浅谈RTK在丘陵山区地带数字测图中存在的问题及解决方法

浅谈RTK在丘陵山区地带数字测图中存在的问题及解决方法
文章简述RTK在丘陵山区地带数字测图中的主要操作流程，并以常山县村庄数字地籍调查项目为例，对丘陵山区地带测图中存在的共性问题进行分析探讨，包括基准站的架设、安装、设置，流动站的安装、设置，外业数据的采集以及内业数据处理等流程，得出了RTK测图具有精度高、速度快、简单方便的优点，同时也提出了RTK测图的不足之处及相应的弥补措施。

标签：数字测图；丘陵山区；基准站；流动站
1 概述
GNSS全球定位系统的出现带来了测绘技术的革命。

使用GNSS定位不需后视定向，不要求测站间通视，可直接获得待测点位的坐标。

而GNSS的技术也在飞速进步，在精度及效率上都有了很大的提升。

RTK技术可以厘米级的精度获得动态的点位坐标值，在测量中得到了广泛的应用。

现在已有大多数测绘单位将其应用于数字测图，取得了良好的效果。

鉴于此，文章详细的阐述了RTK测图的应用操作，分析了RTK在丘陵山区测图的应用，包括基准站的架设、安装、设置，流动站的安装、设置，外业数据的采集以及内业数据处理等流程；文章结合常山县村庄数字地籍调查项目说明了RTK测图的全过程并提出了自己的建议。

2 以常山县农村宅基地地籍项目为例
常山县位于浙西钱塘江上游，全县总面积1099.1平方公里，其中山地面积930.94平方公里，占84.7%。

地貌以丘陵、山地为主，地势东北与西南边境高，中部沿常山港两岸为低丘和冲击平原，是一个“八山半水分半田”的山区县。

2.1 控制测量
平面坐标系统采用1954年北京坐标系，中央子午线为118°30′。

由于进入测区较早，GNSS一级网布设工作刚刚开始，如果等GNSS一级网布设完毕还需一个多月，但是测绘作业人员已准备完毕，因此会耽误时间工期，浪费人力资源。

考虑到测区内原有2009年6月施测的79个四等GNSS控制点，其成果均包括1954年北京坐标系，中央子午线118°30′和1980西安坐标系，中央子午线120°两套成果，可作为本测区一级GNSS控制网的平面起算数据；施测的79个四等GNSS控制点均进行了四等水准的联测，高程成果为1985国家高程基准（二期），可作为本测区五等水准网及RTK拟合高程的起算数据，因此将这些四等GNSS 控制点作为图根的起算数据，进行求参数布图根，以便顺利的进行数字测图工作，等GNSS一级网布设完成后，再将侧区内均匀分布的GNSS一级点随机的检核部分点，这样不仅让GNSS一级网布设和数字测图工作同时进行，而且节省时间，增加了工作效率，数学精度也达到了规范要求。

2.2 地形测图
图根控制网大可分为两种：（1）RTK动态测量方法；（2）全站仪常规导线。

由于村庄密集需要尽可能多的布设图根控制点，卫星信号容易受到干扰，因此，建筑物密集区不宜采用RTK动态测量方法施测。

2.2.1 ZJCORS作业模式
我们现在常用的图根方法是浙江省ZJCORS，它是由浙江省测绘与地理信息局组织实施，通过与省气象、省地震等行业数据共享，建设的覆盖全省的连续运行卫星定位综合服务系统，旨在向各领域提供高精度、實时或事后定位导航服务，为“数字浙江”建设提供基础地理信息支撑。

现全国各地都在建设CORS系统，由于CORS系统的优越性：无需架设基准站，定位精度高，覆盖范围广等，使得CORS系统的应用越来越广泛，行业应用也越来越多。

因此项目开始也同样用ZJCORS做图根控制，采用测两个时间段，每个时间段测两次的常规做法。

但实际测后的成果并不理想，常山县位于省CORS网的边缘地带，而且地貌以丘陵、山地为主，这更加影响ZJCORS的信号强度。

在同一时间段即使测两遍的精度符合技术规范，但两个时间段测出的图根成果合格率仅有百分之五十左右，即使再去复测，图根成果还是不能满足测图要求。

平面精度勉强符合，但高程精度相比平面精度更是相差甚远，两个时间段的高程差最多达到15cm，图根精度如此，如果用RTK测量碎步点精度肯定也不好，因此这种方法不可行。

2.2.2 RTK电台模式
电台模式架基准站的RTK测量方法，它是GPS-RTK刚出现时的最传统使用方法，相比CORS在常山地区使用而言，优点是信号稳定，精度较好；缺点是需要架设基准站，仪器设备用量大；虽然理论上电台信号达到半径15km，实际有效半径为7km左右，信号范围有限，观测的可靠性和可行性将会随着距离的增大而降低；需要移动电源，不能全天候使用。

2.2.3 GPRS作业模式
此为常规GPS-RTK的用法，但是设备仪器使用复杂。

而且基于本项目只有两台GNSS接收机，没有电台模式中的天线、蓄电池、电台等设备，所以此方法在本项目中也不适用。

因此只能用GPRS作业模式了，这种方法以前我们从未使用过，也是刚刚新兴不久的一种RTK作业模式。

相比前两种作业方法，GPRS 作业模式比CORS多用一台GNSS接收机作为基准站，但在常山测区中信号会更稳定，缺点是使用范围有限，观测的可行性和精度会随着距离的加大而降低；相比电台模式少了许多繁琐设备，机动性强，但是没有蓄电池做基础，它的续航能力弱，而电量逐渐减弱会导致信号也减弱，影响到测量精度。

由于常山的地形地貌，因此基准站应选择地势较高、视野开阔的地方，和电
台模式基准站架设的外部环境条件相同，同样也是有利于卫星信号的接收与发送，并确定此处有无手机网络的信号，基准站应尽量整平（基准站架设在已知点时还要求严格对中整平）。

将开通了的GPRS的SIM卡插入接收机内，基准站数据可通过网络发送。

以上就是RTK的三种用法，然后经过点校正，或者有七参数的可直接输入，之后外业测量并数据导出即可。

3 结论
3.1 RTK在数字测图运用中的优点
（1）RTK作业效率高。

流动站在每个图根观测一次时间仅10～15s左右，比做传统导线图根省时省力；在每个测量点上的观测时间仅3～5s左右，一般地形相对简单的条件下，一人一台流动站单日平均可以采集1000～2000个数据，相对于传统的测图方法需要2～3人一天也未必能达到这种工作量。

（2）RTK测量作业节省人力物力。

RTK流动站可一人操作，基准站设置好后可自动运行。

用RTK进行小面积测图，不需要布设图根控制网，而且点与点之间无需通视，省去了布设控制测量费用及时间，省时省力。

（3）RTK测量精度高。

实际工作中证明，RTK测图点位误差有不积累、不传播等特点，测图精度较高。

（4）RTK测图方便易操作。

在测量过程中，可使用手簿自带功能将测得的点的点位显示出来，并且能显示出流动站实时所在位置，以便对应找出已测区域和未测区域。

3.2 RTK数字测图的不足
（1）实时受控于卫星信号状况，RTK作业时至少需接收5个以上卫星。

在建筑物密集区、山区或其他卫星信号接收弱的地方，有无法初始化的情况，或初始化极易失败。

（2）作业距离受限于基准站电台发射功率。

就目前来看基准站电台发射功率较小，限制了基准站与流动站之间信号的传播和之间的距离，并且基准站与流动站之间的距离越长，其测量精度越低。

（3）数据链的传送受多种因素的干扰。

受地形地物的影响，或其他电磁波信号的干扰，流动站存在接收不到基准站发射信息的情况。

这直接影响到RTK 测量的可靠性与稳定性。

（4）用省CORS进行RTK测量时信号不稳定，并且有时候受时间段卫星信号影响，平面精度虽然大部分符合作业规范，但高程精度在有些地区相差很大，可能会影响到整个项目的作业精度。

3.3 探讨弥补RTK不足的措施
对于RTK的缺点，可采用以下措施提高测量成果的精度与稳定性：
（1）在测区范围内找到制高点并尽可能布设GPS控制点，作为今后的基准站。

（2）缩短各流动站与基准站的距离，尽可能光学通视，其间距最好控制在6～7km以内，同时为确保信号覆盖整个测区范围，仪器设备充足的情况下，可布设多台基准站均匀分布测区。

（3）RTK作业过程中，若流动站受外界电磁波信号的干扰，应及时通知基准站重新设置电台发射频率，防止出现数据链不稳定的现象。

（4）在省内多布设CORS站点，也可与临边省份CORS站合作，最好能覆盖到省内的每个角落，完善省CORS网系统，提高精度和稳定性。

4 展望和发展
展望RTK测图的未来，会在以下方面有所普及和发展：
（1）实现内外业一体化。

目前的数字化测图仍需画草图，需要内业整理，即使使用外业直接成图，仍须携带专门的设备和笔记本电脑，繁琐的设备不适合野外作业。

而将外业草图与内业数据对接时往往会出现错误，之后又需要再实地检查修图，反反复复费工费时。

随着电子技术的发展，未来可以将绘图的功能融合于RTK手簿中，实现测图的同时直接成图，待外业完成后，只需在成果图上稍作修改即可。

不仅节省人力、提高作业效率，还可以避免很多作业过程中的问题。

（2）测量自动化。

随着科技的发展，测绘仪器与方法也得到了质的飞跃：GNSS和全站仪结合产生的超站仪已被广泛应用于多種测量；同时，无反射棱镜、测量机器人的技术也获得了极大的提升。

随着电子高度集成化，在未来有望将RTK、全站仪、陀螺仪及免棱镜技术结合，用RTK获得点位坐标，用陀螺仪装置获得定向信息，用测量机器人及免棱镜测量技术施测，生产出功能强大的新型仪器，使测量变得更简单。

届时，作业人员只需架设好仪器，无需已知测站坐标及后视定向，甚至也无需棱镜的配合，即可实现快速测图。

（3）网络RTK技术。

目前，国家有关部门已在着手研究建立RTK永久基准站，建成后，将实现国内大范围高强度RTK差分信号的覆盖。

届时，只需一台流动站信号接收机，即可获得点位坐标。

随着基准站信号强度的提高，RTK 的作业范围也不断扩大；多基准站发射差分信号进行平差处理，可以提高RTK 测量的精度。

综上所述，随着科学技术日新月异的发展，测绘行业技术必将引发新革命，实现测绘的高度自动化、集成一体化、人力最简化，带来巨大的生产力价值。

参考文献
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[2]CJJ/T73-2010.卫星定位城市测量技术规范[S].
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[4]浙江省地方标准[S].DB33/552-2005. 1∶5001∶10001∶2000基础数字地形图测绘规范.。