RTK技術(shù)在高林臺(tái)河控制測(cè)量中的應(yīng)用

茹樹青 曹 群

（阜新市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 阜新市 123000）

1 RTK測(cè)量原理

RTK（Real Time kinematic）技術(shù)即實(shí)時(shí)載波相位差分技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理測(cè)點(diǎn)載波相位觀測(cè)量的差分方法，它能夠?qū)崟r(shí)地獲得測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，能達(dá)到厘米級(jí)精度。RTK系統(tǒng)主要由一個(gè)參考站(即基準(zhǔn)站)、若干個(gè)流動(dòng)站、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)三大部分組成。在RTK作業(yè)模式下基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送到流動(dòng)站。流動(dòng)站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果，用時(shí)不到1s。

2 RTK控制測(cè)量

本文以高林臺(tái)河1：2000地形圖測(cè)量實(shí)踐為例，具體介紹RTK技術(shù)在控制測(cè)量中的應(yīng)用情況。

2.1 測(cè)區(qū)概況

高林臺(tái)河位于細(xì)河中游阜蒙縣與市區(qū)交界處，東經(jīng) 121°41′、北緯 42°03′。測(cè)區(qū)河道長5.7km，上游部分為兩個(gè)支流，在高林臺(tái)村南匯流一河。測(cè)區(qū)較為平坦，交通便利，但原河堤外多為廠區(qū)和楊林，通視困難，測(cè)區(qū)類別為中等。

2.2 已有測(cè)量成果的利用

（1）中國人民解放軍總參謀部測(cè)繪局出版的1:1萬地形圖；

（2）平面控制點(diǎn)5個(gè),扣莫（GPS三等）、縣糧食局（GPS四等）、玍海西（GPS四等）、三糧庫（GPS四等）、九營子（GPS四等），均為阜新城區(qū)基礎(chǔ)測(cè)量控制網(wǎng)內(nèi)的控制點(diǎn)；

（3）高程控制點(diǎn)5個(gè),其中阜新城區(qū)基礎(chǔ)測(cè)量控制網(wǎng)內(nèi)的控制點(diǎn) 4個(gè)：縣糧食局（四等水準(zhǔn)）、玍海西（四等水準(zhǔn)）、三糧庫（四等水準(zhǔn)）、九營子（四等水準(zhǔn)）；國家水準(zhǔn)控制點(diǎn)1個(gè)，扣清19（一等水準(zhǔn)）；

由于高林臺(tái)河位于阜新市近郊，為細(xì)河的主要支流，為了適應(yīng)阜新市整體發(fā)展和細(xì)河流域的整體規(guī)劃，本次測(cè)繪采用阜新市城市80坐標(biāo)系(1980西安坐標(biāo)系,1.5°帶投影,中央子午線 121°30′)，1985國家高程基準(zhǔn)。

2.3 施測(cè)方法和施測(cè)情況

本次測(cè)量我們采用 GPS RTK 測(cè)量模式一次性完成圖根控制點(diǎn)的平面、高程測(cè)量，并采用直接水準(zhǔn)的方式聯(lián)測(cè)大部分控制點(diǎn)，通過比較、改正最終完成高程控制測(cè)量。

2.3.1 人員組織和所用儀器設(shè)備

根據(jù)工程量和時(shí)間的要求，外業(yè)測(cè)量由3人組成，投入 Smart 6100 GPS（動(dòng)態(tài)平面精度10mm+2ppm，高程精度 20mm+2ppm）一套、S3水準(zhǔn)儀一臺(tái)、對(duì)講機(jī)、水準(zhǔn)尺等。

2.3.2 已有控制點(diǎn)的檢測(cè)及利用

根據(jù)測(cè)區(qū)所在的位置及測(cè)量要求，擬采用的平面控制點(diǎn)5個(gè)，高程控制點(diǎn)5個(gè)，控制點(diǎn)點(diǎn)名及等級(jí)見表1。 RTK作業(yè)半徑最長為3.8km，滿足規(guī)范要求（R≤5km）。

表1 控制點(diǎn)點(diǎn)名及等級(jí)表

按照控制點(diǎn)的位置分布，選擇三糧庫作為檢核點(diǎn)，不參與控制結(jié)算，其他幾個(gè)點(diǎn)分別參與平面、高程控制結(jié)算。經(jīng) GPS RTK檢測(cè)，水平殘差分別為 9mm、14mm，垂直殘差為 9mm，尺度比為0.999976127，幾個(gè)點(diǎn)兼容性良好，精度統(tǒng)一，成果詳見表 2。采用此套控制結(jié)算成果檢測(cè)三糧庫的點(diǎn)位精度，獨(dú)立采集2次，其平均值與已知坐標(biāo)較差分別為 8mm、-3mm、-13mm。滿足規(guī)范要求(⊿點(diǎn)位≤5cm,⊿高程≤4cm），故在本次控制測(cè)量中采用此套控制測(cè)量模式。

表2 已知控制點(diǎn)精度檢測(cè)成果表 單位：mm

2.3.3 控制測(cè)量

（1）平面控制測(cè)量。應(yīng)用 RTK 測(cè)量模式在測(cè)區(qū)內(nèi)共完成控制點(diǎn) 15個(gè)，每個(gè)圖根控制點(diǎn)均獨(dú)立采集2次， 每次10個(gè)歷元以上,其兩次控制測(cè)量的點(diǎn)位較差、高程較差均滿足規(guī)范要求（⊿點(diǎn)位≤20cm,⊿高程≤10cm）后結(jié)束此點(diǎn)的控制測(cè)量。

（2）高程控制測(cè)量。按照《工程測(cè)量規(guī)范》規(guī)定，對(duì)采用RTK模式完成的擬合高程成果需要采用水準(zhǔn)檢測(cè)。 由于所采用的城市控制點(diǎn)經(jīng)常使用，另由于RTK檢測(cè)已知點(diǎn)成果可知，控制點(diǎn)精度保存完好，故本次水準(zhǔn)路線直接以玍海西為起算點(diǎn)，采用雙儀器高法參照四等水準(zhǔn)的測(cè)量要求完成了5.2km的支水準(zhǔn)路線，不進(jìn)行已知點(diǎn)間的檢測(cè)。經(jīng)計(jì)算，左右水準(zhǔn)路線高差不符值為 6mm，滿足四等水準(zhǔn)的要求（14√K=32mm），水準(zhǔn)計(jì)算及高程對(duì)照表見表3。

表3 RTK擬合高程與水準(zhǔn)高程對(duì)照表

程聯(lián)測(cè)位于測(cè)區(qū)首、中、尾部的RTK控制點(diǎn)11個(gè)（不少于3個(gè)），為全部控制點(diǎn)的73 %（不少于10%），兩者高差較差均小于68mm（30√D）。通過水準(zhǔn)計(jì)算及高程對(duì)照表可以看出本套R(shí)TK高程控制擬合均勻，滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，不需改正，直接用于測(cè)圖。

采用RTK模式測(cè)設(shè)GPS RTK控制點(diǎn)15個(gè)。

3 結(jié)論

通過用RTK技術(shù)在高林臺(tái)河中的控制測(cè)量的具體施測(cè)，可得到如下結(jié)論。

3.1 RTK技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

（1）作業(yè)效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，節(jié)省費(fèi)用。RTK控制測(cè)量可以省去傳統(tǒng)控制測(cè)量從已知控制點(diǎn)到測(cè)區(qū)控制點(diǎn)間的傳遞過程，不需要已知控制點(diǎn)與施測(cè)控制點(diǎn)間的相互通視，每個(gè)控制點(diǎn)測(cè)量?jī)H需要10s左右?？刂泣c(diǎn)間可以乘車前進(jìn)，勞動(dòng)強(qiáng)度低,所需作業(yè)人員少，一般需要3個(gè)人，甚至可以1個(gè)人完成作業(yè)，較傳統(tǒng)控制測(cè)量相比，作業(yè)時(shí)間可減少1/2～1/3，大大節(jié)約測(cè)繪費(fèi)用。

（2）測(cè)量精度高，點(diǎn)位精度均勻。測(cè)量精度達(dá)到厘米級(jí)，能滿足地形測(cè)量的需要，每個(gè)點(diǎn)的誤差均為隨機(jī)產(chǎn)生，不會(huì)像傳統(tǒng)測(cè)量一樣產(chǎn)生誤差累積，測(cè)繪成果可靠。通過高林臺(tái)河的測(cè)量實(shí)踐，RTK控制測(cè)量成果可以達(dá)到一級(jí)導(dǎo)線和四等水準(zhǔn)的精度要求。

3.2 RTK技術(shù)缺點(diǎn)

（1）數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制，作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小。RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸易受到障礙物如高大山體、建筑物、樹木等遮擋而衰減嚴(yán)重，影響測(cè)繪成果的精度和半徑。在數(shù)據(jù)鏈傳輸不受影響的前提下，按照規(guī)范RTK控制測(cè)量的作業(yè)半徑應(yīng)小于5km。解決這類問題的有效辦法是把基準(zhǔn)站布設(shè)在測(cè)區(qū)中央的最高點(diǎn)上。

（2）受衛(wèi)星狀況限制和天空環(huán)境的影響，阜新地區(qū)白天可以接收到的有效衛(wèi)星數(shù)為 6～8顆，滿足一般地區(qū)的測(cè)量要求，但在高山峽谷、密集樹林和城市高樓密布區(qū)，衛(wèi)星信號(hào)被遮擋，尤其在中午11:30～12:30，接受到的衛(wèi)星甚至少于5顆，容易產(chǎn)生假值，作業(yè)時(shí)間受限制。解決這類問題的有效辦法是選擇有效的作業(yè)時(shí)間段和加強(qiáng)控制點(diǎn)的質(zhì)量檢測(cè)，如同一控制點(diǎn)的重復(fù)觀測(cè)次數(shù)的增加，不同基準(zhǔn)站的RTK測(cè)量檢測(cè)等