胡德陛　申成峰

[摘 要]本文以工程測量RTK技術(shù)為例；深入分析了RTK技術(shù)的主要優(yōu)勢、作業(yè)流程、注意事項(xiàng)及測量成果的質(zhì)量控制要點(diǎn)，進(jìn)而提高工程測量效率。

[關(guān)鍵詞]工程測量；RTK技術(shù)；作業(yè)流程；注意事項(xiàng)

中圖分類號：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）14-0383-01

前言

RTK定位技術(shù)是GPS技術(shù)的一個(gè)新的里程碑，它大大地提高了測量效率并開拓GPS新應(yīng)用領(lǐng)域。GPS—RTK從根本上改變了測量工作的傳統(tǒng)作業(yè)方式，RTK定位技術(shù)以精度高、速度快、費(fèi)用省，操作簡便等優(yōu)良特性被廣泛應(yīng)用于控制測量、工程測量、礦山測量、地形測量、城市規(guī)劃測量、土地勘測定界測量等等當(dāng)中。

1、工程測量RTK技術(shù)的主要優(yōu)勢

1.1 作業(yè)效率高：在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站測量覆蓋率4--5km半徑的區(qū)域，大大減少了傳統(tǒng)測量所要求的控制點(diǎn)數(shù)量和測量儀器的“搬站”次數(shù)。僅需一人操作，在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即得一點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。作業(yè)速度快，減輕了作業(yè)者勞動強(qiáng)度，節(jié)省了外業(yè)費(fèi)用，提高了勞動效率。

1.2 定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累，只要滿足RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為4km），RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級。

1.3 降低了作業(yè)條件要求：RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間通視，只要求滿足“電磁波通視”。因此，和傳統(tǒng)測量相比，RTK技術(shù)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測量看來由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿足RTK的基本工作條件，它也能輕松地進(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)。

1.4 RTK作業(yè)自動化、集成化程度高，測繪功能強(qiáng)大：RTK可勝任很多種外業(yè)測繪。流動站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動實(shí)現(xiàn)多種測繪功能，使輔助測量工作極大減少，減少了常規(guī)測量儀器人為操作誤差，保證了作業(yè)精度。

1.5 操作簡便，容易使用，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)：只要在設(shè)站時(shí)進(jìn)行簡單的設(shè)置，就可以邊走邊獲得測量結(jié)果數(shù)據(jù)或進(jìn)行坐標(biāo)放樣。數(shù)據(jù)輸入、存儲、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強(qiáng)，能方便快捷地導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，手簿的使用簡單易學(xué)。

2、工程測量RTK技術(shù)的作業(yè)流程

2.1 內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備

在實(shí)施RTK 外業(yè)測量前，應(yīng)事先收集測區(qū)的小比例尺地形圖，必要時(shí)進(jìn)行野外踏勘， 根據(jù)城市測量的特點(diǎn)完成內(nèi)業(yè)的準(zhǔn)備工作。主要包括以下幾方面的內(nèi)容：①根據(jù)工程項(xiàng)目，設(shè)定工程名稱；②若已知坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，則輸人手簿；③若無坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，應(yīng)整理測區(qū)的已知控制點(diǎn)資料，控制點(diǎn)應(yīng)盡可能均勻分布在測區(qū)周圍，使得所測點(diǎn)均在已知點(diǎn)的包圍之內(nèi)，盡可能避免從一端向另一端無限制的外推?？刂泣c(diǎn)所處的位置和周圍的條件應(yīng)符合GPS作業(yè)的要求；④實(shí)施工程放樣時(shí)，內(nèi)業(yè)輸人每個(gè)放樣點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，以便野外實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確放樣。

2.2 求定測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)

城市測量是在地方獨(dú)立坐標(biāo)系上進(jìn)行的，這就存在WGS -84 坐標(biāo)和地方獨(dú)立坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題。由于RTK 作業(yè)要求實(shí)時(shí)給出當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)，這使得坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作非常重要。根據(jù)總體規(guī)劃和工程需要，求定測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)可按如下步驟進(jìn)行：首先在測區(qū)以GPS靜態(tài)方式布設(shè)均勻分布的高等級GPS控制點(diǎn)，獲得各點(diǎn)的WGS -84 坐標(biāo)和地方坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，利用同一點(diǎn)的兩種坐標(biāo)求出轉(zhuǎn)換參數(shù)。

2.3 基準(zhǔn)站的選定原則

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由基準(zhǔn)站發(fā)射電臺和流動站接收電臺組成，它們是實(shí)時(shí)動態(tài)測量的關(guān)鍵設(shè)備。穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)莿討B(tài)初始化的前提。保持高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸，可以減少整周模糊度的解算時(shí)間，大大提高主作效率，所以基準(zhǔn)站的安置是順利實(shí)施RTK 作業(yè)的關(guān)鍵之一，基準(zhǔn)站安置應(yīng)滿足下列條件：①基準(zhǔn)站可設(shè)立在有精確坐標(biāo)的已知點(diǎn)上，也可設(shè)在未知點(diǎn)上；②基準(zhǔn)站安置應(yīng)選擇地勢較高、視空無遮擋、電臺有良好覆蓋域的地方，城市測量首選測區(qū)高大建筑物上；③為防止數(shù)據(jù)鏈的丟失和多路徑效應(yīng)，基準(zhǔn)站周圍應(yīng)無GPS信號反射物，200m 范圍內(nèi)無高壓電線、電視臺、無線電發(fā)射臺等干擾源；④考慮到南北極附近是衛(wèi)星的空洞區(qū)，電臺的天線應(yīng)架設(shè)在GPS接收機(jī)的北方。

2.4 RTK施測步驟

野外作業(yè)時(shí)，基準(zhǔn)站安置在選定的控制點(diǎn)上，打開接收機(jī)輸人點(diǎn)號、天線高、WGS-84 的已知坐標(biāo)；設(shè)置完畢檢查接收的GPS衛(wèi)星數(shù)5顆。檢查電臺發(fā)射指示燈是否正常，基準(zhǔn)站設(shè)置完成。流動站選擇與基準(zhǔn)站電臺相匹配的電臺頻率，檢查電臺接收指示燈是否正常，檢查接收衛(wèi)星顆數(shù)4顆，流動站可開始測量任務(wù)。先聯(lián)測1 個(gè)～2 個(gè)已知控制點(diǎn)，評定測量精度，滿足設(shè)計(jì)要求后開始測量任務(wù)。實(shí)時(shí)動態(tài)RTK 數(shù)據(jù)處理相對簡單，外業(yè)測量采集的實(shí)測坐標(biāo)通過手簿的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，直接下載到計(jì)算機(jī)內(nèi)。經(jīng)整理、分類、判斷形成文件后直接打印出來。

3、工程測量中RTK技術(shù)的注意事項(xiàng)

RTK 技術(shù)在城市測量中有廣闊的應(yīng)用前景，但是由于城市特殊的環(huán)境，存在諸多的不利于RTK 作業(yè)的因素，諸如強(qiáng)大的無線電網(wǎng)絡(luò)、高大的建筑物、繁忙的交通等。

3.1 由于實(shí)時(shí)動態(tài)RTK 的測量與衛(wèi)星分布以及數(shù)據(jù)鏈的性能有關(guān)，而且各觀測值都是獨(dú)立觀測的，所以應(yīng)在開始觀測前聯(lián)測其他已知點(diǎn)進(jìn)行對比，以確定基準(zhǔn)站和流動站各參數(shù)設(shè)置是否正確，以及數(shù)據(jù)鏈通訊是否正常。在觀測一段時(shí)間或儀器失鎖以及觀測結(jié)束前都進(jìn)行這一檢測，這樣可以有效地判斷儀器是否處于正常狀態(tài)，從而確保觀測成果的可靠性；

3.2 為提高觀測成果的精度，流動站宜采用帶支架的對中桿，這樣流動站天線穩(wěn)定性好、對中整平誤差小，同時(shí)在采集數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)等待數(shù)據(jù)跳動變化在設(shè)計(jì)要求實(shí)時(shí)采集；

3.3 RTK 作業(yè)時(shí)，有時(shí)會出現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈不穩(wěn)定的現(xiàn)象。可能是由于流動站附近存在與電臺頻率相同的外界無線電，干擾了數(shù)據(jù)的傳輸。這時(shí)應(yīng)通知基準(zhǔn)站測量人員重新選擇電臺發(fā)射頻率， 流動站也重新選擇接收頻率；也可能是電臺的電量不足，應(yīng)及時(shí)充電；

3.4 在RTK 測量過程中，有時(shí)會出現(xiàn)在某個(gè)區(qū)域或一個(gè)時(shí)間段里，解算時(shí)間較長甚至無法獲取固定雙差解的情況。這可能是由于周圍存在如反射性強(qiáng)的建筑物、水面、臨時(shí)停車等反射物引起多路徑現(xiàn)象，可選擇復(fù)位后重新觀測記錄；也可能沒有足夠的衛(wèi)星可用或衛(wèi)星分布不利，可選擇適當(dāng)提高截止高度角或刪星；

3.5 在房屋密集區(qū)域，或在林木茂盛的地方，由于天空通視條件的限制，RTK 無法確定其坐標(biāo)位置，應(yīng)采用常規(guī)測量方法。

4、RTK工程測量成果的質(zhì)量控制

研究表明，RTK確定整周模糊度的可靠性最高為95%，RTK比靜態(tài)GPS還多出一些誤差因素如數(shù)據(jù)鏈傳輸誤差等。因此，和GPS靜態(tài)測量相比，RTK測量更容易出錯(cuò)，必須進(jìn)行質(zhì)量控制。

4.1 已知點(diǎn)檢核比較法。即在布測控制網(wǎng)時(shí)用靜態(tài)GPS或全站儀多測出一些控制點(diǎn)，然后用RTK測出這些控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行比較檢核，發(fā)現(xiàn)問題即采取措施改正。

4.2 重測比較法。每次初始化成功后，先重測1—2個(gè)已測過的RTK點(diǎn)或高精度控制點(diǎn)，確認(rèn)無誤后才進(jìn)行RTK測量。

4.3 電臺變頻實(shí)時(shí)檢測法。在測區(qū)內(nèi)建立兩個(gè)以上基準(zhǔn)站，每個(gè)基準(zhǔn)站采用不同的頻率發(fā)送改正數(shù)據(jù)，流動站用變頻開關(guān)選擇性地分別接收每個(gè)基準(zhǔn)站的改正數(shù)據(jù)從而得到兩個(gè)以上解算結(jié)果，比較這些結(jié)果就可判斷其質(zhì)量高低。

5、結(jié)束語

綜上所述，隨著RTK 技術(shù)的日趨成熟，必將更好地服務(wù)于城市測量。極大地方便了測量工作者的日常工作，隨著其技術(shù)的不斷進(jìn)步，必將給測量工程帶來更大的便利，其在測量中的應(yīng)用領(lǐng)域也將更為廣泛。