. 精度分析
本次测量实施，采用GPS RTK方法，其成果精度主要取决于GPS RTK测量的数据质量。除了在实测过程中采用高于技术设计要求的精度控制指标外，对GPS RTK测量的数据进行了大量的外符合检查，包括已知点检查和异站重点检查。平面及高程检测较差统计具体如表1所示。
由表1数据表明，实测精度完全可以满足图根控制测量和大比例尺测图的精度。
7. 影响精度的因素及应注意的问题
7.1 应用GPS RTK技术进行测量时，其误差来源一般可以分为以下几种类型：
（1）与GPS卫星有关的误差；
（2）信号传播过程中的误差；
（3）观测误差和地面接收设备的误差；
（4）采用软件的数学模型误差。
7.2 针对以上误差来源，结合RTK工作的特性，在具体工作中注意以下几方面的问题：
（1）在测区开展工作前，可先做一下星历预报分析，尽量挑选卫星数多、卫星图形结构好的时段进行作业；在电磁波密集的大中型城区作业时，应做电台信号传播实验，选择适当的频点以避免RTK电台信号被其它电磁波信号干扰。
（2）基准点应安置在地势高、对天通视条件好的高等级已知点上，有利于基站卫星信号的接收和电台数据链的发射。
（3）选用质量好的接收机和数据处理软件，能够较好的降低因接收设备带来的误差，而好的数据处理软件能通过有效的数学模型削弱大部分与卫星有关的误差和信号传播过程中带来的误差。
（4）多进行检测，包括已知点检测和异站重点检测，这是保证RTK数据可靠性的有效方式。
（5）求解准确的地方坐标系转换参数。GPS RTK测量是在 WGS-84坐标系中进行的，而工程实践中多是在平面坐标系中进行的，这就存在坐标系的转换问题。条件许可的情况下应尽量联测均匀分布于测区的平面坐标系已知点以求得高精度的测区平面坐标系转换参数。
（6）初始化的问题。现在的GPS RTK设备一般都支持动态初始化，在作业过程中应时刻注意整周模糊度是否处于固定状态。对于cm级精度要求的RTK作业，浮动解的精度都是不可靠的。
（7）RTK作业距离的问题。目前RTK作业距离受作业精度要求和数据链传输距离等因素的影响，在工程中还没有一个明确的界定。根据不同项目的具体情况，一般控制在约5Km达到cm级的精度指标是比较可靠的。
8. 结语
结合实践的项目可以看出，RTK技术地形图测量中，精度能满足规范要求的精度，与传统测量方法相比节省人力、财力，作业效率提高很多。为以后各行业地形图测量选择仪器设备、测量方法提供参考数据依据。
参考文献
［1］ 宁津生，陈俊勇等.测绘学概论.武汉：武汉大学出版社，2004.
［2］ 徐绍铨，王泽民等.GPS测量原理及应用.武汉：武汉测绘科技大学出版社，1999.