GPS-RTK技术在地籍测量中的应用研究.doc

1、GPS-RTK 技术在地籍测量中的应用研究摘要：本文介绍了 RTK 技术工作原理及测量方法，通过生产项目实践，介绍 RTK 技术在数字化图根控制测量中的应用。与传统控制测量比较， RTK 测量作业效率高，定位精度高，数据安全可靠，作业不受通视条件影响、单站测量控制范围广、操作简单，能有效减少了因地形复杂带来的繁重工作量，显现出 RTK 的作业优势。 关键词：RTK 技术工作原理 图根控制测量 GPS 控制点 高程 中图分类号：P271 文献标识码：A 文章编号： 一、前言 常规的 GPS 测量方法，如静态、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 是能够在野外实时得

2、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（Real-timekinematic）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。本文结合生产实践经验，介绍 GPS-RTK 技术在数字化图根控制测量中的应用。 二、RTK 基本工作原理 RTK（RealTimeKinematic）实时动态测量技术，是以载波相位观测为根据的实时差分 GPS（RTDGPS）技术，它是测量技术发展里程中的一个突破，它由基准站接收机、数据链、流动站接收机三部分组成。 RTK 基本工作原理：在已知高等级控制点上（基准站）安置 1 台接收机

3、为参考站，对卫星进行连续观测，并将其观测数据和测站信息，通过无线电传输设备，实时地发送给流动站，流动站 GPS 接收机在接收 GPS 卫星信号的同时，通过无线接收设备，接收基准站传输的数据，然后根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度（即基准站和流动站坐标差X、Y、H，加上基准坐标得到的每个点的 WGS84 坐标，通过坐标转换参数得出流动站每个点的平面坐标 X、Y 和海拔高 H） 。 三、RTK 的操作流程 1、建立一个项目 (参数设置、编译控制点)。项目不要存储在“主内存”里，以免“软复位”时丢失数据 2、基准站设置：第一步编辑点号，输入相应坐标，读当前 WGS-84坐标；第二

4、部设置基准站，注意：必须保证基准站 WGS-84 坐标和控制点所对应的 WGS- 84 坐标在同一个 WGS-84 坐标系统内。 3、流动站设置 ：第一步设置相应参数；第二部将仪器的工作模式设为 RTK 流动站模式，建立差分关系，让流动站认知基准站的已知位置；第三部设置基准站电台。 4、求解转换参数 ： 求取转换参数的方法主要有如下几种： a、控制点联测求（常用）：使用控制点的 WGS-84 坐标和地方坐标两套坐标建立关系求得。 b、人工输入转换参数：使用已知的转换参数。 c、 地图投影确定转换参数：使用已知的投影方式，从而确定转换参数。 注意：使用方法 b 和 c 时基准站的坐标必须放在已知

5、点上，而且基准站的 WGS-84 坐标必须是已知的地方坐标通过已知的转换参数和投影方式反算得到。 5、进行点采集： 用控制点求转换参数时的多种作业方式： a、 基准站置于已知点上：基准站的 WGS-84 坐标的获得方法有 2 种：（1）使用已有的静态数据： 直接将控制点的 WGS-84 坐标和地方坐标输入手簿直接求取。 （2） 使用上点采集的方式获取，此种方法是在无 WGS-84 成果的情况下使用，具体做法如下：基准站的 WGS-84 坐标直接从手簿中读取，然后将流动站拿到控制点上去采集 WGS-84 坐标。 b、 基准站置于未知点上，即基准站任意摆放时： 虚拟一个基准站的地方坐标，基准站的

6、WGS-84 坐标直接使用手簿读取，然后将流动站拿到控制点上去采集 WGS-84 坐标。此时由于基准站的地方坐标是一个虚拟坐标，基准站不得参与转换参数的求解。 四、RTK 图根控制测量 传统的图根控制测量采用导线（网）方法来施测，不仅费工费时，要求点间通视，而且精度分布不均匀，且在外业不知精度如何，采用常规的 GPS 静态测量、快速静态、伪动态方法，在外业测设过程中不能实时知道定位精度，如果测设完成后，回到内业处理后发现精度不合要求，还必须返测。 利用 RTK 进行控制测量不受天气、地形、通视等条件的限制，控制测量操作简便、机动性强，工作效率比传统方法提高数倍，大大节省人力，不仅能够达到导线测

7、量的精度要求，而且误差分布均匀，不存在误差积累问题。采用 RTK 来进行控制测量，能够实时知道定位精度，如果点位精度要求满足了，用户就可以停止观测了，而且知道观测质量如何，这样可以大大提高作业效率。 1 收集测区控制成果，含控制点的坐标，等级，中央子午线，坐标系及控制点是属常规控制网还是 GPS 控制网。 2 求定测区转换参数。 3 选择基准站及设置，基准站应选在地势较高、交通方便，天空较为开阔，周围无高度角超过 10的障碍物，有利于卫星信号的接收和数据链发射的位置。为防止数据链丢失以及多路经效应的影响，周围无 GPS 信号反射物（大面积水域，大型建筑物等） ，无高压线、电视台、无线电发射站、

8、微波站等干扰源。 尽量将基准站设在委托方提供的各等级控制点，若观测有困难，可用流动站将坐标传过去作为临时基准站。流动站距基准站的距离不得超过 5km。观测待定点之前设置机内精度。机内精度指标预设为点位中误差3.0cm，高程中误差3.0cm，观测时注意点位几何图形强度因子 PDOP 不大于 6。在布设和测量 GPS-RTK 控制点时，应满足：若有一方遮挡，其点位与建筑物间距与建筑物高度的比不得大于4/5，若有多方遮挡，其高度角20;移动站接收信号时，获得固定解的时间不得超过 30 秒，否则该点位成果只做参考。流动站使用三脚架，开机后 30 秒开始观测，观测两次，间隔不小于 30 秒，双观测值的点

9、位坐标差5.0cm，取中数作为最终成果。基准站的设置含建立项目和坐标系统管理、基准站电台频率选择、GPS-RTK 工作方式选择，基准站坐标输入、基准站工作启动等，以上设置完成后，可以启动 GPS-RTK 基准站，开始测量并通过电台传送数据。 4 流动站设置包括建立项目和坐标系统管理、流动站电台频率选择、有关坐标的输入、GPS-RTK 工作方式选择，流动站工作启动等。以上设置完成后，可以启动 GPS-RTK 流动站，开始测量作业。 5 测量前的质量检查，为了保证 RTK 的实测精度和可靠性，必须进行已知点的检核，避免出现作业盲点。研究表明，RTK 确定整周模糊度的可靠性最高为 95%，RTK 比

10、静态 GPS 还多出一些误差因素如数据链传输误差等。因此，和 GPS 静态测量相比，RTK 测量更容易出错，必须进行质量控制。我们一般采用了以下两种方法：（1）已知点检核比较法：用 RTK测出已知控制点的坐标进行比较检核，发现问题即采取措施改正。 （2）重测比较法每次初始化成功后，先重测 1-2 个已测过的 RTK 点或高精度控制点，确认无误后才进行 RTK 测量。最可靠的是已知点检核比较法，但控制点的数量总是有限的，所以没有控制点的地方需要用重测比较法来检验测量成果。经过以上已知点的检核后，符合要求后开始作业。6 内业数据处理，数据传输就是将当天的文件转换到 SD，然后通过读卡器将 SD 卡

11、的数据复制到电脑。 五、工程应用及精度分析 我们在完成大连市金州新区得胜工业园区 1：500 数字化地形测图（面积约 7 平方公里）用 GPS-RTK 进行图根控制。为了检验 RTK 控制点的实际精度，RTK 测量结束后，我们用拓普康全站仪（2）对部分相互通视的点实测的边长、高差与测量坐标反算边长、高差比较，最大边长较差 0.027 米，最小边长较差 0.004 米，边长间距中误差为 0.012 米，高差（H）最大较差为 0.042 米，最小为 0.007 米。结果表明所测点精度良好。可以看出，RTK 实测精度完全符合导线测量精度要求，而且误差分布均匀，不存在误差积累问题。 六、结束语 与传统

12、的导线测量比较，RTK 图根控制测量自动化程度高，实时提供经过检验的成果资料，无需数据后处理。拥有彼此不通视条件下远距离传递三维坐标的优势，并且不像导线测量那样产生误差累积，定位精度高，数据安全可靠。操作简单，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了劳动效率。可以说 GPS-RTK 技术非常适合大规模的数字化地形图测量中图根控制测量。 参考文献 1.李征航GPS 卫星测量原理与数据处理 M.武汉：武汉大学出版社，2005. 2.徐绍铨、张华海、杨志强、王泽民.GPS 测量原理及应用.高等学校测绘类系列教材 ISBN 7-307-03768-8.武汉大学出版社.2006 年1 月.P1P124 作者简介：张玉松（1989-） ，男，河南南阳人，大学本科学历，主要从事测绘工程技术工作。