■呂加寶

（廈門東海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 廈門 361100）

RTK測量技術(shù)因其操作簡便、定位精度高、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、作業(yè)自動化和測繪功能強(qiáng)大，在工程測量中得到廣泛的應(yīng)用，同時在實(shí)際的工程測量中有時也存在著測量質(zhì)量問題。為進(jìn)一步提升RTK技術(shù)在工程測量質(zhì)量控制中的應(yīng)用，基于對已知點(diǎn)檢核比較法、重測比較法、電臺變頻實(shí)時檢測法等方法及成果的分析比較，探索滿足工程RTK測量成果質(zhì)量控制的途徑及方法，以達(dá)到預(yù)期的工程測量目的。

一、RTK技術(shù)

（一）技術(shù)工作原理

在RTK技術(shù)應(yīng)用過程中，要求技術(shù)人員掌握工作原理。確定基準(zhǔn)站，并設(shè)置一臺GPS接收機(jī)，經(jīng)過連續(xù)觀測衛(wèi)星，利用無線電傳輸設(shè)備等傳輸觀測數(shù)據(jù)信息，最終發(fā)送到移動觀測站。在衛(wèi)星信號被接收的過程中，利用網(wǎng)絡(luò)、無線電接收設(shè)備等，接收機(jī)接收相關(guān)衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)信息，結(jié)合相對定位原理，測量人員可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時操作處理，結(jié)合坐標(biāo)參數(shù)以及測量工程情況進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)變等，通過計(jì)算坐標(biāo)系等，可以滿足實(shí)時結(jié)算的要求，得到精準(zhǔn)定位結(jié)果，與此同時，對觀測成果質(zhì)量加以進(jìn)一步監(jiān)測，避免出現(xiàn)冗余觀測量等。綜上，要想使用RTK技術(shù)，必須明確其基本工作原理，構(gòu)建RTK測量系統(tǒng)。通常，該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)及GPS接收設(shè)備等組成，便于進(jìn)行動態(tài)實(shí)時的工程測量。

（二）RTK技術(shù)特點(diǎn)

1.RTK技術(shù)的誤差

應(yīng)用RTK技術(shù)測量時，可能出現(xiàn)一些測量誤差，主要分為同測站相關(guān)誤差與同距離相關(guān)誤差。若是出現(xiàn)信號干擾、多徑誤差以及氣象變化等情況，則容易導(dǎo)致同測站相關(guān)誤差產(chǎn)生。相比于其他影響因素，多徑誤差的發(fā)生概率較大。就多徑誤差而言，主要是因?yàn)榻邮諜C(jī)天線周圍環(huán)境惡劣，可能存在高聳建筑物、面積較大的水域等，這些都對電磁波造成影響，基于強(qiáng)反射作用，天線信號將受到干擾，可能出現(xiàn)兩種信號疊加的情況，所以測量的定位結(jié)果將存在誤差問題，但是這類誤差可以通過實(shí)施一些有效的校正方法等加以削弱或者避免。同距離相關(guān)誤差的產(chǎn)生和移動站與基準(zhǔn)站之間距離有關(guān)。如果二者之間距離增加，其誤差也會變大。為此，有關(guān)測量人員應(yīng)當(dāng)限制工程測量作業(yè)半徑等。

2.整周模糊值

整周模糊值也是RTK技術(shù)特點(diǎn)之一，指的是初始化時間。當(dāng)應(yīng)用RTK系統(tǒng)時，整周模糊值的確定關(guān)系著定位精準(zhǔn)性和可靠性。系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，如果地面兩點(diǎn)距離不遠(yuǎn)，可以模擬對流層與電離層對于測量工作的影響，經(jīng)過差分處理觀測值，可以逐漸減弱這些影響。然而，電離層電子含量將會有所變化，與此同時，無論對于基準(zhǔn)站，還是移動站，衛(wèi)星信號將會產(chǎn)生一定影響?；€長度與影響變化之間呈正比例變化關(guān)系，前者越長，后期影響越大。因此，若電離層劇烈活動，可能出現(xiàn)周跳、失鎖等現(xiàn)象，這時必須延長觀測時間，以便確定整周模糊值。需要注意的是，如果太陽黑子爆發(fā)，整周模糊值將不能被固定。有關(guān)實(shí)踐表明，影響整周模糊值的因素包含三個：第一，接收機(jī)類型。相比于單頻RTK，雙頻RTK初始化的時間較短。第二，觀測衛(wèi)星數(shù)量。觀測衛(wèi)星數(shù)量越多，其RTK精確性越高，具有較好的可靠性；第三，移動站、基準(zhǔn)站二者之間的距離。如果距離相近，整周模糊值將較短。

3.數(shù)據(jù)鏈

在RTK測量過程中，要求移動站實(shí)時接收信號，掌握具體的觀測值和相關(guān)數(shù)據(jù)鏈信息，方便進(jìn)行位置確定。為此，必須要確?；鶞?zhǔn)站信號接收具有良好的可靠性和連續(xù)性，從而取得較好的RTK測量結(jié)果。一般而言，如果位于沙漠、平原等區(qū)域，RTK技術(shù)應(yīng)用效果較好，但是，若是在山區(qū)、森林等地方進(jìn)行工程測量，測量成果質(zhì)量將有所下降，影響實(shí)際工程測量作業(yè)效率，極有可能出現(xiàn)無法作業(yè)的情況。

4.坐標(biāo)系統(tǒng)

RTK與GPS靜態(tài)測量一樣，GPS接收機(jī)接收的衛(wèi)星信號經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，首先得到的是地心坐標(biāo)系(WGS84)坐標(biāo)，而在測繪工程中應(yīng)用的通常是1980西安坐標(biāo)系、1954年北京坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系等，其高程一般為正常高。因此，為了把WGS84坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地方坐標(biāo)系坐標(biāo)，作業(yè)前首先要根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系式求解兩種坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

二、RTK技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

（一）優(yōu)點(diǎn)

一是精度高。因?yàn)樵赗TK技術(shù)工作原理下，其工作條件得以滿足的基礎(chǔ)上，并加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全等方面的保障，無論是平面精度，還是高程精度，RTK技術(shù)測量精度都可達(dá)到厘米級。二是作業(yè)高效。若是采用以往的測量方式，不僅測量麻煩，作業(yè)效率也較慢。但是，RTK技術(shù)的應(yīng)用可以解決這類問題。一次測量即可完成半徑為4km的測量任務(wù)，使得整體測量水平提升，這在很大程度上與其技術(shù)先進(jìn)性有關(guān)，實(shí)際測量時，幾秒就可以獲得坐標(biāo)，大大降低測量勞動強(qiáng)度，節(jié)約外業(yè)費(fèi)用，作業(yè)效率有所提高。三是作業(yè)條件寬松。與其他測量方式相比，RTK技術(shù)作業(yè)成果質(zhì)量的影響因素雖然較多，可能受到氣候、能見度等因素影響，但是整體受限較小，可以基于電磁波通視完成定位作業(yè)任務(wù)。四是操作簡便。利用計(jì)算機(jī)和測量儀器、軟件等可以立即開展測量工作，方便測量人員使用，還能快速進(jìn)行觀測數(shù)據(jù)處理和信息通訊。五是自動化、集成化優(yōu)勢明顯。在RTK技術(shù)作用下，實(shí)現(xiàn)多種測繪功能的應(yīng)用，降低輔助測量工作量，人為誤差也有所減少，促使整體工程測量精度大大增加。

（二）缺點(diǎn)

1.易受到衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)影響

若是衛(wèi)星系統(tǒng)位置發(fā)生變化，則會出現(xiàn)假值。不僅如此，如果觀測條件較為復(fù)雜，將影響RTK技術(shù)作用的發(fā)揮，使得整體觀測效率下降。針對這種情形，測量人員可以加強(qiáng)衛(wèi)星系統(tǒng)的細(xì)致觀察，以便獲得精準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息，基于客觀允許的條件下，有選擇地使用RTK技術(shù)開展測量作業(yè)。

2.易受到天氣環(huán)境等因素影響

氣象情況有很多種，天空環(huán)境變化不規(guī)律，若是環(huán)境趨于復(fù)雜，則無疑影響觀測數(shù)據(jù)的傳輸工作質(zhì)量，甚至對于數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)度造成嚴(yán)重影響。尤其是地形復(fù)雜的區(qū)域，如果想要進(jìn)行測量，其數(shù)據(jù)傳輸將成為一大問題。對此，為解決RTK技術(shù)的弊端，有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)合理選定基準(zhǔn)站位置，盡量將其設(shè)置在海拔高、工作環(huán)境中心地區(qū)，減少天氣環(huán)境等因素的影響。

3.穩(wěn)定性有所不足，精度可能受到影響

與全站儀比較而言，無論是RTK技術(shù)測量精度，還是測量的穩(wěn)定性，都有所不足，影響實(shí)際測量結(jié)果準(zhǔn)確性。為此，測量人員需要加強(qiáng)對RTK技術(shù)的了解，掌握現(xiàn)場控制點(diǎn)的布控情況，并合理設(shè)置多余控制點(diǎn)，使得RTK測量工作穩(wěn)定性有所提升，也能更好地保障RTK測量的良好精準(zhǔn)度。

三、RTK誤差特性與RTK測量質(zhì)量控制方法研究

（一）RTK的誤差特性及控制方法

1.同儀器和干擾有關(guān)的誤差特性與控制方法

天線相位中心變化：若要提高RTK定位精度，必須進(jìn)行天線檢驗(yàn)校正。多徑誤差：多徑誤差取決于天線周圍的環(huán)境，多徑誤差可通過下列措施予以削弱，即選擇地形開闊的點(diǎn)位、采用扼流圈天線、基地站附近輔設(shè)吸收電波的材料。信號干擾：在基地站削弱天線電噪聲最有效的方法是連續(xù)監(jiān)測所有可見衛(wèi)星的周跳和信噪比。

2.同距離有關(guān)的誤差特性與控制方法

同距離有關(guān)的誤差的主要部分可通過多基準(zhǔn)站技術(shù)來消除。軌道誤差：就短基線（＜10 km）而言，誤差較小，但是，對20～30 km的基線則可達(dá)到幾厘米。利用下列方法使電離層誤差得到有效的消除和削弱：利用兩個以上觀測站同步觀測量求差（短基線）等。對流層誤差：對流層誤差與點(diǎn)間距離和點(diǎn)間高差密切相關(guān)。

（二）常見RTK測量質(zhì)量控制方法

有關(guān)研究人員指出，工程測量過程中，結(jié)合實(shí)際情況可以應(yīng)用三種RTK測量質(zhì)量控制方法，具體RTK測量質(zhì)量控制方法如下。

1.已知點(diǎn)檢核比較法

已知點(diǎn)檢核比較法為常見質(zhì)量控制手段，主要結(jié)合已知點(diǎn)進(jìn)行比較分析，如果出現(xiàn)問題第一時間加以校正。在應(yīng)用過程中，主要與RTK觀測同步進(jìn)行，要求測量人員盡可能選擇高精度的控制點(diǎn)，類似靜態(tài)控制點(diǎn)或者高等級的控制點(diǎn)，再針對這些已知點(diǎn)坐標(biāo)加以比較檢核，若是發(fā)現(xiàn)其中的問題，則立即進(jìn)行改正，從而加強(qiáng)RTK測量成果的質(zhì)量控制。

2.重測比較法

重測比較法，顧名思義，基于反復(fù)測量為基本內(nèi)容的比較方式，提供比較的依據(jù)方法，在應(yīng)用階段，先測量若干個固定點(diǎn)坐標(biāo)，若是存在已測RTK點(diǎn)，則重測坐標(biāo)，再定位進(jìn)行比較。若是沒有觀測點(diǎn)，可以增設(shè)儀器，對檢測過的RTK點(diǎn)加以對比，利用全站儀等對檢測點(diǎn)之間的距離等進(jìn)行確定，再檢驗(yàn)測量檢核成果精度。所以這種方法較為簡單，通過現(xiàn)場進(jìn)行觀測成果的對比，進(jìn)一步判定初始化的可靠性及準(zhǔn)確性，如果初始化無問題，再進(jìn)行新RTK觀測。

3.電臺變頻實(shí)時檢測法

電臺變頻實(shí)時檢測法在RTK測量成果質(zhì)量控制中有著重要的應(yīng)用價值，為取得精準(zhǔn)的檢測結(jié)果，首先，常常要求檢測人員在檢測區(qū)域建立多個基準(zhǔn)站，確?；鶞?zhǔn)站數(shù)量不少于2。其次，讓各個基準(zhǔn)站使用不同頻率進(jìn)行差分發(fā)射，以便改正數(shù)據(jù)。針對流動站而言，實(shí)際RTK觀測過程中，變頻開關(guān)的作用較大，可以方便電臺人員進(jìn)行不同基準(zhǔn)站的選擇，用于接收不同的差分改正數(shù)據(jù)，使得各個RTK點(diǎn)都可以實(shí)時接收一個基準(zhǔn)站的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，準(zhǔn)確掌握差分改正數(shù)據(jù)情況，及時獲取一個基準(zhǔn)站的RTK觀測數(shù)據(jù)。與此同時，若是該電臺進(jìn)行另一個頻率切換，則又可以接收另一個基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步掌握差分改正數(shù)據(jù)，獲取同一點(diǎn)的不同RTK觀測數(shù)據(jù)。最后再采用多次比較方式，實(shí)時比較與分析RTK觀測數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，從而對RTK觀測質(zhì)量問題加以判斷。

四、工程測量質(zhì)量控制中RTK技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用分析

（一）RTK測量質(zhì)量控制方法的實(shí)際運(yùn)用

1.已知點(diǎn)檢核較法的運(yùn)用

某工程項(xiàng)目位于郊區(qū)，項(xiàng)目圖根控制測量中的測區(qū)大多為丘陵地貌，滿足RTK測量的要求。故此，觀測人員選擇應(yīng)用RTK技術(shù)，實(shí)際作業(yè)過程中，在附近制高點(diǎn)位置設(shè)置基準(zhǔn)站，確保視野足夠開闊，可以避免高壓輸電線路以及通訊線路等部分的干擾，為實(shí)際RTK觀測工作開展創(chuàng)造條件。觀測時，流動站和基準(zhǔn)站二者之間的距離被控制在7 km范圍內(nèi)，并嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)定等進(jìn)行RTK觀測。

為加強(qiáng)RTK測量成果質(zhì)量控制，根據(jù)實(shí)際情況分析后，項(xiàng)目方?jīng)Q定采取已知點(diǎn)檢核較法。RTK圖根控制測量的同一時間，要求測量人員對周圍8個靜態(tài)E級GPS已知點(diǎn)加以聯(lián)測。最終得到已知點(diǎn)坐標(biāo)，再分別進(jìn)行比較檢核，其結(jié)果如附表1所示。附表1中列出M63、M64、M65三個已知點(diǎn)坐標(biāo)以及觀測情況，其中平面最大點(diǎn)位誤差與點(diǎn)位中誤差分別為2.3cm和1.8cm，最大高程差和高程中誤差分別為2.8cm和1.7cm，最終核驗(yàn)后，該工程RTK圖根測量成果質(zhì)量得到控制，可靠性有所提升。

附表1 RTK測量已知點(diǎn)檢核精度對比

2.重測比較法的運(yùn)用

某地區(qū)工程數(shù)字測圖項(xiàng)目測量地地勢復(fù)雜，被測區(qū)域多為丘陵、山地等，因此使用RTK技術(shù)對碎部點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，利用先進(jìn)技術(shù)節(jié)省測站搬站的流程，進(jìn)一步加快作業(yè)效率，提高觀測水準(zhǔn)。然而相比于全站儀極坐標(biāo)法，RTK數(shù)據(jù)采集過程中，存在采集數(shù)據(jù)不穩(wěn)定等問題，容易影響工程測量質(zhì)量。

為提高碎部點(diǎn)測量的精準(zhǔn)度，采取了重測比較法，以求進(jìn)行RTK觀測結(jié)果的質(zhì)量控制。在實(shí)際應(yīng)用過程中，當(dāng)每次重新初始化后，立即重測附近已測的RTK點(diǎn)，測點(diǎn)數(shù)量應(yīng)該超過兩個，通過現(xiàn)場比較，確保初始化無問題再對新的坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行RTK觀測。經(jīng)過實(shí)際測量，該工程共計(jì)重新觀測36個比較點(diǎn)，其中平面精度最大點(diǎn)位誤差和點(diǎn)位中誤差分別為2.6 cm和2.0 cm，高程精度中最大高程差和高程中誤差分別為2.8 cm和2.1 cm。經(jīng)過重測比較分析，最終確定每次初始化過程不僅正確，還有一定可靠性，為該工程碎部點(diǎn)精度與成圖質(zhì)量提供保障。

3.電臺變頻實(shí)時檢測法的運(yùn)用

某工程測量位于廈門某地區(qū)，圖根控制測量項(xiàng)目中，主要應(yīng)用RTK技術(shù)，其實(shí)踐操作步驟如下：首先，準(zhǔn)備相關(guān)儀器，包括Trimble 5700 GPS雙頻接收機(jī)、TRIMARK3數(shù)傳電臺及天線等。其次，選擇基準(zhǔn)站。確保測量區(qū)內(nèi)或測區(qū)附近空曠、視野開闊，高度角在15°以上的范圍內(nèi)，無障礙物，附近不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾接收衛(wèi)星信號的干擾源或強(qiáng)烈反射衛(wèi)星信號，設(shè)立兩個基準(zhǔn)站。同時，啟動基準(zhǔn)站。架設(shè)相關(guān)儀器后，接通電源，設(shè)置基準(zhǔn)與轉(zhuǎn)換參數(shù)，并確保與GPS接收機(jī)連接，再輸入其中基準(zhǔn)站坐標(biāo)等，啟動后，保證電臺處于發(fā)射狀態(tài)。最后，連接流動站儀器。設(shè)置完流動站信息后，開始進(jìn)行RTK觀測。

為保證觀測結(jié)果質(zhì)量，采用電臺變頻實(shí)時檢測法，讓各自基準(zhǔn)站使用不同頻率進(jìn)行差分發(fā)射，可以實(shí)時獲得差分改正數(shù)據(jù)，將接收的不同的差分改正數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。最終結(jié)果顯示，總平面點(diǎn)位中誤差處于2 cm范圍內(nèi)，最大為0.0164 cm，可以滿足1/500圖幅圖根控制的精度要求，達(dá)到預(yù)期的工程測量質(zhì)量控制效果。

（二）RTK測量質(zhì)量控制成效分析

綜上所述，RTK質(zhì)量控制方法有：（1）已知點(diǎn)檢核比較法——即用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；（2）重測比較法——每次初始化成功后，確認(rèn)控制點(diǎn)無誤后才進(jìn)行RTK測量；（3）電臺變頻實(shí)時檢測法——在測區(qū)內(nèi)建立兩個以上基準(zhǔn)站，從而得到兩個以上解算結(jié)果。

通過對以上三種RTK測量成果質(zhì)量控制方法進(jìn)行對比可知，已知點(diǎn)檢核比較法的運(yùn)用最為可靠，但實(shí)際應(yīng)用中由于高等級控制點(diǎn)數(shù)量有限，并難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時進(jìn)行點(diǎn)位的質(zhì)量控制，較為適用于測量成果質(zhì)量評定。重測比較法的運(yùn)用步驟較為簡單，而且可以滿足實(shí)時性的需要，便于發(fā)現(xiàn)問題及時解決問題，有助于RTK測量成果質(zhì)量控制。而電臺變頻實(shí)時檢測法在實(shí)踐應(yīng)用中，凸顯實(shí)時性的應(yīng)用優(yōu)勢，能夠針對特定RTK點(diǎn)加以質(zhì)量控制。需要注意的是，必須要準(zhǔn)備所需的儀器工具，否則將難以實(shí)現(xiàn)該方法的有效質(zhì)量控制作用，所以可能會受到儀器條件限制。綜上，未來工程測量過程中，加強(qiáng)RTK觀測成果質(zhì)量控制，可以先考慮儀器設(shè)備情況，若未能滿足電臺變頻實(shí)時檢測法所需儀器條件需求，則可以聯(lián)合應(yīng)用已知點(diǎn)檢核比較法、重測比較法，提高RTK測量成果的質(zhì)量。

作為先進(jìn)測量技術(shù)中的一種，RTK技術(shù)深受關(guān)注。在各類工程測量中，該技術(shù)都具有較大的應(yīng)用價值，實(shí)際測量質(zhì)量控制過程中，要求測量人員掌握RTK技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)以及工程情況等合理運(yùn)用這類技術(shù)。與此同時，可以合理運(yùn)用已知點(diǎn)檢核比較法、重測比較法、電臺變頻實(shí)時檢測法等，實(shí)現(xiàn)誤差與測量成果上的質(zhì)量控制，提高工程測量的質(zhì)量。