摘 要：基于多年從事工程測量的相關工作經驗,探討了GPS RTK技術在城市工程測量中的具體實施流程。RTK技術是城市測量中的核心技術，是長期工作實踐基礎上的理論升華,能在不通視的條件下遠距離傳輸三維坐標，本文主要是探討了RTK 技術在城市測量中的應用方案，并結合實例對RTK在實測中的一些常見問題進行分析，對業內同行有著一定的參考價值和借鑒意義。

　　關鍵詞：城市工程測量,GPS RTK,數學精度

　　引言

　　GPS-RTK(Real Time Kinematic)技術是GPS 測量技術與數據傳輸相結合而構成的實時定位技術，主要由兩部分組成，即基準站部分和流動站部分�；鶞收具B續把觀測到的衛星數據發射給流動站，流動站則實時差分處理基準站和流動站的載波相位觀測值，獲取所在點的坐標、高程和精度指標。利用RTK 技術，能夠滿足快速求得厘米級整周模糊度固定解的要求，在接收到較多GPS 衛星信號、多路徑效應影響較小的情況下，RTK 在5 秒內確定整周模糊度固定解的置信度達到99%，作到動態測量時平面精度達10mm+1ppm。相對傳統GPS 靜態、快速靜態定位(需要較長時間觀測和事后進行數據處理)，其測量定位效率大大提高，并能夠滿足一般城市測量的要求。利用GPS 實時定位技術可進行控制點加密、工程放樣、圖根點采集、中線高程的采集等測量任務。

　　一、GPS RTK 技術與傳統測量方法的比較

　　傳統的地形測量主要是用經緯儀、測距儀、全站儀等測量工具, 利用測角、測距、交會、極坐標等測量方法對地形要素進行數據采集或測定, 其共同特點是要求測站點和待測點間必須通視, 并且在視距長度上有一定的限制, 使得在進行大面積的地形工作時, 費時費力, 效益低下�？刂茰y量一般采用三角網、導線網等方法來施測, 也要求待測點間相互通視, 對待測邊和測角都有限制, 并且存在點位精度分布不均勻、誤差有積累等缺點。傳統測量方法由于受到各種因素的制約, 越來越難以滿足地形測量對現勢性強、精度高的地形數據需求。GPS RTK 定位技術的出現則彌補了傳統測量工具的不足。它操作簡便, 定位精度高, 能實時知道定位精度, 其測量各點間的精度基本上是獨立的, 減少了測量誤差傳播和積累。如果點位精度要求滿足了, 用戶就可以停止觀測了, 而且知道觀測質量如何, 這樣可以大大提高作業效率。利用GPS RTK進行地形測量, 不受天氣、地形、通視等條件的限制,布設控制網點也更加快捷, 控制范圍大, 靈活方便,觀測時間短, 比傳統方法大大節省了人力資源和作業時間, 工作效率比傳統方法提高3- 4 倍。利用RTK 測量幾秒鐘即可獲得一個點的三維坐標。隨著GPS 技術的不斷發展, 自動化程度越來越高, 體積越來越小, 重量越來越輕, 為快速獲取地形圖數據, 實現信息化、數字化奠定了堅實的基礎。

　　二、城市實測作業流程

　　1.內業準備

　　在實施RTK 外業測量前，應事先收集測區的小比例尺地形圖，必要時進行野外踏勘，根據城市測量的特點完成內業的準備工作。主要包括以下幾方面的內容：① 根據工程項目，設定工程名稱。② 若已知坐標轉換參數，則輸入手簿(一般此參數未知)。③ 若無坐標轉換參數，應整理測區的已知控制點資料，控制點應盡可能均勻分布在測區周圍，使得所測點均在已知點的包圍之內，盡可能避免從一端向另一端無限制的外推�？刂泣c所處的位置和周圍的條件應符合GPS 作業的要求。④ 實施工程放樣時，內業輸入每個放樣點的設計坐標，以便野外實時、準確放樣。

　　2.求定測區轉換參數(一般采用此種方法)

　　城市測量是在地方獨立坐標系上進行的，這就存在WGS—84 坐標和地方獨立坐標系的坐標轉換問題。由于RTK 作業要求實時給出當地坐標，這使得坐標轉換工作非常重要。根據總體規劃和工程需要，求定測區轉參數可按如下步驟進行：首先在測區以GPS 靜態方式布設均勻分布的高等級GPS控制點，獲得各點的WGS—84 坐標和地方坐標系下的坐標，利用同一點的兩種坐標求出轉換參數。注意，為提高轉換參數的可靠性，最好選用4 個以上的點進行觀測和求解，這樣可通過多種點的匹配方案，檢驗轉換參數的正確性及精度。

　　3.RTK 施測步驟

　　野外作業時，基準站安置在選定的控制點上，打開接收機輸入點號、天線高、WGS—84 的已知坐標;設置完畢檢查接收的GPS 衛星數≥5 顆。檢查電臺發射指示燈是否正常，基準站設置完成。流動站選擇與基準站電臺相匹配的電臺頻率，檢查電臺接收指示燈是否正常，檢查接收衛星顆數≥4顆，流動站可開始測量任務。先聯測1—2 個已知控制點，評定測量精度，滿足設計要求后開始測量任務。實時動態RTK數據處理相對簡單，外業測量采集的實測坐標通過手簿的數據傳輸系統，直接下載到計算機內。經整理、分類、判斷形成文件后直接打印出來。

　　三、RTK 實測中注意的問題及對策

　　RTK 技術在城市測量中有廣闊的應用前景，但是由于城市特殊的環境，存在諸多的不利于RTK 作業的因素，諸如強大的無線電網絡、高大的建筑物、繁忙的交通等。在大量的實踐應用中，我們發現了測量過程中的許多問題，經過認真的分析，主要有以下幾方面原因：① 由于實時動態RTK 的測量與衛星分布以及數據鏈的性能有關，而且各觀測值都是獨立觀測的，所以應在開始觀測前聯測其它已知點進行對比，以確定基準站和流動站各參數設置是否正確，以及數據鏈通訊是否正常。在觀測一段時間或儀器失鎖以及觀測結束前都進行這一檢測，這樣可以有效地判斷儀器是否處于正常狀態，從而確保觀測成果的可靠性。② 為提高觀測成果的精度，流動站宜采用帶支架的對中桿，這樣流動站天線穩定性好、對中整平誤差小，同時在采集數據時應等數據跳動變化在設計要求時采集。③RTK 作業時，有時會出現數據鏈不穩定的現象。可能是由于流動站附近存在與電臺頻率相同的外界無線電，干擾了數據的傳輸。這時應通知基準站測量人員重新選擇電臺發射頻率，流動站也重新選擇接收頻率;也可能是電臺的電量不足，應及時充電。④ 在RTK 測量過程中，有時會出現在某個區域或一個時間段里，解算時間較長甚至無法獲取固定雙差解的情況。這可能是由于周圍存在如反射性強的建筑物、水面、臨時停車等反射物引起多路徑現象，可選擇復位后重新觀測記錄;也可能沒有足夠的衛星可用或衛星分布不利，可選擇適當提高截止高度角(例10 度或15 度)或刪星。⑤ 在房屋密集區域，或在林木茂盛的地方，由于天空通視條件的限制，RTK 無法確定其坐標位置，應采用常規測量方法。

　　四、城市測量應用實例

　　1.測區概況

　　某工業園是規劃建設的新區之一，是今后幾年城市基礎建設的重點地區。該測區地勢相對平緩，高大建筑物較少，對視空影響不大。除個別地方外對RTK 作業無大的影響。

　　2.確定轉換參數

　　為保證轉換參數的精度，共加進5 個高等級GPS控制點，通過多種點的匹配方案，選擇殘差較少、精度較高的一組參數為最終啟用參數。

 

　　3.工程應用及定位精度比較分析

　�、� 工程控制測量和放樣測量均采用RTK 作業。對同一觀測點在不同時間段進行重復RTK 測量，坐標較差比較見表2;相鄰觀測點間全站儀實測距離和RTK 實測距離進行抽樣檢查，結果見表3。由于采用了殘差較小的參數控制文件，正式工作之前檢測已知點，觀測時利用帶對中桿的三角支架作業，提高了觀測精度。

　　

　　② 測區位于某市東南方向，距市中心14 公里。測區地勢平坦，多路徑效應小，大車路縱橫交錯，交通極為便利，適合RTK 作業。重復測量同觀測點的坐標較差統計表，見表4;相鄰觀測點間全站儀實測和RTK 實測距離抽樣檢查，見表5。

　　根據工作應用來看，RTK 作業既可以實時提供點位坐標和高程，又可實時知道測量點位精度，能夠極大的提高工作效率。只要在作業過程中加強檢核、采用對中誤差較小的支架、遠離無線電發射電臺、避免多路經效應，RTK 測量完全能夠滿足城市建設的需要。

　　五、結束語

　　綜上所述，RTK 實時動態測量技術是繼GPS全球定位技術之后, 測量領域的又一次技術革命。它改變了傳統的測量模式, 能夠實時提供厘米級定位精度, 在不通視的條件下遠距離傳輸3維坐標。應用于城市測量中, RTK 能夠快速準確地布設導線網, 彌補由于城市日星月異的發展造成的低等級導線點的毀壞, 減輕由于城市高速發展而給測繪人員造成的時間壓力。當然,RTK 技術快速、靈活的作業方式有賴于足夠的衛星數、穩健的數據鏈、較小的多路徑效應等外界條件, 在城市環境下更顯得突出, 有時會出現無法正常作業的情況, 這就需要不斷完善RTK技術, 探討先進的作業方式。