GPS RTK技术在数字化图根控制测量中的应用

——广州市萝岗测区1：500数字化地形图测量项目实例

蒋济飞
（广西第二测绘院 广西柳州 545006）

【摘　要】　本文结合广州市萝岗测区1:500数字化地形图测量项目，介绍 GPS RTK技术在数字化图根控制测量中的应用。GPS RTK测量作业效率高，定位精度高，数据安全可靠，作业不受通视条件影响、单站测量控制范围广、操作简单，能有效减少了因地形复杂带来的繁重工作量，显现出RTK的作业优势。
【关键词】　RTK技术 工作原理 图根控制测量 质量控制

　　1 引言
　　随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK技术应用于数字化地形测量中，因其精度高、实时性和高效性强，成为最先进的技术设备和最经济的技术方法，在很大程度上提高了作业质量和工作效率。本文结合生产实践经验，介绍 GPS RTK技术在数字化图根控制测量中的应用，供读者参考。
　　2 RTK基本工作原理
　　RTK（Real Time Kinematic）实时动态测量技术，是以载波相位观测为根据的实时差分GPS（RTDGPS）技术，它是测量技术发展里程中的一个突破，它由基准站接收机、数据链、 流动站接收机三部分组成。
　　RTK基本工作原理：在已知高等级点上（基准站）安置1台接收机为参考站，对卫星进行连续观测，并将其观测数据和测站信息，通过无线电传输设备，实时地发送给流动站，流动站GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线接收设备，接收基准站传输的数据，然后根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度（即基准站和流动站坐标差△X、△Y、△H，加上基准坐标得到的每个点的WGS-84坐标，通过坐标转换参数得出流动站每个点的平面坐标X、Y和海拔高H）。
　　3 RTK技术在数字化图根控制测量中的应用
　　3.1 工程概述
　　为满足广州市城市规划建设需要，需对广州市萝岗测区（实测面积15.75平方公里）进行1：500数字化地形测量。测区位于广州市萝岗区九佛镇，即东经113°29′40″～113°35′50″，北纬23°16′24″～22°20′20″之间。
　　测区属广州市萝岗区所辖，长庚村为测区中心，其西南面为山区，树林茂密，荆棘丛生，通视、通行困难，最高山为五台山，其高程为336.5米，给测绘工作带来了一定的难度。东北面为丘陵地貌。植被以热带果园和树林为主，间杂灌木林和草地，植被较为零碎。有乡级公路自南向北穿过测区，测区内有大车路相连，交通较为便利。
　　测区内图根控制采用GPS RTK施测。
　　3.2 已有资料利用情况和来源
　　3.2.1 中国人民解放军总参谋部测绘局1986年出版的1：50000地形图和广东国土厅1995年调绘的1：10000地形图，可作为作业设计之用。
　　3.2.2 近期完成的，由广州市城市规划勘测设计院测的GPS点，精度等级为12秒，可作为图根导线或GPS RTK测量图根起算及测图之用。
　　3.3 仪器设备及作业人员
　　本次作业我们使用美国天宝公司生产的5700双频接收机，共投入仪器5台，其中一台基准站、4台流动站，有6人参加此次作业。
　　3.4 作业流程
　　3.4.1 利用1：10000地形图进行GPS点的设计与选点工作，利用11个已知点作起算点及检测用。
　　作业前我们对已知点进行检查，情况如下：

　　以上数据说明已知点精度是好的，各项技术指标基本都符合《城市测量规范要求》要求。
　　3.4.2 根据提供的已知成果，我们采用技术要求中的5.2.3进行点校正，求取相应的转换参数。
　　3.4.3 RTK测量成果的质量控制。点校正完成后，对已知点进行检核，符合要求后才进行后续工作。
　　为了保证测量成果的精度，我们采用了以下两种方法：（1）已知点检核比较法——用RTK测出已知控制点的坐标进行比较检核，发现问题即采取措施改正。（2）重测比较法——每次初始化成功后，先重测1-2个已测过的RTK点或高精度控制点，确认无误后才进行RTK测量。
　　以下只列出用“已知点检核比较法”检测结果。

已知点检核比较法成果统计表

　　3.4.4 GPS点选定在空间开阔无阻挡，信号接收范围没有无线电发射装置、不干扰GPS测量信号接收的且易于保存的地方。为了保证测量有足够的精度，我们使用角架替换对中杆，观测时间为3分钟，天线高观测前后量两次仪器高，并做了记录，以便核查。
　　3.4.5 完成图根控制作业后，可以进行下一步作业——地形图野外数据采集，内业编制处理，最后编制成地形图。
　　4 工程总结
　　图根控制测量采用GPS RTK施测，作业强度小，工作效率高。从控制点的检查数据即数字化成图精度显示（本项目成果已通过甲方验收组检查验收，质量为“优质”），质量是得到保证的。可以说GPS RTK技术非常适合大规模的数字化地形图测量。
　　5 体会
　　从GPS RTK图根控制测量中，笔者有几点体会：
　　5.1 GPS RTK图根控制测量作业效率高，定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累。与传统的导线测量比较，RTK图根控制测量自动化程度高，操作简单，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了劳动效率。
　　5.2 GPS RTK图根控制测量作业中，把基准站布设在测区中央的最高点上，以利于接收卫星信号和数据链信号，控制点间距离应小于RTK有效作业半径的2/3倍。在满足RTK作业条件及作业半径范围，其平面精度和高程精度都能达到要求。
　　5.3 GPS RTK图根控制测量必须进行有效的RTK测量成果的质量控制，以保证其测量成果质量。如：对已知点进行检核比较。为方便对RTK测量成果进行控制检核和避免出现作业盲点，应在测区内环境不良地区增设一些控制点，作为RTK测量成果质量控制的检核点。
　　5.4 在其它工程测量中，可以直接运用GPS RTK技术进行实地实时施工放样、点位测量等。

【参考文献】
[1] 魏二虎、黄劲松，GPS测量操作与数据处理，武汉大学出版社.2004.1
[2] 李丽等，GPS RTK测量成果的质量控制方法，本溪冶金高等专科学校学报.1999.（1）
[3] 徐绍铨等，GPS测量原理及应用，武汉.武汉测绘科技大学出版社.1998.10
[4] 陈炳超，GPS RTK技术及其在生态环境建设方面的应用研究，广西测绘2003.2