RTK技术在工程测量中应用

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摘 要：随着GPS技术的不摘自：毕业论文格式要求www.7ctime.com
断普及，以及应用的不断拓展，其应用已遍布测绘各个领域，甚至超出测绘范畴，特别是GPS动态实时差分RTK技术以其方便、快捷、高效率、高精度、高速度等优点被广大测量工作者所青睐。
关键词：RTK测量系统；控制测量；工程放样；定位测量
2095-2104（2012）07-0020-02
Abstract: With the increasing popularity of GPS technology and the constant expansion of the application, the application has covered every field of surveying and mapping, even beyond the field, especially GPS real-time RTK technology, which has been foured by the general measurement workers with its convenient, quick, high efficiency, high precision, high speed.Key words: RTK measurement system; control measurement; projects lofting; positioning measurement
2095-2104（2012）
1 RTK的工作原理
实时动态差分RTK测量系统，是GPS测量技术与数据通讯传输技术相结合而构成的系统。RTK差分技术目前有3种方法：坐标差分、伪距差分及载波相位差分。而采用载波相位为基本观测量的差分定位方法是目前GPS定位中精度最高的一种方法,其相对定位精度可达10～lppm以上。
RTK系统的最低配置可包括三部分：① 基准站接收机；②流动站接收机,包括支持RTK的软件系统；③数据链：包括基准站的发射电台及流动站的接收电台。RTK的作用距离很大程度上取决于数据链,一般可达10km～40km左右，当使用G通信网络作为数据链时，其作用距离更长，日前最大可达70km。

1.1实时载波相位差分

在利用GPS进行定位时，会受到各种各样因素的影响，为了消除这些误差源,必须使用两台以上的GPS接收机同步工作。GPS静态测量的方法是各个接收机独立观测，然后用后处理软件进行差分解算。那么对于RTK测量来说，仍然是差分解算，只不过是实时的差分计算。
也就是说，两台接收机（一台基准站，一台流动站）都在观测卫星数据，同时，基准站通过其发射电台把所接收的载波相位信号（或载波相位差分改正信号）发射出去；那么，流动站在接收卫星信号的同时也通过其接收电台接收基准站的电台信号；在这两信号的基础上，流动站上的固化软件就可以实现差分计算，从而精确地定出基准站与流动站的空间相对位置关系。在这一过程中，由于观测条件、信号源等的影响会有误差，即为仪器标定误差,一般为平面1cm+1ppm，高程2cm+1ppm。
1.2坐标转换空间相对位置关系不是我们要的最终值，因此还有一步工作就是把空间相对位置关系纳入我们需要的坐标系中。GPS直接反映的是WGS-84坐标,而我们平时用的则是北京54坐标系或西安80坐标系，所以要通过坐标转换把GPS的观测成果变成我们需要的坐标。这个工作有多种模型可以实现，我们的软件采用的是平面与高程分开转换，平面坐标转换采用先将GPS测得成果投影成平面坐标，再用已知控制点计算二维相似变换的四参数，高程则采用平面拟合或二次曲面拟合模型，利用已知水准点计算出该测区的待测点的高程异常，从而求出他们的高程。坐标转换也会带来误差，该项误差主要取决于已知点的精度和已知点的分布情况。
2 RTK的精度
从上可以看出，RTK的测量精度包括两个部分，其一是GPS的测量误差，其二是坐标转换带来的误差。
以南方RTK为例，这两项误差都能够反映，GPS的测量误差在实时测量时可以从手簿上的工程之星中看得到（HRMS 和 VRMS）.对于坐标转换误差来说，又可能有两个误差源，一是投影带来的误差，二是已知点误差的传递。当用三个以上的平面已知点进行校正时，计算转换四参数的同时会给出转换参数的中误差（北方向分量和东方向分量,必须通过控制点坐标库进行校正才能得到)。值得注意的是，如果此时发现转换参数中误差比较大（比如，大于5cm）,而在采集点时实时显示的测量误差在标称精度范围之内，则可以判定是已知点的问题(有可能找错点或输错点)，有可能已知点的精度不够，也有可能已知点的分布不均匀。当平面已知点只有两个时，则只能满足计算坐标转换四参数的必要条件，无多余条件，也就不能给出坐标转换的精度评定,此时，可以从查看四参数中的尺度比ρ来检验坐标转换的精度，该值理想值为1，如果发现ρ偏离1较多（比如：|ρ-1|≧1/40000，超出了工程精度），则在保证GPS测量精度满足要求的情况下，可判定已知点有问题。
为了保证RTK的高精度,最好有三个以上平面坐标已知点进行校正，而且点精度要均等，并要均匀分布于测区周围,要利用坐标转换中误差对转换参数的精度进行评定.如果利用两点校正,一定要注意尺度比是否接近于1.
3 RTK在工程测量中的应用

3.1工程放样

首先确定控制点及其坐标系、坐标转换参数的求解方法，把放样点的坐标或线及桩号成批地存入掌上电脑RTK手簿中，选择地势高、无干扰、宽阔的已知点架设基准站，保证接受到5颗以上卫星，数据链发射正常，设置好流动站，完成仪器的初始化后可以开始工作。从RTK手簿中读取当前测量点距放样点活线的纵横坐标差Dx、Dy、S以及方位，并以图像方式显示出来，同时显示测量的点位精度，当精度水平达到期望值时可结束该点的放样，操作直观方便。采用RTK放样，不必布设常规导线，可单人作业，工作效率高，RTK放样对于现场的通视条件要论文导读：
求较低，任何场地基本上都能完成放样工作，已经越来越多的取代了全站仪应用于工程放样测量中。

3.2 RTK用于控制测量

由于RTK测量在20km内点位平面标称精度为±3cm,根据控制测量规范要求I级导线点的点位误差为±3cm,从理论上讲RTK测量完全可以满足I级以下导线点的技术规范要求。在某工程道路放桩RTK测量中,我们对距离基准站1km~6km的一些四等GPS控制点采用‘点法进行检核比较。结果表明平面坐标分量最大差值为31cm,高程最大差值为4.9Cm,完全符合I级导线点的规范精度要求。 在某工程1:1000数字地形图测绘任务中,测区长约7km,宽0.7km,面积约5k。整个测区采用Ashtech Z-X双频GPS接收机用静态法共布测了5个四等G P S点,21个一级GPS点,点位均匀分布,最弱点点位中误差为(Mx:4.Ocm,My:3.9cm),并联测了四等水准高程。为了进一步检核AshtechZ—X双频GPS系统的测量精度,采用GPS控制点联测法均匀地检测了其中12个GPS控制点,基准站设在测区中间。其x坐标中误差为±3.1cm,Y坐标中误差为±2.3cm,H高程中误差为±5.0cm,结果完全可满足I级导线点(5”以下)的规范精度要求。尽管GPS测量的标称精度及实测精度完全满足I级导线点5点以下的规范精度要求,但目前的规范对利用GPS测量进行I级导线甚至更高的精度的控制测量,其采集数据的方法,数量等等还没有明确的规定,因此还需要用大量的实践来证实。实际测量中还必须采取足够的榆核手段,确保测量的确性。