[RTK技术在工程测量中的应用] 江西应用技术职业学院宿舍

　　【摘 要】与传统控制测量比较，GPS-RTK 测量作业具有效率高，定位精度高，等优点。本文分析RTK技术在工程测量系统构成、工作流程及提高RTK作业精度的方法及应用。　　【关键词】RTK技术；工程测量；应用
　　1实时动态 (RTK )定位测量系统的构成
　　实时动态 (RTK)定位测量系统的构成实时动态定位测量系统主要由以下三部分构成：
　　(1)卫星信号接收系统在实时动态定位测量系统中。应至少包含两台 GPS接收机，分别安置在基准站和流动站上。当基准站同时为多用户服务时，应采用双频 GPS接收机，其采样率与流动站采样率最高的相一致；
　　(2) 数据传输系统 (数据链)。由基准站的数据发射装置与流动站数据接收装置组成，它是实现实时动态测量的关键性设备。其稳定性依赖于高频数据传输设备的可靠性与抗干扰性。为了保证足够的数据传输距离及信号强度，一般在基准站还需要附加功率放大设备；
　　(3) 软件解算系统。实时动态定位测量的软件解算系统对于保障实时动态测量结果的精确性与可靠性，具有决定性的作用。在具体外业测量中，可以根据精度要求的不同，选用静态差分定位，快速静态差分定位，动态差分定位或实时动态差分 (RTK)等不同的作业模式。
　　(1)快速静态测量。GPS接收机在每一用户站上进行静止观测。在观测过程中，连同接收到的基准站的同步观测数据，实时地解算整周未知数和用户站的三维坐标。采用这种模式作业时，接收机可以不必保持对 GPS卫星的连续跟踪，定位精度可达 1cm ～ 2cm。这种方法可应用于城市、矿山等区域性的控制测里、工程测量和地籍测量。
　　(2)动态测量。动态测量模式，一般需首先在某一起始点上，静止地观测数分钟，以便进行初始化工作。之后，运动的接收机按预定的采样时间间隔自动地进行观测，并连同基准站的同步观测数据，实时地确定采样点的空间位置。目前， 其定位的精度可达厘米级。
　　2 工程测量的作业流程
　　2.1内业准备
　　在实施 RTK外业测量前，应事先收集测区的小比例尺地形图，必要时进行野外踏勘，根据城市测量的特点完成内业的准备工作。主要包括以下几方面的内容：
　　(1)根据工程项目，设定工程名称；
　　(2)若已知坐标转换参数，则输人手簿 (一般此参数未知) ；
　　(3)若无坐标转换参数，应整理测区的已知控制点资料，控制点应尽可能均匀分布在测区周围，使得所测点均在已知点的包围之内，尽可能避免从一端向另一端无限制的外推。控制点所处的位置和周围的条件应符合 GPS作业的要求；
　　(4)实施工程放样时，内业输人每个放样点的设计坐标，以便野外实时、准确放样。
　　2.2 求定测区转换参数 (一般采用此种方法 )
　　城市测量是在地方独立坐标系上进行的，这就存在WGS- 84坐标和地方独立坐标系的坐标转换问题。由于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。根据总体规划和工程需要，求定测区转换参数可按如下步骤进行： 首先在测区以 GPS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。注意，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。
　　2.3 基准站的选定原则
　　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。稳定可靠的数据链是动态初始化的前提。保持高质量的数据传输， 可以减少整周模糊度的解算时间，大大提高主作效率，所以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：
　　(1)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)；
　　(2)基准站安置应选择地势较高、视空无遮挡、电台有良好覆盖域的地方， 城市测量首选测区高大建筑物上；
　　(3)为防止数据链的丢失和多路径效应，基准站周围应无 GPS信号反射物 (大型停车场、大型建筑物、车辆拥挤的街区等)，200 m范围内无高压电线、电视台、无线电发射台等干扰源；
　　(4)考虑到南北极附近是卫星的空洞区，电台的天线应架设在 GPS接收机的北方。
　　2.4 RTK施测步骤
　　野外作业时，基准站安置在选定的控制点上，打开接收机输人点号、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。先联测 1～ 2个已知控制点，评定测量精度，满足设计要求后开始测量任务。实时动态 RTK 数据处理相对简单，外业测量采集的实测坐标通过手簿的数据传输系统，直接下载到计算机内。经整理、分类、判断形成文件后直接打印出来。
　　3 提高RTK作业精度的方法及应用
　　3.1 正确设置测量系统参数
　　RTK作业前，依据本测区控制资料的参数进行系统设置，包括椭球参数、中央子午线和投影高对采用国家坐标系统的测区来说，采用单点校正模式并设置投影高，其定位精度可以达到5cm以内，能满足大部分测绘工作的精度需求。
　　3.2 选择理想地架设基准站
　　基准站应选择在视野开阔、仰角15度范围内没有阻挡卫星信号的障碍物、应避免邻近有大面积的平静水域、周围无大功率电塔及通信设备的测区相对高处。基准站应严格对中整平，仪器高采用钢卷尺在仪器的三个方向上量取三次取平均值后使用；且发射天线与GPS接收机天线不应相距太近，最好在3米以上.
　　3.3 合理利用移动站不同的解算精度
　　确保移动站标杆立直是提高定位精度的重要途径。对于图根点测量应架设脚架以提高测量精。 同时移动站解算的不同状态体现了不同的精度范围，合理使用可达到事半功倍的效果 笔者就以南方测绘仪器公司生产的灵锐S-82型RTK为例，谈谈自己在使用过程中的经验。
　　移动站的解算状态分为固定解、浮点解、差分解及单点解。对固定解而言，其定位精度在1厘米以内，可满足除首级控制测量及其他高精度要求的测绘工作以外的各种比例尺的地形图测绘、施工放样及图根点测量等。如果浮点解的定位精度小于0.5米，根据经验其平面和高程误差一般在0.1～ 0.3米，可满足精度要求不大于0.5米的测绘工作；定位精度若大于0.5米，平面和高程误差一般在1～ 3米差分解和单点解的定位精度一般在5～ 10米之间，有时还会更大，一般不采用 但对于不接收基准站信号的情况下的单点解，若使用离测区最近区域的校正参数作为转换参数，一般平面误差在1～ 5米，可用来寻找控制点，但高程相差很大，不能利用。
　　在某一测区内，可以根据测区内控制网中最长对角线的两端点计算出一套四参数。在移动站中输入并启用计算所得四参数，然后采用单点校正模式进行校正。经多次反复检查，这样校正后平面误差在10厘米左右，高程误差在5厘米左右，可以满足一般精度要求的测绘工作。
　　在施工作业中，难免遇到测量树林及建筑物，由于直接施测其卫星信号很弱，解算精度难以达到要求，可以采用交会法或几何解析法进行施测。
　　4 总结
　　利用 RTK 进行测量不受天气、地形、通视等条件的限制，测量操作简便、机动性强，工作效率比传统方法提高数倍，大大节省人力，不仅能够达到测量的精度要求，而且误差分布均匀，不存在误差积累问题。但为了得到高精度的测量数据，必须求出适合于本地区的坐标系统转换参数和水准面模型转换参数。
　　参考文献：
　　[1]姚连壁，朱照宏.RTK 技术在道路定测中应用的研究[J].中国公路学报.2000.
　　[2]周忠谟，易杰军，周琪.GPS 卫星测量原理与应用[M].北京：测绘出版社.，2009.