【摘要】通過對GPSRTK原理分析以及RTK技術在礦業權實地核查中的應用，對動態GPS的特性和使用方法做了闡述，指出了動態GPS在測量中的重要作用；并對測量精度進行了一定的分析，得出一些有益的結論和建議。
　　【關鍵詞】RTK技術，流動站，基準站，礦業權實地核查
　　1前言
　　GPS（GlobalPositionSystem）即為全球定位系統的簡稱，它是一套利用美國GPS衛星導航系統進行全天候、全方位的測量定位設備。常規的GPS（GlobalPositioningSystem）測量方法，如靜態、快速靜態、動態測量都需要事后進行解算才能獲得較高等級的精度，而RTK技術是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態實時差分（Real-TimeKinematic）方法，該方法是全球衛星定位系統（GPS）應用的重大里程碑，是GPS測量技術發展的最新形式。目前，該技術已廣泛應用于地形測量、航空攝影測量、地籍測量、房產測量、勘界與撥地測量、工程測量等各個領域。本文主要通過本次全國礦業權實地核查實例來探討RTK技術在工程中的應用。
　　2基本方法
　　RTK系統主要由三大部分組成：一個基準站、若干個流動站和通訊系統。在RTK作業模式下，基準站通過數據鏈將其觀測值(偽距和載波相位觀測值)和測站坐標信息(如基準站坐標和天線高度)一起傳送給流動站，流動站在完成初始化后，一方面通過數據鏈接接收來自基準站的數據，另外自身也采集GPS觀測數據，并在系統內組成差分觀測值進行實時處理，再經過坐標轉換和投影改正，歷時只需幾秒鐘，即可給出實用的厘米級定位結果。
　　基準站一般架設在已知點(平面坐標或高程已知)上，點位一般位于測區中間，視野開闊，周圍無高大的樹木、樓房等建筑物影響，遠離強電磁波發射源和大面積的水面，如果事先沒有確定地心坐標(WGS-84)與當地坐標系的轉換參數，也可以將基準站架設在符合上述條件的未知點上。流動站依次設置在待測點上觀測。基準站和流動站同時接收衛星信號。基準站通過連接的電臺將測站坐標、偽距觀測值、載波相位觀測值、衛星跟蹤狀態和接收機工作狀態發送給流動站，流動站接收該信息后與衛星信息進行實時差分平差處理，實時得到流動站的三維坐標及其觀測精度信息。系統的顯著特點是GPS測量技術與數據傳輸技術組合而成，其數據傳輸由無線數據鏈完成，數據鏈采用UHF頻段，具有可靠、穩定和抗干擾能力的優點。
　　求解平面轉換參數，至少要聯測兩個平面坐標點，求解高程轉換參數則需要聯測三個高程點。為了提高地心坐標系與當地坐標系數學模型的擬合程度，進而提高待測點的精度，通常要聯測盡可能多的已知點，轉換參數的求得通常有兩種方法：①充分利用已有的GPS控制網資料，將多個已知點的地心坐標與相應的當地坐標輸入電子手簿中，基準站架設在已知點上實地虛擬聯測，解算出轉換參數；②基準站架設在已知點或未知點上，流動站依次測量各已知點的地心坐標，將各已知點所對應的當地坐標系的平面坐標和高程輸入手簿中進行點校正，淘汰校正殘差比較大的已知點，從而解算出兩坐標系之間的轉換參數。
　　3RTK測量實例
　　3.1RTK在礦區圖根控制測量中的應用
　　使用RTK進行圖根控制測量不像常規圖根導線測量那么煩瑣，不受地形的限制，也不用支儀器設站，從而減少了因多次設站帶來的測量累計誤差。RTK圖根控制測量時，首先利用先期統一建立的測區D、E級GPS控制點建立投影的局部歸化參數，儀器將直接記錄坐標和高程，查看解算后每個控制點的水平殘差和垂直殘差。本次測量解算出兩坐標系之間的轉換參數，水平殘差最大為±2.7cm，垂直殘差最大為±0.6cm。為了提高待測點的觀測精度，將天線設置在對點器上，觀測時間大于20秒，采用不同的時間段進行兩次觀測取平均值；機內精度指標預設為點位中誤差±1.5cm，高程中誤差±2.0cm；觀測中，取平面和高程中誤差均小于±1.0cm時進行記錄。
　　RTK點兩次觀測值坐標較差最大值為±2.8cm，最小值為0.3cm。考慮到兩次觀測采用了同一基準站，觀測條件基本相同，可以將其視為同精度雙觀測值的情況，進而求得觀測值中誤差和平均值中誤差。觀測值中誤差為±0.9cm，平均值中誤差為±0.6cm（±0.9/√2）。這說明RTK技術能滿足《全國礦業權實地核查工作指南與技術要求》中最弱點的點位中誤差(相對于起算點)不大于±0.15m的要求。
　　同時，我們采用常規手段對RTK控制點進行了四等水準測量。平差后，每公里高差中誤差為±4.2mm，最弱點高程中誤差為±6.5mm。在進行RTK平面控制測量的同時，我們也利用RTK技術進行了高程測量。兩次RTK高程測量的成果高程較差最大為-4.7cm，最小為0.1cm.觀測值中誤差為±1.4cm，平均值中誤差為±1.0cm。
　　四等水準測量與RTK高程測量成果較差高程較差最大為-4.8cm，最小為-0.1cm，高程較差中誤差為±2.3cm。
　　如果四等水準網高程中誤差取±2.0cm，RTK高程測量的中誤差采用其預設精度±2.0cm，則利用誤差傳播定律可以得到高程較差理論中誤差為±2.8cm，高程較差允許誤差為±5.6cm。可見求得的高程較差中誤差小于高程較差理論中誤差。
　　根據實際經驗，由RTK測量的高程計算出的相鄰高差受相鄰點間的長度影響較小，高差精度主要與四等水準測段長度有關。利用高差較差參照不同精度雙觀測值情況計算出高差較差單位(每公里)中誤差為±1.89cm。
　　如果RTK高程測量的中誤差采用其預設精度±2.0cm，四等水準高差中誤差取±1.0cm，得高差較差理論單位中誤差為±3.0cm。顯然，計算的高差較差單位中誤差小于高差較差理論單位中誤差，證明RTK高程測量能夠滿足《全國礦業權實地核查工作指南與技術要求》對四等水準網的精度要求。
　　3.2RTK在礦區地理要素、礦業權要素測量中的應用
　　利用RTK快速定位和實時得到坐標結果的特點，可以進行地形、探礦工程、采礦工程的碎部測量來代替常規的數字測圖。以1臺GPS基準站，另一臺或幾臺移動的GPS接收機分別開始進行碎部點測量。地形點、工程點的測量可以在數據采集的功能下進行，也可以根據現場地理要素的實際情況進行測量設定，在測量礦區道路、水系時可以設定按距離進行采集，距離可以人為設定；在勻速運動測量的過程中，可以設定按時間采集，時間間隔也可人為設定。采集完將數據格式轉換為“點號，東坐標，北坐標，高程”形式，保存到硬盤，使用《礦業權核查空間數據處理軟件》經過編輯處理，生成《采礦權開拓工程平面圖》或《探礦權勘查實際材料圖》。
　　各要素的采集可以單人作業，也可多人同時開展，在較為開闊的區域進行數據采集，發現RTK的采點速度相當快，由于初始化速度快(小于30s)，并且在線運動過程中不失鎖，每個碎部點采集時間不超過2s(含點位代碼輸人)，因此，采點速度幾乎等于走路的速度，可以充分發揮RTK快速高精度定位的優勢。大大提高了工作效率。
　　4動態RTK測量的流程如下：
　　
　　5幾點認識
　　5.1RTK技術能夠滿足全國礦業權實地核查中對導線和四等水準測量的要求。由于RTK技術不同于常規的控制測量，不可能完全用常規控制測量的技術標準來衡量，尤其是在邊長較短的相鄰點表現比較明顯。RTK技術的測量誤差均勻、獨立，不存在誤差積累,精度可靠程度較高。
　　5.2RTK技術能夠實時地提供測量成果，不需要分級布網，可以大大減少生產成本，減輕作業員的勞動強度，提高測量速度和企業效益。
　　5.3誤差與流動站至基準站的距離成正比，因此解求轉換參數的已知點應分布均勻，覆蓋整個測區，水平、垂直殘差宜在3.5cm以下。基準站盡可能設置在符合條件的已知點上，這對高程測量尤為重要。
　　5.4測量過程中，盡可能地檢測一定數量的測區內和相鄰的控制點，以發現異常情況，并剔除原控制網的粗差點，以保證測量精度。
　　5.5測量時需采用一些方法來提高測量精度。如延長測量時間。架設對點器。選擇有利觀測時間。增加觀測次數或改變基準站等。同精度兩次測量值的較差取3cm以下為宜。
　　5.6如輔助相應的軟件，RTK可與全站儀聯合作業，充分發揮RTK與全站儀各自的優勢。��
　　6結論
　　6.1RTK技術操作簡便，靈活方便，工作狀態穩定。能快速、準確地測定圖根點、工程點的坐標和高程，實時提供精度可達厘米級經檢核的三維坐標。與傳統的測圖方法相比，人員少，費用省，效率高。
　　6.2基準站的選擇對于RTK測量非常重要，它將直接影響到流動站的施測精度和測量速度，應注意二者之間的“準光學通視”。
　　6.3應根據測區的實際情況選擇合適的坐標轉換參數求解方法，參與坐標轉換的已知點應在3個以上，且分布要均勻，做到在滿足精度要求的情況下，盡可能的減少外業的工作強度。
　　6.4在礦業權實地核查中，GPS一RTK技術可以替代全站儀進行圖根導線測量，所測范圍內在不通視的條件下測定無累積誤差的圖根點，使測圖所需圖根點的數量在滿足要求時，可多可少，機動靈活；而且移動點至基準點的距離可以很長(最好不要超過10km)。
　　6.5在空曠地區，RTK能快速地完成碎部測量作業。在夜間作業，比常規測量作業方法更具優越性。
　　6.6在井下、高邊坡采坑、樹木茂密礦區，GPS無信號或出現盲區，初始化時間長或失鎖，影響測量精度，可采用全站儀測量碎部點的方法，從而快速地完成野外作業，也可以大大提高外業測圖的工作效率，進而達到縮短工期，節約成本的目的。
　　
　　
　　
　　參考文獻
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　　[6]徐紹銓，張華海，楊志強；《GPS測量原理及應用》；武漢測繪科技大學出版社；1997年。
　　
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