GPS RTK技术在城市规划中的应用

GPS RTK技术在城市规划中的应用
摘要：随着城市建设的飞速发展，城区面积不断扩大，规划测量工作中遇到的问题（如控制点毁坏、丢失、不通视等等）也随之而来，本文主要介绍了RTK 技术的工作原理以及在城市规划中发挥的作用。

关键词：RTK参数载波相位差分
GPS RTK技术
差分GPS定位技术是一种高效的定位技术，它是利用2台以上GPS接收机同时接收卫星信号，其中一台安置在已知坐标点上作为基准站，另一台用来测定未知点的坐标——称移动站，基准站根据该点的准确坐标求出其到卫星的距离改正数并将这一改正数发给移动站，移动站根据这一改正数来改正其定位结果，从而大大提高定位精度。

RTK（Real Time Kinematic）技术是载波相位差分技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法，它又分为修正法和差分法，修正法是将基准站的载波相位修正值发送给移动站，改正移动站的接受到的载波相位，再解求坐标，也称准RTK。

差分法是将基准站采集到的载波相位发送给移动站，进行求差解算坐标，也称真正的RTK。

RTK技术优点
(1) 作业效率高：在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完4km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，仅需一人操作，在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了劳动效率。

(2) 定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累：只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内(一般为4km) ，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。

RTK技术当前的测量精度
平面10 mm + 2 ppm；
高程20 mm + 2ppm。

(3) 降低了作业条件要求：RTK技术不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”。

因此，和传统测量相比，RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区，只要满足RTK的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。

(4) RTK作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大：RTK可胜任各种测绘内、外业。

流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。

(5) 操作简便，容易使用，数据处理能力强：只要在设站时进行简单的设置，就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。

数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机、其它测量仪器通信，手簿软件的使用简单易学。

GPS RTK技术在城市规划中的应用
城市规划是指导城市建设,促进社会经济发展的“龙头”,是城市建设和管理的依据,在城市的建设和发展过程中处于十分重要的地位。

信息技术对城市规划的影响表现在对城市规划所需信息的采集、分析、处理和利用方面，更为重要的是它改变了城市规划内部信息流程和城市规划部门与社会的信息交流与反馈机制，进而对城市规划的管理体制产生深远的影响。

GPS RTK技术就是获取城市基础数据最快捷最方便的手段。

3．1 技术方案
（1）基准站的选择
RTK定位测量中，流动站随着与基准站距离的增大，初始化的时间将会延长，精度将会降低，所以流动站与基准站之间的距离不能太大，一般不超过10km 范围。

目前国际测绘领域的RTK，无论是单频和双频RTK系统，都采用UHF 电台播发差分信号，为了接收到基准站发射的差分信号，要求基准站和流动站之间的天线必须“准光学通视”。

这在沙漠、戈壁、沙滩、岸边、平原等地区的几公里范围内，一般都能顺利进行RTK测量。

但在城区和丘陵地带则难以成功实施RTK测量。

为了提高各点到基准站的距离，应使其能准光学通视，在测量中，事先选择了测区均匀分布的6个已有国家坐标的四等点作为控制点，在其上设置基准站。

同时要考虑到基准站上的“净空”，即基准站上空无卫星信号的大面积遮掩和影响RTK数据链通讯的无线电干扰，以及提高基准站天线的架设高度。

（2）坐标转换参数的求解
在测区像控点的测量中，要求采用的是国家北京54坐标系，因此在RTK作业时，流动站所得到的坐标应为高斯平面坐标。

求取转换参数的方法主要有①在有控制点的WGS-84坐标和国家北京54坐标时，根据两套坐标系统建立关系求得转换参数；②在测区已经进行了GPS控制测量，应用已求得的转换参数人工输入转换参数，从而进行两种坐标的转换；③采用地图投影的方式，即使用已知的投影方式来确定转换参数。

在使用②和③方法进行求取转换参数时，基准站的坐标必须放在已知点上，而且基准站的WGS-84坐标必须是已知的国家北京54坐标通过已知的转换参数和投影方式反算得到。

应用控制点求解转换参数时，可以有不同的作业方式：①基准站位于已知点上，该点的WGS-84坐标的获得可以采用已有的静态数据，直接将控制点的WGS －84坐标和北京54坐标输入手簿直接求取，或者也可以点采集的方式获取，此
法是在无WGS－84坐标成果的情况下使用的一种方法，基准站的WGS－84坐标通过单点定位得到，再用流动站到控制点上去采集WGS－84坐标，然后再应用采集的数据进行转换参数的求取。

②当在某些特殊的地方，无合适的控制点坐标来设置基准站，可以采用基准站任意摆放的方式，即虚拟一个基准站的北京54坐标，基准站的WGS－84坐标直接测量手簿读取，然后流动站再到各个控制点上去采集WGS－84坐标，由于基准站的北京坐标是一个虚拟坐标，所以在求解转换参数时基准站不得参与转换参数的求解。

在求解转换参数时，要求控制点的个数在3个以上，此外，通过实际作业发现，利用远离作业区的控制点求解的转换参数，误差较大，所以在求解转换参数时，最好使用作业区附近的控制点来求解转换参数。

（3）RTK作业前的检验RTK测量的可靠性取决于数据链传输质量和流动站的观测环境，虽然RTK技术使用了较好的数据处理方法，但毕竟RTK使利用非常有限的数据量，而且实时处理难以消除由于卫星信号暂时遮掩、无线电传输错误所造成的误差。

对于每日施工前、设置新的基准站和接收机或控制器内的数据或参数更新后都要进行复测检核。

通过检验，一方面可以发现在基准站和流动站设置中的问题，另一方面可以检验RTK作业的精度情况是否可以满足像控点的精度指标。

在作业中RTK的检验可以采用测区内的高等级控制点，即在设置好基准站和流动站后，求解完转换参数，测定点的坐标前，将流动站放置到已有的未参与参数转换的控制点上进行比较，然后将测定坐标与已有的成果进行比较。

此外，为了提高像控点测定的可靠性，在检验时，尽量使检验点在该基准站作业范围的边缘（一般距离基准站在5km左右）。

在控制点成果较少的情况下，也可以使用前一次测定的结果与本次测量结果进行比较，以达到检验的目的。

通过在测定过程中的实际检验情况，与已有的高等级控制点的检验较差最大为5.49cm，高程较差最大值为7.2cm，均可以满足对像控点的精度要求。

（4）RTK 作业中注意的问题在应用RTK测量中，要注意以下几个问题：①减少信号的干扰。

对于基准站而言，要避开在测站周围100-500m范围的UHF、VHF、TV和BP机发射台，避开用于航空导航的雷达装置等强电磁波辐射源。

②在进行RTK 测量前，要登录相关网站查看太阳的活动信息，避开太阳黑子爆发活动期。

在太阳活动平静期，其影响小于5ppm，当太阳黑子爆发时，其影响可达到50ppm。

实践证明，在太阳黑子爆发期，不但RTK测量无法进行，即使静态GPS测量也会受到严重影响。

③作业前，使用随机软件做好卫星星历的预报，应选择PDOP 值小于5的情况下进行RTK测量，否则在野外测量中很难得到‘固定解’。

4结论
4.1通过在城市规划测量中的应用，得出RTK测量与常规仪器测量相比具有不可比拟的优势（不受天气、地形、通视等条件的限制），提高了工作效率和成果质量，降低了测量作业强度。

4.2 RTK技术在碎部测量中的应用还是有一定的限制。

在进行测量时，主要注意事项是基准站选择要在比较中心、位置空旷开阔的至高点上，且周围无磁场的影响，这样流动站接收的信号好，宜用双频接收机连接支架观测。