淺談RTK在地形圖測繪外業(yè)中的應(yīng)用

魯秀清，徐長宇

（1.赤峰學院 教育系，內(nèi)蒙古 赤峰 024000；2.內(nèi)蒙古華地方圓設(shè)計研究有限責任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

淺談RTK在地形圖測繪外業(yè)中的應(yīng)用

魯秀清1，徐長宇2

（1.赤峰學院 教育系，內(nèi)蒙古 赤峰 024000；2.內(nèi)蒙古華地方圓設(shè)計研究有限責任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

RTK技術(shù)，是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的結(jié)合，是GPS測量技術(shù)中的一個新突破.文章闡述了RTK的含義、系統(tǒng)的組成以及其在測量領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，并舉例其在地形圖測繪外業(yè)中的應(yīng)用.

RTK；GPS；地形圖測繪外業(yè)

隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，RTK（Real Time Kinematic）測量技術(shù)也日益成熟，RTK測量技術(shù)逐步在測繪中得到應(yīng)用.RTK測量技術(shù)因其精度高、實時性和高效性，使得其在地形圖測繪中的應(yīng)用越來越廣.

1 RTK簡介

實時動態(tài)GPS(RTK)測量系統(tǒng)，是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的結(jié)合，是GPS測量技術(shù)中的一個新突破.RTK測量技術(shù)是以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分GPS測量技術(shù)，其主要設(shè)備包括GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)3部分.

1.1 GPS接收設(shè)備

該系統(tǒng)中至少應(yīng)包含兩臺GPS接收機，其中一臺安置在基準站上，另一臺或若干臺分別安置在不同的流動用戶站上.基準站應(yīng)架設(shè)在觀測條件較好的位置上.作業(yè)期間，基準站的接收機應(yīng)連續(xù)跟蹤全部可見GPS衛(wèi)星，并將觀測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實時地發(fā)送給用戶站.GPS接收機可以是單頻或雙頻，當系統(tǒng)中包含多個用戶接收機時，基準站上的接收機宜采用雙頻接收機.

1.2 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

基準站與用戶站之間的聯(lián)系是由數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（數(shù)據(jù)鏈）完成的，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備是實現(xiàn)實時動態(tài)測量的關(guān)鍵設(shè)備之一，由調(diào)制解調(diào)器和無線電臺組成.在基準站上，調(diào)制解調(diào)器將有關(guān)的數(shù)據(jù)進行編碼和調(diào)制，然后由無線電發(fā)射電臺發(fā)射出去.用戶站上的無線電接收臺將其接收下來，并由解調(diào)器將數(shù)據(jù)解壓還原，送入用戶站上的GPS接收機中.

1.3 軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)的質(zhì)量與功能，對于保障實時動態(tài)測量的可行性、測量結(jié)果的精確性與可靠性，具有決定意義.實時動態(tài)測量的軟件系統(tǒng)應(yīng)具有如下主要功能：

（1）整周未知數(shù)的動態(tài)快速解算；

（2）實時解算用戶站在WGS-84地心坐標系下的三維坐標；

（3）求解坐標系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)；

（4）根據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)，進行坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換；

（5）結(jié)算結(jié)果質(zhì)量分析與精度評定；

（6）測量結(jié)果的顯示與繪圖.

2 RTK技術(shù)的應(yīng)用

2.1 控制測量

為滿足城市建成區(qū)和規(guī)劃區(qū)測繪的需要，城市控制網(wǎng)具有控制面積大、精度高、使用頻繁等特點，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級導線大多位于地面，隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，這些點常被破壞，影響了工程測量的進度，如何快速精確地提供控制點，直接影響工作的效率.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(jié)果，如內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求則必須返工.應(yīng)用RTK技術(shù)將無論是在作業(yè)精度，還是作業(yè)效率上都具有明顯的優(yōu)勢.

除了攝影展，寺廟還組織詩社、書法社等活動，積極地參與地方文化建設(shè)。東川是“銅都”，為傳揚銅文化，寺廟還借助書法、雕塑等把銅文化和佛教文化進行了創(chuàng)意性的結(jié)合，建成了全國寺院絕無僅有的“百佛壁”。百佛壁一面嵌著100幀從全國書法家中征集的“佛”字墨寶，另一面鑲嵌100尊東川銅鑄成的鎏金佛像。

2.2 線路放樣

RTK測量技術(shù)用于市政道路中線或電力線中線放樣，放樣工作一人也可完成.將線路參數(shù)如線路起終點坐標、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等輸入RTK的外業(yè)控制器，即可放樣.放樣方法靈活，即能按樁號也可按坐標放樣，并可以隨時互換.放樣時屏幕上有箭頭指示偏移距離和偏移方位，便于前后左右移動，直到誤差小于設(shè)定的為止.

2.3 規(guī)劃放線

建筑物規(guī)劃放線，放線點既要滿足城市規(guī)劃規(guī)定的要求，又要滿足建筑物本身的幾何關(guān)系，放樣精度要求較高.使用RTK進行建筑物放樣時需要注意檢查建筑物本身的幾何關(guān)系，對于短邊，其相對關(guān)系較難滿足.在放樣的同時，需要注意的是測量點位的精度，點位精度不高的情況下，有可能帶來較大的點位誤差.在點位精度高的情況下，用RTK進行規(guī)劃放線一般能滿足要求.

在各類用地勘測定界測量中，RTK技術(shù)可實時地測定界址點坐標，確定土地使用界限范圍，計算用地面積，在土地分類及權(quán)屬調(diào)查時，應(yīng)用RTK技術(shù)可實時測量權(quán)屬界限、土地分類修測，大大提高測量速度和精度.

2.5 其他方面測量

RTK技術(shù)還可用于地形測量、水域測量、管線測量、房產(chǎn)測量等方面.用RTK測圖，可不用布設(shè)圖根控制，僅依據(jù)少量的基準點，即可直接測定地形地物點坐標，如果用專業(yè)測圖軟件，通過電子手簿記錄即可實現(xiàn)數(shù)字化測圖.在水下地形測量是，RTK能自動導航和按距離或時間間隔自動采點，只要將天線高量至水面，加水深改正后，即可高精度的實時測定水下地形點的三維坐標，由專業(yè)軟件成圖.

3 RTK在地形圖測繪外業(yè)中的應(yīng)用實例

地形圖測繪工作分為外業(yè)和內(nèi)業(yè)兩部分，外業(yè)主要指利用特定的儀器（經(jīng)緯儀、水準儀、全站儀、GPS等）收集野外數(shù)據(jù)的過程，內(nèi)業(yè)主要是對外業(yè)采集的數(shù)據(jù)進行處理并最終繪制各類地形圖的過程.

下面以通遼市奈曼旗大沁他拉鎮(zhèn)1：2000數(shù)字化地形圖測繪工作中 RTK在外業(yè)中的應(yīng)用為例，闡述該技術(shù)的應(yīng)用情況.測區(qū)位于大沁他拉鎮(zhèn)，面積約為46平方公里，其中居民生活區(qū)面積約28平方公里，城市建構(gòu)筑物密集，交通繁忙，無線電信號復雜，街道兩旁樹木密集；工業(yè)區(qū)面積約平方公里，而且位于科爾沁沙地邊緣地帶，沙丘縱橫，地勢變化非常大.無論是居民生活居住區(qū)還是工業(yè)區(qū)如果外業(yè)全部采用常規(guī)測量手段施測十分困難，僅布設(shè)全站儀測量用圖根點一項工作就會花費很大的人力物力和耗費較長的工作時間.采用GPS RTK測量技術(shù)和常規(guī)測量相結(jié)合作為實測手段，在充分調(diào)研論證并通過試驗檢測認證的基礎(chǔ)上全面實施，取得了比較好的效果.

其作業(yè)過程如下：

（1）選取精度高、可靠性好的城市基本控制網(wǎng)點作為RTK測量的工作基準點在試用試驗階段，針對所選用的南方系列GPS儀器，得出了該測區(qū)流動站在作業(yè)半徑為7km范圍內(nèi)，能高質(zhì)量、清晰地接收基準站發(fā)出的數(shù)據(jù).以此為參考數(shù)據(jù)，選定了分布于該城區(qū)的城市D級GPS三維控制網(wǎng)點7點，組成本次地形圖測量工作的控制點，并利用7個控制點的WGS-84坐標系和北京54-6度帶坐標系成果計算出用于GPS RTK測量的7個坐標轉(zhuǎn)換參數(shù).

（2）選取位置空曠開闊且地勢高的控制點，架設(shè)RTK基準站，流動站在離基準站7km范圍內(nèi)，有目的地復測了7個控制點、結(jié)果為：互差最大為1.8cm，最小為0.3cm，平均為1.12cm.可以認為GPS RTK測量結(jié)果的點位精度達到厘米級，而且各點位之間不存在誤差累積，克服了傳統(tǒng)測量技術(shù)的弊病，完全能滿足地形圖測量精度要求.

（3）由于居民生活居住區(qū)內(nèi)建構(gòu)筑物較高較密集處RTK信號易受干擾，可能對測量精度產(chǎn)生影響，對于此類地段則用RTK在相對開闊處布設(shè)圖根點供全站儀測碎部使用，這樣既可以降低碎部測量的誤差、又能提高作業(yè)效率.但在相對開闊的道路交叉口處則采用GPS靜態(tài)定位技術(shù)布設(shè)E級控制點，這樣可以進一步校正由全站儀等常規(guī)儀器所導致的誤差，提高整個測區(qū)地形圖的精度.

（4）由于工業(yè)區(qū)內(nèi)全是沙丘且起伏大，不方便使用全站儀等儀器，而且RTK信號無干擾，可以說RTK在這樣地方有很大的用武之地，只需一人持RTK流動站進入沙地中在高低起伏特征點處采集數(shù)據(jù)即可.

（5）在此次地形圖測繪中，架設(shè)一臺GPS基準站，使用1+5工作模式，用五臺GPS接收機作為流動站進行測量.由于所用GPS-RTK系統(tǒng)的發(fā)射電臺只有4W，十分省電，中途不需更換電池，就可使用1天，十分方便;流動站在校正點位以后到已知點處與已知點進行數(shù)據(jù)比較，從而檢查RTK系統(tǒng)是否工作正常及基準站坐標輸入是否正確.每天外業(yè)結(jié)束后將RTK等儀器所獲得的數(shù)據(jù)處理后直接錄入計算機，可及時地精確地獲得該地的地理信息，準確地反映該地的地形地貌等特征.

4 總結(jié)

RTK在各類測量中有著廣泛的運用，比起傳統(tǒng)的測量儀器的測量，有著省時省工且精度高等特點，這一點在地形圖測量中更能得到體現(xiàn).在進行測量時，主要注意事項是基準站選擇位置空曠開闊的至高點上，且無周圍信號干擾和遮擋，這樣流動站接收的信號好.另外還應(yīng)在測量過程中把RTK的觀測成果與首級控制成果進行比較，這樣就能更加明確RTK觀測數(shù)據(jù)的精度高低.

〔1〕張勤，李家權(quán)，等.GPS測量原理及應(yīng)用[M].科學出版社, 2005.

〔2〕合肥工業(yè)大學,重慶建筑大學,天津大學,哈爾濱建筑大學.測量學[M].中國建筑工業(yè)出版社,1995.

〔3〕張丕,魏富恒.RTK技術(shù)在公路測量應(yīng)用的探討[J].內(nèi)蒙古測繪,2007（2）.

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1673-260X（2010）02-0168-02