RTK测量技术在工程测绘中应用和特点分析
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摘要：本文首先对rtk测量技术的概念及工作原理进行了概括性的描述，然后以某工程测绘应用案例为切入点，对RTK测量技术在工程测绘中的一般工作流程进行了总结，最后针对RTK测量技术的特点（优点及缺点）进行了详细的分析，旨在进一步完善该项技术在工程实际中应用。
关键词：RTK测量技术；工程测绘；应用；特点
中图分类号：TB2文献标识码： A 文章编号：
1.RTK测量技术概念及工作原理
RTK测量技术是一种基于载波相位观测值的实时动态定位技术。它不仅可以实时提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，而且在精度方面可以达到厘米级的标准。应用RTK测量技术的过程中，基准站以数据链为传输介质将其观测值以及测站坐标信息等相关数据等传给流动站(流动站由一台或多台GPS接收机组成)。流动站一方面接收基准站提供的数据，另一方面对GPS观测数据进行采集， 同时在系统中对组成差分观测值展开实时处理。基准站以某点的精准坐标为基础，进而求出它与卫星之间距离的改正数，然后将此改正数传送到流动站，流动站便会以此改正数为依据来调整其定位结果，如此便能很大幅度提高定位精度，并实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果。流动站无论在静止状态，还是在运动状态都能正常工作。它能在动态条件下工作，并对周模糊度进行搜索求解，大大拓展了它的应用范围。[1]
RTK测量系统通常包括3大部分：一是GPS接收设备，二是数据传输设备，三是软件系统。其中，数据传输系统是实现实时测量的基础，主要由发射电台（基准站）和接收电台（流动站）两大关键设备组成；软件系统可以对流动站的三维坐标等信息进行实时准确解算。
RTK测量技术不仅兼具GPS测量的一般优点，而且观测用时方面、坐标实时结算方面都具有一定优势，所以较为适用于当今这个追求生产效率的时代。实时动态定位中的快速静态测量模式，能够实现10km范围之内的精准定位，误差甚至可控制在1-2cm。RTK测量技术的不断成熟，极大地提高了GPS测量工作的准确性以及实效性，为GPS测量技术的应用奠定了坚实的基础，具有十分重要的现实意义。
2.工程测绘应用案例
2.1测区基本情况
某经济开发区属于某市重点规划建设的新区之一。该经济开发区地势平缓,高大建筑物不多，视觉空间较为开阔。除了少数几个地方之外，基本对RTK作业没有太大影响。
2.2确定转换参数
为提高转换参数的精度，一共选择5个高等级GPS控制点(编号从A到E)，对多种点的匹配方案进行比较，将最优(残差少、精度高)的一组参数作为最终启用参数。
2.3定位精度比较分析
采用RTK测量技术进行工程控制测量以及放样测量。分时间段，对同一观测点进行多次RTK测量，坐标较差数据见表1；分别利用全站仪、RTK对相邻观测点进行实测，实测数据抽样见表2。从实际应用分析，RTK作业不仅能够实时提供点位坐标以及高程，还能够实时获悉测量点位精度，具有较高的工作效率。在实际作业环节，做好检核的加强，控制好支架的对中误差，同时避免无线电发射电台的干扰以及多路经效应，大多情况下，RTK测量技术已经能够基本满足城市建设的需要。[2]
表1 多次测量同一观测点的坐标较差（/m）表2 相邻观测点全站仪、RTK实测距离较差(/m )
3．RTK测量技术在工程测绘中的一般工作流程
3.1内业准备
在进行RTK外业测量之前，应该先熟悉测区的地形图，如果有必要，还应进行实地踏勘。内业准备工作主要包括以下几点：1）参考工程项目内容，确定工程名称；2)如果事先知道坐标转换参数，那么可直接输入手簿(大多情况下此参数未知)；3)如果没有坐标转换参数，那么应该对测区已知控制点资料进行整理，确保控制点能够在测区周围均匀分布，并保证所测点全部处于已知点的包围之中，从而有效防止从一端到另一端无限制外推的弊端。控制点所在区域以及周围其他条件应满足GPS的有关作业要求；4)工程放样过程中，内业输入各个放样点的设计坐标，以利于野外实时放样的准确性。[3]
3.2求定测区转换参数
工程测绘的开展需要借助地方独立坐标系来完成，因此涉及WGS-84坐标、地方独立坐标系之间坐标转换的问题。在应用RTK测量技术时，需要做好当地坐标的实时提供，因此坐标转换工作便显得十分重要了。求定测区转换参数可步骤如下：将高等级GPS控制点通过GPS静态方式均匀布设于测区内，并获取各个点的WGS-84坐标下的坐标以及地方坐标系下的坐标，选取同一点，对比两种坐标便可求出转换参数。值得注意的是，为保证该参数的可靠性，一般进行4个以上不同点的观测以及求解。
3.3选定基准站
数据传输系统是实现实时动态测量的基础，主要由发射电台（基准站）和接收电台（流动站）两大关键设备组成。另外，可靠畅通的数据链是动态初始化的前提所在。数据传输的质量越高，整周模糊度的解算时间便会越少，所以基准站的设置工作是整个RTK测量作业的重点，应符合以下几点：1）已知点或者未知点都可设置，相较而言最好设在有精确坐标的已知点上；2)设置在地势较高、视空效果好，且无电台覆盖的区域，如高大建筑物上；3)为避免数据链丢失以及多路径效应，基准站最好没有GPS信号反射物，200m范围内没有干扰源；4)南北极附近属于卫星的“盲区”，所以电台天线最好架设在GPS接收机的北方。[4]
3.4 RTK测量技术施测步骤
野外作业环节，将基准站在事先选定的控制点上设置好，开启接收机，然后输入点号、天线高以及WGS-84的已知坐标，当设置完毕之后，确认其能接收的GPS卫星数在5颗以上，电台发射指示灯状态良好；将流动站的电台频率调整到与基准站电台相匹配，确认电台接收指示灯状态良好，接收的GPS卫星颗数在4颗以上。开始流动站的测量工作之前，需要预先对1-2个已知控制点进行联测，检验其测量精度，如果符合设计要求，便可真正展开测量工作。数据处理环节较为简单，将利用数据传输系统将外业实测坐标信息直接输送给计算机，然后通过相关软件的整理、判断以及分类，最后形成文件并打印出来。
4.RTK测量技术的特点
4.1 RTK测量技术的优点
RTK测量技术的优点如下：1）作业效率高。测量范围大（3-5km），可提供实时测量结果，无需分级布网，不仅降低了施工成本，而且提高了作业效率；2）定位精度高。一定作业半径范围之内，RTK测量技术可实现厘米级的平面精度以及高程精度，而且不存在误差积累；3）作业条件要求低。RTK测量技术对两点间是否满足光学通视并无要求，所以较传统测量而言，该技术对作业条件（通视条件、能见度、气候以及季节等）要求低；4） 作业范围广。RTK测量技术集自动化、集成化、测绘功能于一身，作业范围较广；5） 操作简便。测量时，只需在设站环节做基本简单的设置，便可实现边走边测，得出所测点的三维坐标值。不管是数据输入，还是数据传输，又或者数据处理，都能在计算机以及其它测量仪器的配合下高效完成。[5]
4.2 RTK测量技术的不足
RTK测量技术的不足如下：1）受卫星状况限制。测量过程中，如果某个时间点的有效卫星个数不足，可能造成假值的出现。除此之外，在环境复杂区域（如高山峡谷、密林区、高层建筑密布区等），卫星信号可能会受到较长时间的遮挡，自然限制了RTK测量技术的每日可作业时间；2）天空环境影响。通常白天中午左右， 由于电离层的强烈干扰，经常出现无法接收5颗卫星信号的情况，给测量工作带来了诸多不便；3）数据链传输问题。RTK数据链传输过程中容易受到各种外部条件干扰，发生严重的衰减；4）初始化问题。在复杂环境作业时，GPS卫星信号有较大的几率被阻挡，从而导致失锁，因此要经常面对重新初始化问题，对测量精度以及效率造成了一定的影响；5）高程精度问题。RTK测量技术在高程的转换方面要求较高。如果测区的高差较大，那么不仅造成高程精度低且不均匀。[6]
5.结语
RTK测量技术在工程测绘的应用中，既有较多优势，也存在一定的缺陷。只有扬长避短，才能将其更好地应用到工程实际中去。
参考文献：
[1] 骆帝骧. GPS RTK技术在工程测量中的应用分析[J]. 广东科技, 2011,(10) .
[2] 朱敏茹. 工程测量中应用GPS RTK技术的作业流程及案例研究[J]. 科技资讯, 2011,(03) .
[3] 何锐利. 长沙工程测量案例中RTK技术应用思路研究[J]. 科技资讯, 2011,(16) .
[4] 马守瑞. GPS RTK在工程测量中的应用[J]. 华北国土资源, 2011,(04) .
[5] 张少东,郭丽霞,李月. GPS RTK在公路勘测定界中的应用[J]. 价值工程, 2011,(16) .
[6] 龚振文. 全站仪和GPS-RTK向配合在道路测量中应用研究[J]. 现代商贸工业, 2011,(02) .