【摘　要】　本文通過生產項目實踐，介紹 GPS RTK技術在數字化圖根控制測量中的應用。與傳統控制測量比較，GPS RTK測量作業效率高，定位精度高，數據安全可靠，作業不受通視條件影響、單站測量控制范圍廣、操作簡單，能有效減少了因地形復雜帶來的繁重工作量，顯現出RTK的作業優勢。

【關鍵詞】　RTK技術 工作原理 圖根控制測量

　　1 引言

　　常規的GPS測量方法，如靜態、快速靜態、動態測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態實時差分（Real - time kinematic）方法，是GPS應用的重大里程碑，它的出現為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業作業效率。本文結合生產實踐經驗，介紹 GPS RTK技術在數字化圖根控制測量中的應用，供讀者參考。

　　2 RTK基本工作原理
　　RTK（Real Time Kinematic）實時動態測量技術，是以載波相位觀測為根據的實時差分GPS（RTDGPS）技術，它是測量技術發展里程中的一個突破，它由基準站接收機、數據鏈、 流動站接收機三部分組成。

　　RTK基本工作原理：在已知高等級點上（基準站）安置1臺接收機為參考站， 對衛星進行連續觀測，并將其觀測數據和測站信息，通過無線電傳輸設備，實時地發送給流動站，流動站GPS接收機在接收GPS衛星信號的同時，通過無線接收設備，接收基準站傳輸的數據，然后根據相對定位的原理，實時解算出流動站的三維坐標及其精度（即基準站和流動站坐標差△X、△Y、△H，加上基準坐標得到的每個點的WGS－84坐標，通過坐標轉換參數得出流動站每個點的平面坐標X、Y和海拔高H）。

　　3 RTK圖根控制測量
　　傳統的圖根控制測量采用導線（網）方法來施測，不僅費工費時，要求點間通視，而且精度分布不均勻，且在外業不知精度如何，采用常規的GPS靜態測量、快速靜態、偽動態方法，在外業測設過程中不能實時知道定位精度，如果測設完成后，回到內業處理后發現精度不合要求，還必須返測。

　　利用RTK進行控制測量不受天氣、地形、通視等條件的限制，控制測量操作簡便、機動性強，工作效率比傳統方法提高數倍，大大節省人力，不僅能夠達到導線測量的精度要求，而且誤差分布均勻，不存在誤差積累問題。采用RTK來進行控制測量，能夠實時知道定位精度，如果點位精度要求滿足了，用戶就可以停止觀測了，而且知道觀測質量如何，這樣可以大大提高作業效率。

　　RTK圖根控制測量簡單的作業流程圖：

　　3.1 收集測區控制成果，含控制點的坐標，等級，中央子午線，坐標系及控制點是屬常規控制網還是GPS控制網。

　　3.2 求定測區轉換參數，對于RTK測量，要求實時得出待測點在實用坐標系（1980西安坐標系、1954年北京坐標系或地方獨立坐標系等）中的坐標，因此，坐標轉換問題就顯得尤為重要。實際需要將GPS觀測的84坐標轉換為國家平面坐標（如北京54坐標）或者工程施工坐標。對于WGS－84到國家平面坐標（如北京54坐標）的轉換，我們可以采用高斯投影的方法，這時需要確定WGS84與國家平面坐標（如北京54坐標）兩個大地測量基準之間的轉換參數（三參數或七參數），需要定義三維空間直角坐標軸的偏移量和（或）旋轉角度并確定尺度差。但通常情況下，對于一定區域內的工程測量應用，我們往往利用以往的控制點成果求取“區域性”的地方轉換參數。

　　3.2.1 采用已有的靜態數據，直接將控制點的WGS－84坐標和國家平面坐標（如北京54坐標）或者工程施工坐標輸入手簿，利用隨機軟件求解坐標轉換參數。

　　3.2.2 測區只有足夠控制點的地方坐標，相對位置關系精確，但沒有WGS－84坐標。在這種情況下，我們可以利用RTK測量方法，以基準站為起算位置（這個起算位置的坐標由GPS接收機觀測確定，是一個精度有限的大地坐標，但它不影響RTK觀測的相對位置關系），確定各控制點之間相對精確的位置關系，并實時測定WGS－84大地坐標。該方法具體實施時可能會遇到難處，比如控制點的距離太遠，而RTK的作用距離有限。

　　3.2.3 當某些地方無合適的控制點坐標來設置基準站，也可以采用基準站任意擺放的方式，即虛擬一個基準站，基準站的WGS-84坐標直接從測量手簿讀取，然后流動站再到各個控制點上去采集WGS-84坐標。

　　3.3 選擇基準站及設置，GPS RTK定位的數據處理過程是基準站和流動站之間的單基線處理過程，基準站和流動站的觀測數據質量好壞、無線電的信號傳播質量好壞對定位結果的影響很大，基準站位置的有利選擇非常重要。RTK測量中，流動站隨著基準站距離增大，初始化時間增長，精度將會降低，所以流動站與基準站之間距離不能太大，一般不超過10Km范圍。同時要考慮基準站上空無衛星信號的大面積遮蓋和影響RTK數據鏈通訊的無線電干擾，以及提高基準站無線架設高度。

　　基準站的設置含建立項目和坐標系統管理、基準站電臺頻率選擇、GPS RTK工作方式選擇，基準站坐標輸入、基準站工作啟動等，以上設置完成后，可以啟動GPS RTK基準站，開始測量并通過電臺傳送數據。

　　3.4 流動站設置包括建立項目和坐標系統管理、流動站電臺頻率選擇、有關坐標的輸入、GPS RTK工作方式選擇，流動站工作啟動等。以上設置完成后，可以啟動GPS RTK流動站，開始測量作業。

　　3.5 測量前的質量檢查，為了保證RTK的實測精度和可靠性，必須進行已知點的檢核，避免出現作業盲點。研究表明，RTK確定整周模糊度的可靠性最高為95%， RTK比靜態GPS還多出一些誤差因素如數據鏈傳輸誤差等。因此，和GPS靜態測量相比，RTK測量更容易出錯，必須進行質量控制。我們一般采用了以下兩種方法：（1）已知點檢核比較法——用RTK測出已知控制點的坐標進行比較檢核，發現問題即采取措施改正。（2）重測比較法——每次初始化成功后，先重測1-2個已測過的RTK點或高精度控制點，確認無誤后才進行RTK測量。最可靠的是已知點檢核比較法，但控制點的數量總是有限的，所以沒有控制點的地方需要用重測比較法來檢驗測量成果。

　　經過以上已知點的檢核后，符合要求后開始作業。

　　3.6 內業數據處理，數據傳輸就是在接收機與計算機之間進行數據交換。GPS RTK測量數據處理相對于GPS靜態測量簡單得多，如用TGO軟件處理接收機導入的測量數據（*.dc），直接可以將坐標值以文件的形式輸出和打印，得到控制點成果。

　　4 工程應用及精度分析
　　我們在完成廣州市蘿崗測區1：500數字化地形測量中（面積約17平方公里）用GPS RTK進行圖根控制。為了檢驗RTK控制點的實際精度，RTK測量結束后，我們用全站儀（2〞）對部分相互通視的點實測的邊長、高差與測量坐標反算邊長、高差比較，最大邊長較差0.018米，最小邊長較差0.001米，邊長間距中誤差為0.007米，高差（△H）最大較差為0.053米，最小為0.000米。結果表明所測點精度良好。可以看出， RTK實測精度完全符合導線測量精度要求，而且誤差分布均勻，不存在誤差積累問題。

　　5 體會
　　與傳統的導線測量比較，RTK圖根控制測量自動化程度高，實時提供經過檢驗的成果資料，無需數據后處理。擁有彼此不通視條件下遠距離傳遞三維坐標的優勢，并且不像導線測量那樣產生誤差累積，定位精度高，數據安全可靠。操作簡單，作業速度快，勞動強度低，節省了外業費用，提高了勞動效率。可以說GPS RTK技術非常適合大規模的數字化地形圖測量。