1、GPS RTK 技术在地形测量中的应用摘要：GPS RTK 测量技术最大的优势在于可以单独勘察测量，同时能保持足够的定位精度来实现野外测绘。不仅能收集准确的点位坐标和高程，还能及时掌握测量点位精度，促进了地质勘测效率的提升。本文介绍了 GPS(RTK) 工作原理，结合工程实例探讨了 GPS RTK 技术在地形测量中的应用。 关键词：GPS RTK 技术地形测量工作原理应用 中图分类号：U412.24+1 文献标识码： A 文章编号： 随着先进的 GPS 技术的发展以及 GPS 接收机空间定位精度的不断提高，GPS(RTK) 技术已经被广泛地应用到控制测量、地形地籍测量、工程测量等测量领域。使用
2、 GPS(RTK) 技术进行空间定位具有定位精度高、观测时间短、测站之间无需通视、施测灵活、操作简便和全天候作业等优点。因此，GPS(RTK )技术测图越来越受到测绘人员的青睐。 一、GPS(RTK) 工作原理 GPS(RTK) 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，能够实时地提供测站点在指定系统中的厘米级精度的三维定位坐标，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。 GPS(RTK) 基本工作原理：在已知点上安置接收机为参考站，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
3、，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和误差（即基准站和流动站坐标差，加上基准坐标得到的每个点的 WGS 84 坐标，通过坐标转换参数得出流动站每个点的平面坐标和高程） 。 工程实例 工程概况 某工厂扩建需要对厂区周边各个行政村的部分耕地、未利用地、废弃园地等进行土地整理, 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。
4、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。 2、GPS RTK 测量系统 该厂区周边的地形测量中，仪器采用的是瑞士徕卡公司生产的 1230双频 RTK 测量系统( 3 台套) 。其主要技术指标: 静态平面精度( 3mm+ 0.5ppm) , 静态高程精度 ( 6 mm+ 0.5 ppm) ,静态工作距离 60 km 80 km; RTK 平面精度 ( 10mm + 2 ppm) ,RTK 高程精度( 20mmm+ 1 ppm) , RTK 最大工作距离 30km。
5、3、GPS RTK 测量的基本方法 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。 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
6、站架设在符合上述条件的未知点上。 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。 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）充分利用已有的 GPS 控制网资料, 将多个已知点的地心坐标与
7、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。 4、用 RTK 进行地形测量 （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: 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
8、实践表明, 这种方法比较可靠。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。 （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, 利用三角架将流动站天线安置在图根点上, 并利用三角基座进行对中整平。打开主机电源及手簿开关, 待出现精度较高的固定解时
9、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）碎部点测量 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。 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
10、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。 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
11、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。 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。在约 25km 的范围内,GPS RTK 测量系统的应用已经取得了成功。通过它的使用,测量效率得以提高,劳动强度被降低,投入费用被节省,轻松化测量工作。科技的进步和对 RTK 研发力度的加大,都会进一步的提升数据传输设备性能和可靠性能,增强数据处理软件功能,提高其精度,加快其初始化速度,弱化环境限制性,强化抗干扰性,这样的 RTK 系统将会很快出现,它也会被广泛的应用于测绘的多个领域。 参考文献： 1 康红星.GPS-RTK 技术在城市控制测量中的应用J. 工程设计与建设. 2004(01) 2 金继读,詹家民,吴庆忠.GPS-RTK 配合全站仪联合进行数字化测图J. 矿山测量. 2003(04) 3 王毅明,钟金宁,黄志洲.GPS RTK 测量技术的应用与体会J. 现代测绘. 2003(02)
