浅谈GPS-RTK技术在图根测量中的应用.doc

1、1浅谈 GPS-RTK 技术在图根测量中的应用【摘要】通过对 GPS RTK 原理分析以及 RTK 技术在控制测量、数字测图等工程中的基本应用，通过 TOPCON HiPer Pro 接受机对动态 GPS 的特性和使用方法做了阐述，指出了动态 GPS 在测量中的重要作用。 【关键词】 RTK 技术 流动站 基准站 图跟测量 Topcon HiPer Pro 中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号： （一） 前言 RTK 的基本原理 RTK（Real Time Kinematic）技术是以载波相位测量与数据传输技术相结合的以载波相位测量为依据的实时差分 GPS 测量技术，是 GPS

2、测量技术发展里程中的一个标志，是一种高校的定位技术。它是利用 2 台以上 GPS 接收机同时接收卫星信号，其中一台安置在已知坐标点上作为基准站，另一台用来测定未知点的坐标移动站，基准站根据该点的准确坐标求出其到卫星的距离改正数并将这一改正数发给移动站，移动站根据这一改正数来改正其定位结果，从而大大提高定位精度。RTK 技术根据差分方法的不同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移动站，改正移动站接收到的载波相位，再解求坐标；差分法是将基准站采集到的载波相位发送给移动站，进行求差解算坐标。RTK 的关键技术主要是初始整周期模糊度的快速解算数据链的优质完成实现高波特率数据传输的

3、高可靠性和强抗干扰性。RTK 工作原理及2模式如下图 1.1 所示。 图 1-1 RTK 工作原理 RTK 系统正常工作要具备以下三个条件：第一，基准站和移动站同时接收到 5 颗以上 GPS 卫星信号；第二，基准站和移动站同时接收到卫星信号和基准站发出的差分信号；第三，基准站和移动站要连续接收 GPS卫星信号和基准站发出的差分信号。即移动站迁站过程中不能关机，不能失锁，否则 RTK 须重新初始化。 （二）RTK 作业的基本方法 以莱州地籍调查项目为例，我公司使用 2 台 Topcon HiPer Pro 仪器，采用 1+1 作业模式进行图根测量。HiPer Pro 秉承了 TOPCON 不断创

4、新的优良传统，在世界上首次实现了真正无线的 RTK 基准站与流动站。将 UHF发射电台嵌入到基准站接收机中，免却了外置电台和沉重的电瓶。HiPer Pro 内置电台的工作频带范围为 380470MHz，发射功率仅为 1W，但可以实现 58km 的覆盖范围。其 RTK 测量精度为H:10mm+10ppm，V:15mm+1ppm。 （1）测前准备。即求解测区的基准转换参数。由于 GPS 定位本身获得的是 WGS-84 系中的三维坐标，而实际使用的一般为 1980 西安坐标系坐标，为此必须首先解算出坐标转换参数，方法是利用测区内的已知高等级控制点的地方坐标成果及其在 WGS-84 系中的坐标成果，利

5、用 GPS 接收机内置的实时处理软件求解基准转换参数，这一步的关键是已知点必3须同时具备 WGS-84 系和 1980 西安坐标系的坐标成果，且已知点数不少于 3 个。首先在观测手簿里输入控制点的 80 坐标，然后在输入与之对应的 84 坐标，都输入以后进行坐标转换。要注意查看转换参数，其中“H残差”与“V 残差”栏分别表示使用该转换参数进行坐标转换后在该点上的剩余误差，一般不超过 2cm。 （2）设置基准站。一种是基准站设置在已知点上，另一种方案是基准站可以选择架设在测区中央一定高度且视野开阔的理想点位上。比较而言，更推荐第二种方法，因为基准站架的越高，电台信号的传输距离越远，信号质量也越好

6、；视野开阔保证能接收到更多且信号更好的卫星；基准站架在测区中央能更好地覆盖整个测区，减少基站架设次数。 （3）点校正。这一步是相对于第二种方法来说的，对于基准站架设在任一点的情况，在设置完基准站后，要到参与坐标转换的任一控制点上采集下坐标，进行基准站坐标更正。 （4）检验。在开始图根测量之前要先到已知精确坐标的 D 级或 E 级点或一级导线点上采集坐标，并和已知坐标对照，确保误差在允许范围之内。 （5）点测量。在图根点上依次架设流动站采集坐标，一般要求取固定解，观测历元数 15 或水平位置精度和垂直位置精度都小于 0.01 时采集。测量时采用不同基准站法，即设置两次基准站对同一图根点进行 2次

7、独立观测，在坐标差不超过 3 cm 的情况下，取其平均值作为点的最终成果。 （三）RTK 作业中的几点体会 4RTK 定位测量作业，目前尚没有国家或行业的技术规程、规范等标准。通过许多单位的大量实践验证，证明该方法是一种行之有效地图根控制测量方法。它有其常规测量方法不可比拟的优越性，也有其尚待完善的地方。 （1）工作效率高。RTK 技术能够实时地提供测量成果，不需要分级布网，可以大大减少生产成本，提高测量速度和企业效益。在一般的地形地势下，高质量的 RTK 设站一次即可测完 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设站次数。 （2）定位精度高，测站无需通视，全天候作业

8、。RTK 测量不要求基准站、移动站间光学通视 ，只要求满足“电磁波通视” ，因此和传统测量相比，RTK 测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来难于开展作业的地区，只要满足 RTK 的基木工作条件，它也能进行快速的高精度定位，使测量工作变得更容易更轻松。 （3）操作简单，易于使用：现在的仪器一般都提供中文菜单，只要在设站时进行简单的设置，就可方便地获得三维坐标。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便地与计算机、其他测量仪器通信。 （4）RTK 作业也有其局限性。最主要的局限性其实不在于 RTK 本身，而是源于整个 GPS 系统。GPS 依靠的是接收两万多

9、公里高空的卫星发射来的无线电信号。相对而言，这些信号频率高、信号弱，不易穿透可能阻挡卫星和 GPS 接收机之间视线的障碍物。事实上，存在于 GPS 接收机和卫星之间路径上的任何物体都会对系统的操作产生不良影响。GPS 信号的接收在树林茂密的地区会很差。因此，RTK 在林区作业有一定的局限性。5在树林或大楼四周作测量时，只要该地留有足够的开放空间，使 RTK 系统可观测到至少 5 颗卫星，RTK 测量就有成功的条件。所以，我们在选图跟点时就应注意，点位不要靠近高压线杆，高大建筑物以及其他各种电磁干扰源，也不应该选在大树底下。 （四）结束语 应用 RTK 技术，使得地籍测绘的精度、作业效率和实时性

10、达到最佳的融合。随着数据传输能力的增强，数据的稳健性，抗干扰性水平和软件水平的提高，传输距离的增加,RTK 技术将在地籍测量及其他领域得到更广阔的应用。GPS RTK 技术己经在测量和工程界产生了重大变革，带来了空前的高效率。随着 RTK 价格的降低，它将会被更多的测量部门所接受。 参考文献 1 孔祥元，梅是义；控制测量学(上,下)；武汉测绘科技大学出版社；1996 年。 2 城市测量规范 ；CJJ 8-99；建设部颁布；1999 年。 3 GB 7931-87，1:500,1:1000,1:2000 地形图航测摄影测量外业规范S。 4 刘大杰，施一民等；全球定位系统（GPS）的原理与数据处理M；同济大学出版社；1996 年。