RTK技术在南水北调中线(许昌段)测量工作中应用

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摘要：rtk定位技术是GPS测量技术发展中的一个新的突破，具有定点速度快、误差不累积、节省人力、作业效率高等特点。本文结合实例，针对RTK测量技术在水利工程建设工作的应用做了一些分析。

关键词：RTK，控制测量

中图分类号：O353.5 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

南水北调水利建设中各种控制测量、工程测量通常采用三角网、导线网方法来施测，费工费时、不仅要求点间通视，而且精度分布不均匀。随着GPS 及RTK 技术不断广泛应用于水利测量中，布设任意边长高精度的控制网已非难事。但是由于RTK 技术本身的一些局限性使得它难以满足控制测量的精度要求。考虑到RTK 技术的优势在尽量克服其局限性的基础上，在加密控制网短边测量中采用RTK 技术进行了尝试，并用GPS静态测量对其成果给予检核，对RTK技术加密短边控制网的可行性进行了分析并得出了结论。

RTK测量的作业原理

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，历时不足一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成整周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。

3RTK定位实践

RTK技术与GPS静态定位技术相比，一方面RTK实时动态测量更高效、更灵活；另一方面RTK实时动态定位系统结构和数据采集与处理技术相对复杂。基准站和流动站的观测数据质量好坏以及无线电信号传播质量好坏对定位结果的影响很大，故基准站和流动站位置的选择非常重要。

2.1 基准站位置的选择

为保证RTK测量的精度和速度,选择一个外部环境良好的基准站是至关重要的,一个理想的基准站应该是视野开阔远离强电磁波发射源。以便GPS 接收机容易地接收卫星信号并方便地将此信号发送给移动站，RTK 技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。RTK 定位时要求基准站接收机实时地把观测数据伪距观测值相位观测值及已知数据传输给流动站。故基准站选在较高的地方，并避开周围高于基准站的建筑物或地物，使基准站的信号能覆盖其控制区域。为减小坐标系统转换误差，基准站到流动站的距离约为4km～6km。

2.2 流动站的作业环境要求

流动站应避免在密集地物里、树丛中或高压线下使用。在同时接收到5颗卫星的情况下，流动站可以开始作业。由于电台通讯的无线电频率高，具有直线传播的特性，因此流动站距基准站的距离在市区不超过4km。电台发射天线需要架设在高处，以提高作业的有效距离。

2.3 为了提高测量精度，观测时流动站采用三脚架基座对中整平,以静态方式置平对中，确定控制天线高度在1m左右，以提高对中精度； 点校正时取分布均匀，精度较高的8个四等GPS点进行点校正；基准站一律架设在测区内的三、四等GPS点上。

3 实例分析

3.1 成果分析

在南水北调中线（许昌段）测量项目中利用leica GPS系统进行测试。在距已知点5至15公里的范围内选定四个点，与已知点同步采用静态模式测量，静态测量结果分别采用Pinnacle ，TGO两套软件处理，处理结果与RTK测量结果比较如下表

上表中各点距基准站的距离在5～10km的范围内，且由上到下依次接近基准站。由检测的结果可以看出，无论在平面定位还是高程定位方面，在严格按照操作规程进行操作的情况下RTK测量结果都能达到厘米级精度，较差中误差分别为3.3cm与3.8cm，且精度可靠，能够满足厘米级精度控制网的加密要求，并且随着RTK边长的缩短精度不断提高。这是因为RTK测量的基本思想是利用基准站与流动站间同步观测误差的强相关性用基准站误差来对流动站观测进行修正，从而实现快速定位。基准站与流动站间边长越短误差相关性越强，误差修正精度越高，从而定位精度越高。所以，用RTK技术加密短边控制网，尤其是边长在5km范围内的短边控制网是完全可行的。

3.2 结论

采用RTK技术加密控制网有如下优点：

（1）作业效率高。控制网的加密工程中，待测点数量多、施测周期短、任务繁重。采用常规方法布网，速度缓慢、点位精度分布不均匀，施测周期长，不利于以后平差计算。

（2）经济效益好。作业效率的提高，直接引起经济效益的提高。并且，由于能够采用统一的坐标系统，使现有资料和过去资料充分共享，可节省很多勘测费用。

（3）布网简单、点位精度均匀。布网灵活快捷，不受通视条件限制。误差不积累，点位精度均匀。

参考文献

1.张勤，李家权. GPS测量原理及应用.北京：科学出版社，2005.

2.许其凤. 空间大地测量学.北京：出版社，2001

作者简介：

李婷婷（1985. 12－），女，河南孟州人，主要从事水利工程方面的施工技术及管理工作。