RTK在地形测量中的应用

RTK在地形测量中的应用
【摘要】本文通过对RTK技术概述、RTK在地形测量中的应用分别阐述了RPK在地形测试中的应用以及RPK技术的优越性，其中，在RPK技术的概述中，详细阐述了RPK技术的定义、特点以及基本的作业流程。

【关键词】RTK，地形测量，应用
一、前言
随着我国经济的发展以及科学技术的不断发达，又有一项崭新的技术RPK 被应用在了地形测量中。

RPK技术相比以前的技术手段，更加的精确，工作效率也大大提高，对技术人员来讲，操作也变得更加容易。

二、RTK技术概述
1、RTK技术的定义
RTK（Real Time Kinematic）技术又称作载波相位动态实时差分系统技术，是GPS测量技术与数据传输技术的结合而构成的组合系统。

它是GPS定位测量技术的一个新的突破，RTK的基本思路是：在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见卫星进行连续观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站，在用户站上，GPS接收机在接收卫星信号的同时，通过无线接收设备，接收基准台传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地计算和显示用户站的三维坐标及其精度。

RTK由基准站接收机、数据链、流动站接收机三部分组成。

它不仅能够获取碎部点，也能制作出图根控制点，这样不仅减少了劳动难度，也节约了经费开支。

2、RTK的特点
（一）作业效率高。

RTK 设站一次即可测完4km半径的测区，可大大减少传统测量所需的控制点数和测量仪器的“搬站”次数。

同时，在一般的电磁波下，RTK可几秒内得一点坐标，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了劳动效率。

（二）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，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。

(三) 降低了作业条件要求。

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，只要满足“电磁波通视”，就可轻松地进行快速的高精度定位作业。

（四）RTK 作业自动化、集成化程度高，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，极大减少了辅助测量工作，减少了人为误差，保证了作业精度。

（五）RTK 作业操作简便，容易使用，数据处理能力强，能方便快捷地与计算机及其他测量仪器通信。

3、RTK 应用于地形测量的基本作业流程
（一）仪器准备
野外数据采集使用南方S82型双频实时动态测量系统。

其双频定位平面精度为±2㎝+2×10ppm，其图根控制平面精度为±5㎝，高程精度为110H（H为基本等高距）。

含接收机1台，移动站接收机1台，数据链发射台1个，数据链接收台1个，基准站中增益天线及电缆线各1根，PISON掌中电脑2台，普通测杆2根。

双频定位精±2+2ppm，基准站功耗12w，发射电台功率分为高频和低频，即低频2w或高频35w，移动台静态功耗12w。

（二）坐标系数及作业参数
地形测量是在地方独立坐标系上进行的，且由于RTK获得的是WGS-84坐标，而RTK作业要求实时给出当地坐标，这使得坐标转换工作非常重要。

一般，采用三参数或七参数方法进行转换。

根据工程需要，求定测区转换参数可按如下步骤进行：首先在测区以静态方式布设均匀分布的高等级GPS控制点，获得各点的WGS-84坐标和地方坐标系下的坐标，利用同一点的两种坐标求出转换参数。

在求定转换参数时，为提高转换参数的可靠性，最好选用4个以上的点进行观测和求解，这样可通过多种点的匹配方案，检验转换参数的正确性及精度。

（三）基准站的选址
数据传输系统由基准站发射电台和流动站接收电台组成，它们是实时动态测量的关键设备。

因此，基准站的安置是顺利实施RTK作业的关键之一。

基准站安置应满足下列条件：
基准站可设立在有精确坐标的已知点上，也可设在未知点上（最好设在已知点上）；
基准点应尽可能选择在交通便利，便于安置接受设备和便于操作的地方；
基准站应选在地势较高，视空无遮挡、电台有良好覆盖域的地方，最好选择在测区内高大建筑物上；
为防止数据链的丢失和多路径效应，在基准站200m范围内应无GPS信号反射物、无高压输变电线路、电视台、无线电发射台等干扰源。

还应避开大面积水域的地方。

（四）RTK实施步骤
野外作业时，基准站安置在选定的控制点上，连接好各条链接线，打开接收机输入点号、天线高、WGS-84的已知坐标；设置完毕检查接收的GPS卫星数≥5颗。

检查电台发射指示灯是否正常，基准站设置完成。

流动站选择与基准站电台相匹配的电台频率，检查电台接收指示灯是否正常，检查接收卫星颗数≥4颗，流动站可开始测量任务。

基准站与移动站同时接收卫星信号，基准站将接收到的卫星信号通过自备电台天线发送给移动站，移动站将接收到的卫星信号及基准站发送来的信号传输到手簿进行实时差分及平差处理，得到本站的坐标和高程及其实测精度，并随时将实测精度与预设精度指标进行比较，一旦实测精度达到预设精度指标，手簿将提示测量人员记录。

实测记录后，将测到的坐标、高程及其精度同时记录进手簿，并终止本站的测量。

（五）内业编辑成图
内业成图使用南方测绘CASS8.0成图软件系统进行编辑和处理成图。

将野外采集数据传输至计算机中，利用软件自动生成点文件，成图人员根据野外提供地形草图将散点进行地物连码编辑，形成平面图形文件后，根据高程点文件利用软件构网自动建立DTM文件（Digital Terrestrial Model，数字地面模型），对部分不合理网形利用软件的删、增、改功能进行编辑修改，然后自动追踪绘制等高线。

对软件的自身功能、自动追踪等高线不合理的地方，进行手工修改，符合野外实际地形。

平面编辑和等高线处理完成后，生成图框，并保存为AutoCAD格式文件（*，dwg），最后得到相应的地形图和地形数据。

三、RTK在地形测量中的应用
1、定位精度和可靠性检查。

在系统设置及初始化完成进行测量之前，要进行必要的测量检核，以便确保基站设置正确，测量数据可靠。

常用的检核方法有几个方面：1）用已知点检核比较，即用RTK测量一些控制点的坐标，把它与已知坐标进行比较检核，发现问题及时采取措施改正。

经过实践表明，这种方法比较可靠。

2）重测比较，设置完成后先测几个固定点坐标，如果测区已有RTK点，即重测已有RTK点坐标进行比较；如果没有，可重新设置仪器，重测刚才测过的RTK点进行比较，同时可用全站仪测量各测点间的距离和高差，用距离反算和高差较差来检核成果的精度。

2、图根控制测量。

在建筑密集、遮挡严重等GPS信号较弱的地区布设图根点，以便用全站仪进行测图。

考虑测图及检核的需要，一般选择能够通视的3个图根点为1个点组进行测量。

测量时，利用对中杆将流动站天线安置在图根点上，并用简易支架稳定整平对中杆上的气泡。

打开主机电源及手簿开关，待出现Fix解时记录观测结果。

外业观测结束后，把观测结果传入计算机编辑成图根控制点成果表。

3、碎部点测量。

（一）对碎部点的测量，手持安置流动站天线的对中杆在碎部点上即可。

RTK 在空旷的地方采集速度较快，一般几秒钟内可达到固定解，完成1个点的采集工作。

用RTK直接测量地形特征点，由于RTK采集的数据转入数字成图软件后，所有的测量点均为高程点，所以采集时要一边画草图，按碎部点序号记录。

到内业时，先把观测数据文件转换成成图系统需要的数据格式文件，然后，在数字成图系统中依据展绘的点位，用相应的线型或符号绘制地形图。

（二）对地物点的采集，根据数字成图系统的特点，在一定范围内最好按地物分类测量。

比如测一条水渠，先按顺序把它测完整后再测另一种地物，这样便于画草图、记顺序号，内业编辑也更方便。

对于一些圆形地物，如电信杆等，，可沿线路走向，把RTK天线分别紧贴电杆前后，采集两点坐标或量取偏心距，内业时把两点连线再取中点或利用偏心距改正即可得到电杆的实际位置。

（三）用RTK直接测量地物及地形点，在开阔地有很大的优势；但在另外一些地方也有它的局限性：对建筑物无法直接测量屋角坐标，在地形起伏高差较大的山区或树木较密的林区，GPS卫星信号被阻挡机会较多，RTK数据链传输也受到极大的干扰，这样要等较长的时间才能达到固定解，严重影响作业精度和速度。

对这些地区，一般用RTK在稍开阔的地方测一些点作为图根点，再用全站仪采集碎部点坐标，这样可以提高成图速度。

四、结束语
以上是对RTK在地形测量中的应用的论述。

在科技发达的今天，RTK技术在地理测量方面给了人们很多的便利，不仅提高了准确性，而且操作变得更加简单、方便。

参考文献：
[1]施福特浅谈GPS RTK在地形测量中的应用建筑科技与管理-2014年2期
[2]李成德浅谈RTK在地形测量中的应用城市建设理论研究-2011年19期
[3]潘存德GPS RTK在地形测量中的应用分析地球-2013年6期
[4]黄万村GPS—RTK在地形测量中的应用与优劣的分析科技视界-2013年22期。