浅谈RTK技术在地形图测量中的应用

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摘 要：本文主要介绍了rtk技术的基本原理，并结合在外业测量中的实际应用，总结了RTK的一些基本技术特点，在大比例尺地形图测量中的优势及其本身的一些局限性。

关键词：RTK；地形图测量；GPS；南方测绘；S82

什么是RTK？RTK（Real - time kinematic）定位技术是在GPS基础上发展起来的，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，以其精度高、定位速度快、不受通视限制等特点在工程测量中受到越来越广泛的应用, 例如各种控制测量、地形地籍测图、放样等，极大地提高了外业作业效率。本文主要讨论RTK在大比例尺地形图测图中应用的几点体会。

高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时仅一两秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态。

过去测地形图时一般首先要在测区建立图根控制点，然后在图根控制点上架上全站仪或经纬仪配合普通平板测图，现在发展到外业用全站仪和电子手簿配合地物编码，利用大比例尺测图软件来进行测图，甚至于发展到最近的外业电子平板测图等等，都要求在测站上测四周的地形地貌等碎部点，这些碎部点都与测站通视，而且一般要求至少2-3人操作，在拼图时一旦精度不合要求还得到外业去返测。现在采用RTK作业，仅需一人持仪器在要测的地形地貌碎部点呆上一二秒种，并同时输入特征编码，通过电子手簿可以实时知道点位精度，把一个区域测完后回到室内，由专业的软件接口把野外测量数据传入计算机，使用指定的软件进行内业清绘，就可以输出所要的地形图，这样用RTK仅需一人操作（基准站一般架在高处，也需要人看守），不要求点间通视，大大提高了工作效率，采用RTK配合电子手簿可以测设各种地形图，如普通测图、铁路线路带状地形图的测设，公路管线地形图的测设，配合测深仪可以用于测水库地形图，航海海洋测图等等。

下面以南方测绘公司的灵锐S82为例，通过在外业测量中的实际应用，得出了如下一些应用体会：

在野外实际测量中，基准站的选择很重要，一般选在整个测区的中央，并选择地势较高的位置，在无遮挡的条件下无线电信号的有效距离在15公里左右，这样无线电信号传播较远能兼顾整个测区；如果测区范围较大，就整个测区来讲要均匀选址，尽量减少基准站搬站次数。

如果选定的山头上有已知成果的控制点，则可以直接利用；若直接架在某山头则需要用流动站在已知点上对基准站进行校正，校正完毕，达到精度要求后方可实施测量，一般要用两个以上已知点进行校正。若测量过程中基准站接收机断电，则需要重新校正；流动站断电更换电池后不需重新校正可继续测量。

四参数的使用。每次校正完毕后，系统都会记录下四参数，如果在测量过程中需要重新校正，则可以在原地直接调用四参数进行校正。这在测区不大的范围内是符合精度要求的。

灵锐S82的流动站带有蓝牙连接功能，即电子手簿和接收机通过蓝牙连接，若流动站用两人测量，一人持电子手簿记录，一人持对中杆测量，两人保持十米左右的距离（平坦地带蓝牙的作用距离可达20米），这样更便于记录，可以提高作业效率。在密灌和树林中作业时还可以防止数据线被枝干挂住。

在测量中如遇到比较深的山沟，当仪器进入沟底时，会一直显示浮点解，这是由于在沟底无线电信号和卫星信号被遮挡，无法进行差分定位，不能强行进行记录。这时就需要调整基准站位置或者配合全站仪进行测量。

在电子手簿与主机的连接过程中，可能会出现一次连接不成功的现象，这时可交替尝试蓝牙与数据线两种连接方式，直到成功连接。

结合这次野外测量，可大致了解RTK技术的特点：

一、优势：

1、精度高，作业方便。RTK 作业不受通视条件限制，无需做控制，基准站设置好，进行点检核后，即可开测，如用虚拟基站则更简便。

2、速度快，效率高，节约人力。RTK 作业每组一般1～2人，测记法1 人操作1 人画图，编码法1 人即可。每站测图采点仅需3 s左右，1 天可采集500 个点数据，工作效率大大提高。

二、局限性:

基准站的设置及作业半径对RTK 的测量精度和作业速度有直接影响。基准站应尽量架设在地势较高的地方，而且要远离强电磁干扰源和大面积的信号反射物，流动站距基准站不能超过15 km，因为在15 km内RTK 数据处理的载波相位的整周模糊度能够得到固定解，这样定位精度才能达到厘米级，根据实际情况作业时将流动站和基准站的距离控制在6 km之内。

由于卫星姿态的原因，在作业中发现上午的接收解算速度要比下午慢；在树多的地带接收解算速度也会变慢；在行进过程中保持对中杆的竖直能提高接收解算速度。卫星的限制，因为要有四颗以上卫星相位观测值的跟踪和满足必要的几何图形，所以在有大面积信号反射物和遮挡物的地方是无法定位的，如高层建筑附近，茂密的森林等；强电磁源也会干扰信号，如高压输电线，变电站附近等，在云层较厚的时候也有影响。

精度有待提高，要想达到高精度的固定解状态要同时接受6～7颗以上的卫星信号，虽然有时可以达到固定解状态但PDOP也比较大，这时就要根据具体的精度要求来确定数据能否采集。

参考文献：

[1] GPS RTK测量技术规程.

[2]工程之星用户手册.