摘要：GPS定位是目前國內(nèi)外最先進(jìn)的測量手段之一，以其精度高、高效率、高效益、全天候的優(yōu)勢被廣泛運(yùn)用于我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，對RTK在日常測量工作中的應(yīng)用做一下陳述與分析。

　　關(guān)鍵字：GPS靜態(tài)測量,快速靜態(tài)定位,RTK測量,點(diǎn)校正

　　一. 引言

　　在大比例尺地形圖航測像控工程中,GPS定位技術(shù)已得到了普及。目前，在生產(chǎn)單位利用GPS進(jìn)行像控點(diǎn)測量的方法基本劃分為三種:經(jīng)典靜態(tài)測量、快速靜態(tài)測量、RTK測量，這三種方法基本是根據(jù)GPS技術(shù)的發(fā)展而提出來的。

　　RTK測量技術(shù)因其作業(yè)速度快、生產(chǎn)組織更為靈活、內(nèi)業(yè)計(jì)算工作量小、資料整理便捷、實(shí)時(shí)測定測站坐標(biāo)等明顯優(yōu)勢而成為這幾年在城市測量中使用較多的測量手段。RTK的基本原理：GPS實(shí)時(shí)動態(tài)測量(RealTimeKinematic)簡稱RTK，又稱載波相位差分技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測站載波相位觀測量的差分方法。

　　二.RTK的技術(shù)規(guī)范及技術(shù)設(shè)計(jì)：

　　1.RTK技術(shù)當(dāng)前的測量精度(RMS)

　　平面10mm+1ppm;

　　高程20mm+1ppm。

　　各等級GPS相鄰點(diǎn)間弦長精度用下式表示：

          2.RTK的測量距離

　　由于RTK數(shù)據(jù)鏈的傳播限制和定位精度要求，RTK測量一般不超過10km。可按各等級測量要求計(jì)算某個(gè)測區(qū)的最長流動站距離。但在中小比例尺測圖時(shí)，在等高距大于2米時(shí)，可將測距放寬至不大于15km。當(dāng)?shù)雀呔嘈∮?米時(shí)，應(yīng)不大于10公里。但要注意下列要求：

　　(1)GPS接收機(jī)的性能要高，且機(jī)內(nèi)有先進(jìn)的數(shù)學(xué)模型，能確保長基線進(jìn)行正確整周未知數(shù)的求解。

　　(2)數(shù)據(jù)鏈的性能要好，傳送距離要遠(yuǎn)，能正確無誤的將參考站的數(shù)據(jù)發(fā)送到流動站。

　　(3)根據(jù)無線電傳播的規(guī)律，參考站和流動站離地面要有一定的高差。

　　(4)參考站和流動站之間必須沒有山體、樓群之類的遮擋，另外作業(yè)區(qū)域內(nèi)還不能存在強(qiáng)烈的電磁波等干擾。發(fā)射距離與電臺天線的高度也有關(guān)系。由于參考站電臺天線發(fā)射UHF波段差分信號波,天線的高度對RTK測量距離影響很大，天線高與作用距離服從于下列公式：D=4.24×(√H1+√H2)式中√H1和√H2分別是基準(zhǔn)站和流動站電臺的天線高，單位為米;D為數(shù)據(jù)鏈的覆蓋范圍的半徑，單位為公里。上式是在無障礙物遮擋和無電波干擾的理想條件下的覆蓋范圍，實(shí)際應(yīng)用中將會有所出入。根據(jù)測區(qū)大小，可設(shè)置不同的發(fā)射天線高度。

　　A.RTK測量準(zhǔn)備：

　　1)測區(qū)內(nèi)欲用作參考站的控制點(diǎn)應(yīng)首先進(jìn)行圖上設(shè)計(jì)，分析RTK鏈的覆蓋范圍。如果某處距控制點(diǎn)過遠(yuǎn)，應(yīng)加測高等級控制點(diǎn)，再進(jìn)行RTK測量。

　　2)RTK測量時(shí)應(yīng)視測量目的、要求精度、衛(wèi)星狀況、接收機(jī)類型、測區(qū)已有控制點(diǎn)情況及作業(yè)效率等因素綜合考慮，按照優(yōu)化設(shè)計(jì)原則進(jìn)行作業(yè)。

　　3)當(dāng)測區(qū)內(nèi)有GPS永久性跟蹤站、國家A或B級網(wǎng)點(diǎn)、GPS地殼形變監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，應(yīng)首先選用作參考站點(diǎn)。

　　4)為了檢驗(yàn)當(dāng)前站RTK作業(yè)的正確性，必須檢查一個(gè)以上的已知控制點(diǎn)，或已知任意地物點(diǎn)、地形點(diǎn)，當(dāng)檢核在設(shè)計(jì)限差要求范圍內(nèi)時(shí)，方可開始RTK測量。

　　B.參考站的設(shè)置要求:

　　1).點(diǎn)位要求

　　參考站選擇必須嚴(yán)格。因?yàn)閰⒖颊窘邮諜C(jī)每次衛(wèi)星信號失鎖將會影響網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有流動站的正常工作。周圍應(yīng)視野開闊，截止高度角應(yīng)超過15°;周圍無信號反射物(大面積水域、大型建筑物等)，以減少多路徑干擾。并要盡量避開交通要道、過往行人的干擾。參考站應(yīng)盡量設(shè)置于相對制高點(diǎn)上，以方便播發(fā)差分改正信號。參考站要遠(yuǎn)離微波塔、通信塔等大型電磁發(fā)射源200米外，要遠(yuǎn)離高壓輸電線路、通訊線路50米外。

　　2).參考站設(shè)置

　　參考站上儀器架設(shè)要嚴(yán)格對中、整平。GPS天線、信號發(fā)射天線、主機(jī)、電源等應(yīng)連結(jié)正確無誤。嚴(yán)格量取參考站接收機(jī)天線高，量取二次以上，符合限差要求后，記錄均值。

　　3).參考站運(yùn)行期間作業(yè)要求

　　盡管各RTK設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到防水、防曬等因素，但作業(yè)時(shí)應(yīng)盡量避免暴曬或雨水淋濕。參考站工作期間，工作人員不能遠(yuǎn)離，要間隔一定時(shí)間檢查設(shè)備工作狀態(tài)，對不正常情況及時(shí)作出處理。由于參考站除了GPS設(shè)備耗電外，還要為RTK電臺供電，可采用雙電源電池供電，或采用汽車電瓶供電。條件許可時(shí)，可采用12V直流調(diào)變壓器直接同市電網(wǎng)路連接供電。

　　C.流動站的設(shè)置要求:

　　1).流動站作業(yè)準(zhǔn)備

　　在RTK作業(yè)前，應(yīng)首先檢查儀器內(nèi)存或PC卡容量能否滿足工作需要。

　　工作前，應(yīng)備足電源。

　　2).流動站作業(yè)要求

　　由于流動站一般采用缺省2m流動桿作業(yè)，當(dāng)高度不同時(shí)，應(yīng)修正此值。

　　在信號受影響的點(diǎn)位，為提高效率，可將儀器移到開闊處或升高天線，待數(shù)據(jù)鏈鎖定后，再小心無傾斜地移回待定點(diǎn)或放低天線，一般可以初始化成功。在穿越樹林、灌木林時(shí)，應(yīng)注意天線和電纜勿掛破、拉斷，保證儀器安全。

　　D.RTK作業(yè)的條件要求及注意事項(xiàng)：

　　1).RTK作業(yè)基本條件要求

 

　　RTK作業(yè)應(yīng)盡量在天氣良好的狀況下作業(yè)，要盡量避免雷雨天氣。夜間作業(yè)精度一般優(yōu)于白天。

　　2).衛(wèi)星預(yù)報(bào)

　　RTK作業(yè)前要進(jìn)行嚴(yán)格的衛(wèi)星預(yù)報(bào)，選取GDOP<6，衛(wèi)星數(shù)>6的時(shí)間窗口。編制預(yù)報(bào)表時(shí)應(yīng)包括可見衛(wèi)星號、衛(wèi)星高度角和方位角、最佳觀測衛(wèi)星組、最佳觀測時(shí)間、點(diǎn)位圖形幾何圖形強(qiáng)度因子等內(nèi)容。

　　衛(wèi)星預(yù)報(bào)表的有效期以20天為宜，當(dāng)超過20天時(shí)，應(yīng)重新采集一組新的概略星歷進(jìn)行預(yù)報(bào)衛(wèi)星預(yù)報(bào)時(shí)應(yīng)采用測區(qū)中心的經(jīng)緯度。當(dāng)測區(qū)較大時(shí)，應(yīng)分區(qū)進(jìn)行衛(wèi)星預(yù)報(bào)。

　　3).RTK觀測期間的作業(yè)要求

　　不得在天線附近50米內(nèi)使用電臺，10米內(nèi)使用對講機(jī)。天氣太冷時(shí)，接收機(jī)應(yīng)適當(dāng)保暖;太熱時(shí)應(yīng)避免陽光直接照曬，確保接收機(jī)正常工作。

　　RTK作業(yè)期間，參考站不允許下列操作：

　　(1)關(guān)機(jī)又重新啟動。

　　(2)進(jìn)行自測試。

　　(3)改變衛(wèi)星截止高度角或儀器高度值、測站名等。

　　(4)改變天線位置。

　　(5)關(guān)閉文件或刪除文件等。

　　RTK工作時(shí)，參考站可記錄靜態(tài)觀測數(shù)據(jù)，當(dāng)RTK無法作業(yè)時(shí)，流動站轉(zhuǎn)化快速靜態(tài)或后處理動態(tài)作業(yè)模式觀測，以利后處理。

　　4).RTK測量過程中注意事項(xiàng)

　　參考站和流動站的項(xiàng)目(任務(wù))設(shè)置參數(shù)應(yīng)準(zhǔn)確無誤。根據(jù)不同儀器類型而設(shè)置不同，作業(yè)時(shí)要嚴(yán)格按各儀器配套操作手冊要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

　　流動站接收機(jī)只有經(jīng)過初始化完成后才能進(jìn)行RTK測量，初始化分靜態(tài)初始化或OTF兩種。控制測量、放樣測量宜采用靜態(tài)初始化(快速靜態(tài)或在已知點(diǎn)上)，地形點(diǎn)測量可采用OTF初始化。

　　由于RTK測量有時(shí)會出現(xiàn)點(diǎn)位坐標(biāo)漂移誤差，當(dāng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行RTK作業(yè)時(shí)，在距離和測回?cái)?shù)都按設(shè)計(jì)掌握時(shí)，仍有部分測點(diǎn)超限時(shí)，只有通過減小測距和增加測回?cái)?shù)加以解決。

　　三.目前RTK技術(shù)的應(yīng)用及問題拓展：

　　RTK高效的工作以及極高的精度，在許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用，與像控點(diǎn)測量應(yīng)用相類似的方面：1>.GIS數(shù)據(jù)采集：RTK不但可以時(shí)時(shí)得到點(diǎn)位的三維坐標(biāo)，也可對點(diǎn)位的屬性信息進(jìn)行編輯，然后可以對三維坐標(biāo)進(jìn)行一定的編輯，生產(chǎn)適應(yīng)GIS平臺數(shù)據(jù)格式要求的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫。如RTK在管線測量中的應(yīng)用：選擇一個(gè)控制點(diǎn)或加密控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)站，用RTK的數(shù)據(jù)采集功能按地方坐標(biāo)系的標(biāo)準(zhǔn)對需要定位的管線點(diǎn)入閥門方頭、管線中心等進(jìn)行測量，現(xiàn)場可得到該點(diǎn)的三維坐標(biāo)及精度評定水平，在精度允許的情況下開始采集，坐標(biāo)數(shù)據(jù)自動存儲在電子手薄中，內(nèi)業(yè)可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的整理。2>.地形圖的測量：它為城市、礦區(qū)以及為各種工程提供不同比例尺的地形圖，以滿足城鎮(zhèn)規(guī)劃和各種經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。一般的作業(yè)方法均需要通視，至少需要2個(gè)人，而采用RTK技術(shù)進(jìn)行測圖時(shí)，僅需一人背著儀器在要測的碎部點(diǎn)上呆上一、二秒鐘并同時(shí)輸入特征編碼，通過電子手簿或便攜微機(jī)記錄，在點(diǎn)位精度合乎要求的情況下，把一個(gè)區(qū)域內(nèi)的地形地物點(diǎn)位測定后回到室內(nèi)或在野外，由專業(yè)測圖軟件可以輸出所要求的地形圖。用RTK技術(shù)測定點(diǎn)位不要求點(diǎn)間通視，僅需一人操作，便可完成測圖工作，大大提高了測圖的工作效率。3>.地籍和房地產(chǎn)測量中的應(yīng)用:地籍和房地產(chǎn)測量中應(yīng)用RTK技術(shù)測定每一宗土地的權(quán)屬界址點(diǎn)以及測繪地籍與房地產(chǎn)圖，同上述測繪地形圖一樣，能實(shí)時(shí)測定有關(guān)界址點(diǎn)及一些地物點(diǎn)的位置并能達(dá)到要求的厘米級精度。將GPS獲得的數(shù)據(jù)處理后直接錄入GPS系統(tǒng)，可及時(shí)地精確地獲得地籍和房地產(chǎn)圖。但在影響GPS衛(wèi)星信號接收的遮蔽地帶，應(yīng)使用全站儀、測距儀、經(jīng)緯儀等測量工具，采用解析法或圖解法進(jìn)行細(xì)部測量。在建設(shè)用地勘測定界測量中，RTK技術(shù)可實(shí)時(shí)地測定界樁位置，確定土地使用界限范圍、計(jì)算用地面積。利用RTK技術(shù)進(jìn)行勘測定界放樣是坐標(biāo)的直接放樣，建設(shè)用地勘測定界中的面積量算，實(shí)際上由GPS軟件中的面積計(jì)算功能直接計(jì)算并進(jìn)性檢核。避免了常規(guī)的解析法放樣的復(fù)雜性，簡化了建設(shè)用地勘測定界的工作程序。此外，RTK配備測深儀及相應(yīng)的軟件可以進(jìn)行海洋測量等等。

　　四：結(jié)論：

　　綜合以上，與傳統(tǒng)像片控制測量相比，RTK技術(shù)不僅能達(dá)到像控點(diǎn)測量的精度要求，而且誤差分布均勻，測圖精度高，不存在誤差積累，完全可以滿足大比例尺航測成圖的要求。基準(zhǔn)站的選擇對于RTK測量非常重要，它將直接影響到流動站的施測精度和測量速度，而且還應(yīng)根據(jù)測區(qū)的實(shí)際情況選擇合適的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)求解方法，參與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的已知點(diǎn)應(yīng)在3個(gè)以上，且分布要均勻，做到在滿足精度要求的情況下，盡可能的減少外業(yè)的工作強(qiáng)度。通過實(shí)際測量結(jié)果來看，RTK技術(shù)用于像控點(diǎn)的測量，操作簡便，靈活方便，不但可以大幅度提高測量速度，而且能夠大大減小作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，這在像控點(diǎn)測量中尤為顯著。RTK采集數(shù)據(jù)全部數(shù)字化，經(jīng)過軟件處理，直接輸出電子地圖，適應(yīng)數(shù)字化成圖及現(xiàn)代城市變化日新月異及時(shí)對地形圖修補(bǔ)測的需要，縮短了成圖周期，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1.徐紹銓，張華海，楊志強(qiáng)，王澤民等.GPS測量原理與應(yīng)用.武漢大學(xué)出版社(修訂版)

　　2.網(wǎng)絡(luò)資源