RTK在工程测量中的应用

RTK在工程测量中的应用

朴利亚

鸡西市勘察测绘研究院黑龙江省鸡西市158100

摘要：本文概括了RTK技术作业模式的有关基本理论，阐述了RTK技术在实际应用中的有关技术问题，分析了RTK在具体应用中的特点和误差分析及解决对策，对其使用和推广有重要的理论支持和参考价值。

关键词：RTK技术；工程测量

一、引言

随着现代科学技术的飞速发展，最初全球定位系统GPS的应用只涉及到控制测量和高精度的大地测量，后来它的应用遍及各种测量领域。GPS实时动态RTK模式，以实时、快速、操作简单及精度高而著称，这种技术的出现，使GPS的应用领域更加扩大、精度也越来越高。地形测图是为城市、矿区以及为各种工程提供不同比例尺的地形图，以满足城镇规划和经济建设的需要。常规方法是先布设高级控制点，然后再逐级加密控制点，以这些控制点为依据，测定对象在参考系的位置并按照一定的规定和符号绘制成图。而应用RTK新技术，甚至可以不布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点，便可以高精度并快速地测定界址点、地形点、地物点的坐标，利用测图软件还可以在野外一次测绘成电子地图，然后通过计算机和绘图仪、打印机输出各种比例尺的图件。

二、RTK的基本原理

目前GPS系统提供的定位精度是优于10m，而为了得到更高的定位精度，必须采用差分GPS技术。我们通常所说的RTK（RealTimeKinematic）技术就是差分技术中的载波相位差分技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法，即将一台GPS接收机安装在已知点上对GPS卫星进行观测，将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上，再通过基准站电台发射出去；流动站在对GPS卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时，也通过流动站电台接收由基准站电台发射的信号，经解调得到基准站的载波相位观测量；流动站的GPS接收机再利用OTF（运动中求解整周模糊度）技术由基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量来求解整周模糊度，最后求出厘米级精度流动站的位置。RTK的关键技术是初始整周模糊度的快速解算，数据链传输的高可靠性和强抗干扰性。RTK系统原理虽然很复杂，但从应用的角度来讲，还是相当简单和方便的，只要有足够数量的卫星且卫星具有较好的几何分布，并且基准站与流动站间的数据通讯良好，就可以进行测量。目前，RTK技术已经渗入到国民经济和社会生活的各个方面，并且正在发挥着越来越重要的作用。

三、RTK技术在工程测量中的应用

众所周知，无论静态定位，还是准动态定位等定位模式，由于数据处理滞后，所以无法实时解算出定位结果，而且也无法对观测数据进行检核，这就难以保证观测数据的质量，因此在实际工作中就经常需要返工来重测由于粗差造成的不合格观测成果。而解决这一问题的主要方法就是延长观测时间来保证测量数据的可靠性，这样一来却大大降低了GPS测量的工作效率。RTK的出现便使这一问题迎刃而解。

RTK技术是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它的出现为工程放样、工程测图及各种控制测量带来了新的发展，并极大地提高了工作效率。高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站，流动站不仅通过数据链接收来自基准站的各项数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出高精度定位结果。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据（伪距观测值，相位观测值）及已知数据传输给流动站接收机，数据量比较大，一般都要求9600的波特率，这在日常工作中不难实现。

实时动态（RTK）定位有快速静态定位和动态定位两种测量模式，两种定位模式相结合，能在工程测量中发挥重要作用。

快速静态定位模式要求GPS接收机在每一流动站上，静止地进行观测。在观测过程中，同时接收基准站和卫星的同步观测数据，实时解算整周未知数和流动站的三维坐标。如果解算结果的变化趋于稳定，且其精度已满足工程要求，便可以结束实时观测。一般应用在控制测量中，如控制网加密，若采用常规测量方法（如全站仪测量），受客观因素影响较大，在自然条件比较恶劣的地区实施比较困难，而采用RTK快速静态测量，可起到事半功倍的效果。单点定位只需要5～10min（随着技术的不断发展，定位时间还会缩短），不及静态测量所需时间的五分之一，在工程测量中可以代替全站仪完成导线测量等控制点加密工作。

动态定位：测量时在某一高级控制点架设好基准站并在流动站内设定预定的采样间隔（一般为几秒钟）后，流动站便根据设定的采样间隔自动进行采样。这样测量人员无须对其再进行任何操作，流动站就可以进行自动观测，并连同基准站的同步观测数据，实时确定各采样点的空间位置。在进行采样或对采样点进行特殊标记时也可通过手控进行观测。目前，这种测量方法不需要进行控制点加密，而直接进行碎部测量，其定位精度可以达到厘米级。

动态定位模式在工程测量有着广阔的应用前景，在设立永久连续运行基准站后单人便可以完成整个工程图测绘。在数据链不失锁状态下测量2～4s，精度就可以达到1～3cm，且整个测量过程不需通视，有着常规测量仪器（如全站仪）不可比拟的优点。

四、RTK测量成果的质量控制

尽管RTK技术在市政工程测量中的应用还有很多局限和不足之处，和GPS静态测量以及全站仪相比，RTK测量更容易出错，但只要我们善加利用，在使用过程中针对不同的情况采取不同的质量控制措施，从各个方面做好RTK测量成果的质量控制工作，RTK还是会很好地为测量工作服务的。

1.选用精度和稳定性都较好的高质量机种，选用初始化能力强、所需时间短的RTK机型。

2.选择作业时段。尽量避开中午，早出工，晚收工，利用良好时段进行RTK测量，这样不仅效率快而且精度高。

3.把基准站布设在测区中央的最高点上。

4.在布设测量控制网时，利用静态GPS或全站仪多布设一些控制点，作为RTK测量成果质量控制的检核点。

5.每次初始化成功后，先重测1~2个已测过的RTK点或高精度控制点，确认无误后再进行RTK测量。

6.在测区内建立两个以上基准站，每个基准站采用不同的频率发送数据，流动站用变频开关选择性地分别接收每个基准站的数据从而得到两个以上解算结果，比较这些结果就可发现问题并采取相应的措施改正。

以上方法中，最可靠的是在已知点进行检核，但控制点的数量总是有限的，所以没有控制点的地方需要用重测比较来检验测量成果，在具备一定的仪器条件情况下，建立多个基准站，电台变频检测的实时性非常好，便于及时发现问题，解决问题，对经济状况较好的企业来说是一个不错的选择。

五、结束语

RTK技术在市政工程测量中的应用，对市政工程测量的手段和作业方法产生了革命性的变革，极大地提高了测量精度和效率。尽管这种新技术，在观念上还暂不为大多数人所接受，但随着社会的进步和科技的发展，特别是网络RTK技术的不断完善，其性价比会越来越高，现存的各种弊端会被逐渐削弱或消除，在社会的各个领域中将得到更加广泛的应用，特别是在市政工程测量领域将会有更加广阔的发展空间，必将逐渐取代常规测量，成为国内测量技术发展的趋势。

参考文献：

[1]谢世杰，奚有根.RTK的特点与误差分析，测绘工程，第十一卷，第2期.

[2]李征航，何良华，吴北平.全球定位系统GPS技术的新进展（第二讲网络RTK），测绘信息与工程，2002.

[3]闫志刚，张兆龙，赵晓龙.GPS-RTK作业模式原理及其实用技术，四川测绘，2001，24（2）：66-69.