RTK技術在城市測量中的應用及質量控制研究

王攀

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2015.36.067

摘 要：隨著城市建設的飛速發(fā)展，一些位于地面的測量控制點常因遭到破壞而影響工程測量的正常進行，如何快速精確地提供控制點直接關系著測量工作的進度和效率。該文以城市測量質量控制為研究對象，以北京某項目為背景，探討了城市測量中RTK技術的應用，進而分析了影響RTK測量精度因素，在此基礎上，提出了質量控制思路，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：工程測量 質量控制 城市 RTK

中圖分類號：P228 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）12（c）-0067-02

1 RTK在城市測量中應用的可行性

1.1 控制則量

隨著城市建設的飛速發(fā)展，一些位于地面的測量控制點常因遭到破壞而影響工程測量的正常進行，如何快速精確地提供控制點直接關系著測量工作的進度和效率。常規(guī)控制測量如導線測量，要求點間通視，費工費時，且精度不均勻。GPS靜態(tài)測量，點間不需通視且精度高，但需事后進行數(shù)據(jù)處理，不能實時知道定位結果，如內業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求則必須返工。應用RTK技術則能實時知道外業(yè)定位結果與定位精度，在作業(yè)效率上具有明顯的優(yōu)勢，在精度上也可以通過試驗來驗證。

此次試驗選取了北京測繪院在北京舊宮鎮(zhèn)的二級導線網(wǎng)中的一段，如圖1所示。RTK作業(yè)使用的儀器是南方測繪公司的靈銳S82 RTK接收機兩臺，電臺功率為25 W，標稱平面精度1 cm+1 pp m，高程精度2 cm+1 ppm。于2007年10月19、20日用RTK測量導線網(wǎng)中的各個點的坐標，然后與已知坐標進行比較，驗證RTK控制測量的精度。

由計算的各點位誤差和高程的中誤差看，RTK測量成果的平面中誤差和高程中誤差均未超過5 cm，這說明RTK技術能滿足《城市測量規(guī)范》CJJS-99中最弱點的點位中誤差（相對于起算點）不大于±5 cm的要求。其中第3、8、9、10四個點的誤差較大，是因為這4個點的一側有高樓遮擋影響衛(wèi)星和基站的傳輸信號，但是通過對這4個點的重測檢核，發(fā)現(xiàn)重測得到的坐標跟第1次測得坐標較差很小，都在3 cm之內，在實測時，應取兩次坐標的平均值作為最終成果。

1.2 地形測量

現(xiàn)在的地形測量普遍使用全站儀，但是全站儀測量作業(yè)時需要布網(wǎng)控制且點間要求通視，遇到視線遮擋使得個別點數(shù)據(jù)需要多次搬站才能采集，勞動強度大，作業(yè)效率低，且由于多次搬站誤差累積使得精度難以保證。RTK技術測量時無需進行布網(wǎng)施測，不要求點間通視，誤差不傳播、不累積，并且在外業(yè)測量中，能實時知道定位結果和定位精度，而且RTK可以全天候地連續(xù)觀測。但是用RTK采集數(shù)據(jù)，受衛(wèi)星狀況、天空及周邊環(huán)境、數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)扔绊?，許多地方數(shù)據(jù)難以采集。如果用RTK與全站儀聯(lián)合測圖，全站儀和RTK就可以實現(xiàn)優(yōu)勢互補，即在進行地形測量時，空曠地區(qū)的地形、地物用RTK測之；村莊、城區(qū)內的建筑物、構筑物用RTK實時給出圖根點的三維坐標，然后用全站儀測之。這樣可以大大加快測量速度，提高工作效率，而它的精度在上述控制測量中已經(jīng)證明。

2 影響RTK測量精度的因素及其質量控制

2.1 影響RTK測量精度的因素

在正確設置基準站和流動站后，影響RTK測量精度的主要因素有以下幾方面。

（l）坐標轉換參數(shù)精度。坐標轉換是區(qū)域性的，受已知點分布和精度、數(shù)學模型的精度及基準系統(tǒng)本身精度的影響。轉換參數(shù)的精度將直接影響RTK測量成果的精度。（2）基準站的坐標精度與信號質量。RTK的工作模式是基準站接收機借助電臺將觀測到的三維坐標發(fā)送給流動站接收機，流動站接收機通過數(shù)據(jù)鏈接收基準站的數(shù)據(jù)，同時采集GPS數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內組成差分觀測值進行實時處理，求得流動站三維坐標。因此基準站的坐標精度和信號質量直接影響流動站的精度。（3）作業(yè)環(huán)境。環(huán)境對RTK影響的因素主要有地形、基準站與流動站之間的障礙物、多路徑誤差、電波干擾、信號反射等，因此選擇已知點架設基準站及布設控制點時，應考慮到上述因素，遠離電視發(fā)射塔、微波中轉站、變電站、高壓輸電線、高大樓房，衛(wèi)星高度角應大于10°，避開大面積水面和大幅金屬面場館及成片的障礙物，防止電磁干擾、多路徑效應及GPS信號被遮擋和反射。（4）觀測時段。RTK測量受接收衛(wèi)星的數(shù)量狀態(tài)及衛(wèi)星的分布狀況影響。因此觀測前應查看衛(wèi)星星歷預報圖，選擇幾何圖形強度GDOP<6.0，以及可見衛(wèi)星數(shù)≥5的觀測時段作業(yè)。（5）流動站與基準站兩點之間的距離。由于電臺功率以及數(shù)據(jù)鏈傳輸質量的原因，限制了RTK作業(yè)的有效距離，控制好流動站與基準站兩點之間的距離，可提高RTK的測量精度。

2.2 RTK測量精度的質量控制

在野外施工中，衛(wèi)星狀態(tài)、多路徑效應、電磁波干擾、對流層或電離層折射等方面的因素，影響著RTK測量的精度，甚至導致RTK測量假值的出現(xiàn)，導致測量成果不可靠，但是由于RTK測量缺少檢核條件，使得RTK假值不容易被發(fā)現(xiàn)，這就需要測量時對測量成果進行質量控制。

（1）直接查看觀測手簿上的收斂值判斷觀測質量。目前大多數(shù)RTK儀器都已采用OTF方法計算整周模糊度，大大縮短了解算時間。因此，在無干擾的測區(qū)，儀器鎖定衛(wèi)星在5顆以上時，5 s內RTK測量即獲得固定解，手簿顯示的收斂值HRMS合VRMS一般在2 cm以內。此時的收斂值真實地反映r大線中心測量的內符合精度。若RTK測量60 s以上才得到固定解，此時的收斂值可能存在假值，需要進一步確認。（2）已知點檢核。在測量過程中將已知點納入到測量鏈中的方式進行檢核，這是最可靠的檢核方法，也是一種十分有效的方法，可在任何情況下時使用。（3）重測比較。每次初始化成功后，或測量2～4 h左右應重測1～2個已測過的RTK點，以此來檢查測量成果的質量狀況。重測結果點位及高程較差應在5 cm以內，最終成果取平均值。（4）雙基站檢測。在測區(qū)內同時建立兩個或兩個以上基準站，每個基準站采用不同的頻率，流動站通過切換頻率接收不同基準站的改正數(shù)據(jù)，從而得到兩個或以上解算結果，比較這些結果來檢驗其質量狀況，解算結果點位及高程較差應在5 cm以內，最終成果取平均值。

3 結語

綜上所述，RTK技術完全可用于城市控制和地形測量，它的應用不需逐級布網(wǎng)控制，可直接施測控制點、圖根點或碎步點；測量的點位誤差相互不傳遞，不積累，點位誤差均勻，定位結果和精度能實時顯示，避免了因誤差超限而重復勞動作業(yè)。RTK作業(yè)時一個測區(qū)只需先布設基準站點，其作用距離最好控制在6 km以內；基準點選擇要避免障礙物、電波干擾和信號反射；高精度的求解坐標轉化參數(shù)、選擇較好的觀測時段，控制好流動站與基準站兩點之間的距離，可提高RTK測量精度。采用將已知點納入到測量鏈檢核、同一個點安排不同的觀測時間段重測比較、在兩個或多個已知點上設基準站，流動站對同一點觀測，取其平均值作為最終成果的方法，確保測量成果的可靠性，以及提高測量精度。

參考文獻

[1] 戴建清.GPS差分定位技術在橋梁檢測中的應用[J].科技資訊，2007（3）：23-24.

[2] 杜國慶，龔越新.JSCORS的基準站分布設計與試驗[J].科技創(chuàng)新導報，2007（3）：17-19.

[3] 馮寶紅，鄭小元，王慶，等.GPS-PDA在土地變更調查中的應用研究[J].測控技術，2003（8）：23-25.