淺談RTK技術(shù)在1：500比例尺城市地形測(cè)圖的應(yīng)用

王蕊

摘 要：在當(dāng)今測(cè)量工作中，RTK技術(shù)以其便捷、方便操作、精度高的特點(diǎn)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用與推廣。特別是在地形測(cè)圖、測(cè)量控制、施工放點(diǎn)，放樣、宅基地測(cè)量、土壤測(cè)量、礦山、林地、水面等領(lǐng)域占有重要作用。

關(guān)鍵詞：RTK；地形圖；測(cè)量；應(yīng)用

1 RTK的組成及CORS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

1.1 RTK（Real - time kinematic）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法。這是一種新的常用的GPS測(cè)量方法，以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來(lái)了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

1.2 RTK的定義及組成

RTK，是近年來(lái)在常規(guī)RTK和差分GPS的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的一種新技術(shù)，通常在一個(gè)區(qū)域內(nèi)建立多個(gè)GPS參考站，對(duì)該區(qū)域構(gòu)成網(wǎng)狀覆蓋，并以這些基準(zhǔn)站中的一個(gè)或多個(gè)為基準(zhǔn)計(jì)算和發(fā)播GPS改正信息，從而對(duì)該地區(qū)內(nèi)的GPS用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)改正的定位方式稱為GPSRTK。

1.3 CORS系統(tǒng)以及CORS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。

利用多基站RTK技術(shù)建立的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)（Continuous Operational Reference System，縮寫為CORS）。

CORS系統(tǒng)以全天候、全球覆蓋、高精度、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)定位的特點(diǎn)，在測(cè)量領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。在地面則建立相應(yīng)的永久性連續(xù)運(yùn)行的GPS參考站。世界上較發(fā)達(dá)的國(guó)家都建立或正在建立連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)（CORS）。

2 國(guó)內(nèi)CORS系統(tǒng)和我省情況

國(guó)內(nèi)CORS參考站已經(jīng)超過(guò)1000個(gè)，廣東、江蘇、山西、等省都建立了省網(wǎng)，預(yù)計(jì)到2020年我國(guó)CORS基站數(shù)量可以超過(guò)2000個(gè)。

LNCORS是我省基礎(chǔ)測(cè)繪“十二五”規(guī)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目，是我省基于地心坐標(biāo)系統(tǒng)的新一代大地測(cè)量基準(zhǔn)。該項(xiàng)目于2012年正式啟動(dòng)，歷時(shí)三年建設(shè)，2015年12月通過(guò)驗(yàn)收評(píng)審開始使用。

3 RTK技術(shù)在野外地形測(cè)圖的應(yīng)用

3.1 作業(yè)半徑與范圍

在一般的地形地勢(shì)下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測(cè)完5km半徑的測(cè)區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的“搬站”次數(shù)，僅需一人操作，每個(gè)放樣點(diǎn)只需要停留1～2秒，就可以完成作業(yè)。在公路路線測(cè)量中，每小組（3～4人）每天可完成中線測(cè)量6～8km，在中線放樣的同時(shí)完成中樁抄平工作。若用其進(jìn)行地形測(cè)量，每小組每天可以完成0.8～1.5km2的地形圖測(cè)繪，其精度和效率是常規(guī)測(cè)量所無(wú)法比擬的。

3.2 作業(yè)精度

由于RTK技術(shù)定位精度高，沒有誤差積累，一般作業(yè)條件下精度可達(dá)到厘米級(jí)別。和傳統(tǒng)測(cè)量相比，RTK技術(shù)作業(yè)受限因素少，幾乎可以全天候作業(yè)。雖然RTK技術(shù)，定位精度高，但也不能達(dá)到100%的可靠度RTK確定整周模糊度的

4 RTK技術(shù)在1：500地形圖的應(yīng)用

4.1 準(zhǔn)備工作

RTK作業(yè)設(shè)備配置：中海達(dá)V60雙頻GPS接收機(jī)2臺(tái)，數(shù)據(jù)通訊模塊（GPRS模塊）、SIM卡2張，獲取CORS中心授權(quán)的用戶名、密碼、IP地址、端口設(shè)置等參數(shù)。以上儀器設(shè)備經(jīng)過(guò)質(zhì)檢部門檢驗(yàn)檢校，均在有效期內(nèi)使用。

4.2 對(duì)RTK的精度檢驗(yàn)

首先從測(cè)區(qū)范圍周邊搜集具備相關(guān)坐標(biāo)系統(tǒng)的已有控制點(diǎn)，共搜集到4個(gè)E級(jí)GPS控制點(diǎn)（高程均聯(lián)測(cè)四等水準(zhǔn)），然后采用常規(guī)RTK技術(shù)，使用流動(dòng)站分別采集其中3個(gè)點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)，然后利用兩套坐標(biāo)系成果進(jìn)行點(diǎn)校正。點(diǎn)校正結(jié)果較好，平面殘差<2cm，高程殘差<3cm，均滿足規(guī)范要求。

根據(jù)上表統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看到：RTK測(cè)量結(jié)果與其他常規(guī)測(cè)量技術(shù)獲取的測(cè)量結(jié)果都在厘米級(jí)，平面點(diǎn)位較差最大值為3.4cm，最小值為0.1cm；高程較差最大值3.5cm，最小值2cm。因此LNCORS下的RTK完全可以用于本次1：：1000數(shù)字化地形圖的圖根控制和碎步點(diǎn)測(cè)量。

4.3 圖根控制和碎部點(diǎn)測(cè)量

本項(xiàng)目無(wú)需作首級(jí)控制，采用已建立的遼寧省連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)（LNCORS），利用與該系統(tǒng)相關(guān)的GPS解算軟件，求得測(cè)圖區(qū)域坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)（七參數(shù)），然后利用RTK技術(shù)、常規(guī)RTK和全站儀相配合的方法進(jìn)行全野外數(shù)字化測(cè)圖。本次地形測(cè)量中直接用RTK技術(shù)進(jìn)行碎步點(diǎn)測(cè)量，一些信號(hào)弱、不穩(wěn)定片區(qū)采用常規(guī)RTK技術(shù)施測(cè)，極少部分隱蔽地區(qū)，加密圖根點(diǎn)配合用全站儀施測(cè)。

5 改善RTK在地形測(cè)量作業(yè)中測(cè)量精度的方法

由于在1：500地形圖測(cè)量過(guò)程中，所需的精度較高，因此在外業(yè)數(shù)據(jù)采集時(shí)，要盡量提高測(cè)量精度。因此在采集數(shù)據(jù)過(guò)程中要注意以下幾點(diǎn)：

5.1 控制點(diǎn)的選擇

控制點(diǎn)應(yīng)該設(shè)在測(cè)區(qū)中部，要求地域開闊、無(wú)樹木等物體遮擋，遠(yuǎn)離高壓線、無(wú)線電信號(hào)發(fā)射塔，避開大面積水域等容易引起RTK不穩(wěn)定或精度降低的因素。

5.2 轉(zhuǎn)換參數(shù)

由于GPSRTK獲得的是WGS-84坐標(biāo)，實(shí)際工作一般需要國(guó)家平面坐標(biāo)或地方坐標(biāo)，因此需要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。一般采用三參數(shù)或七參數(shù)方法轉(zhuǎn)換。求轉(zhuǎn)換參數(shù)所利用的控制點(diǎn)數(shù)量應(yīng)該足夠，一般來(lái)講，平面控制點(diǎn)至少3個(gè)，高程控制點(diǎn)一般4個(gè)以上。控制點(diǎn)應(yīng)以能覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū)為原則，最好均勻分布。另外，轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度不僅與所選點(diǎn)的位置與數(shù)量有關(guān)，還與所選點(diǎn)的坐標(biāo)精度密切相關(guān)。因此，在選擇控制點(diǎn)時(shí)應(yīng)該對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)的已知點(diǎn)進(jìn)行篩選。

5.3 RTK測(cè)量圖根控制點(diǎn)的要求

用RTK作圖根控制測(cè)量時(shí)，應(yīng)該使用三腳架，以提高精度。圖根控制點(diǎn)應(yīng)該選在適合全站儀測(cè)量的地方，兩點(diǎn)需要通視。每個(gè)控制點(diǎn)最好觀測(cè)兩次取其平均值作為結(jié)果，兩次觀測(cè)值的較差不宜超過(guò)3 cm。

5.4 縮小作業(yè)半徑

移動(dòng)站離開基準(zhǔn)站的最大距離稱作RTK的作業(yè)半徑。RTK的穩(wěn)定性和精度隨移動(dòng)站到基準(zhǔn)站距離的增大而降低。要得到厘米級(jí)的精度，應(yīng)縮小作業(yè)半徑，通常小于5 km。

5.5 觀測(cè)時(shí)間的要求

觀測(cè)時(shí)間需在點(diǎn)位幾何圖形強(qiáng)度因子（PDOP）值小的時(shí)間段（小于6，可以通過(guò)衛(wèi)星預(yù)報(bào)信息查看），利用良好的時(shí)段進(jìn)行RTK測(cè)量，不僅速度快，而且精度高。