浅论RTK测量技术

摘要：科学技术进步的同时推动了城市工程测量技术的进步，RTK技术现在被广泛地应用到城市测量中来。目前，RTK技术有着自身发展的状况，也有着传统测量技术无法超越的优越性，本文对RTK技术的含义进行概述的同时对RTK技术的在城市建设中的应用进行了探讨。

关键词：RTK；GPS；城市测量

GPS（全球定位系统）实时动态柑对定位RTK技术（Real Time Kinematic），现已广泛应用于中小型城市工程测量、土地测量和航空摄影测量等领域，由于其能实时提供待定点的坐标，较静态定位方式给测量带来了很大的便利。实现RTK作业的关键在于基准站能够把其差分数据信号实时地、准确地传送给所有的移动站。现在通行的手段是利用无线电台来传输，少数还使用GSM手机通信，但这两种手段都存在一些缺陷，电台高频信号近乎直线传播，绕射能力差，即使基准站架设于高处，仍然存在许多死角；功率有限，传输距离短，特别在城区遮挡干扰严重时，只能传输两公里左右，因而不能大范围的共用基准站；需要电台、电瓶、发射天线等，设备繁琐沉重、易损坏，给作业带来很多不便。GSM手机传输信号设备简单，但费用高、速度慢，一般不能一对多，实际应用存在障碍。

一、RTK技术概述

（一）实时动态（RTK）测量系统，是GPS测量技术与数据传输技术的结合，是（；PS测量技术中的一个新突破。RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，其基本思想是：在基准站上设置1台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，实时地判定解算结果是否成功，从而减少冗余观测量，缩短观测时间。

（二）RTK测量系统一般由以下三部分组成：GPS接收设备、数据传输设备、软件系统。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成，它是实现实时动态测量的关键设备。

（三）软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能。

（四）RTK测量技术除具有GPS测量的优点外，同时具有观测时间短，能实现坐标实时解算的优点，因此可以提高生产效率。

（五）实时动态定位如采用快速静态测量模式，在15Km范围内，其定位精度可达1～2cm，可用于城市的控制测量。

（六）RTK测量系统的开发成功，为GPS测量工作的可靠性和高效率提供了保障，这对GPS测量技术的发展和普及，具有重要的现实意义。

二、RTK技术的原理和关键技术

（一）RTK测量工作原理

把一台GPS接收机安装在己知点上对GPS卫星进行观测，把采集到的载波相位观测量调制至基准站电台载波上，再通过基准站电台发射出去。流动站在对GPS卫星进行采集载波观测量的同时，也通过流动站的电台接收由基准站电台所发射出的信号，经解调后得到基准站载波相位观测量。流动站GPS接收机再由基准站载波相位观测量与流动站载波相位观测量，求解出整周模糊度，并最终求出厘米级的精度流动站位置。移动站可处于动态，也可处于静态，可以在动态条件下初始化，也可以在一个定点上进行初始化，然后进入动态进行工作。

数据处理技术和数据传输技术是RTK技术的关键。随着科学技术的发展和提高，rtk技术己经发展到了广域差分系统，还有一些城市建立起CORS系统，使RTK技术的測量范围有了很大的扩大，并且在数据传输方面也取得了长足的发展，大大的提高了数据传输效率和范围。现在的RTK仪器也比传统的精度高、简便、易实现。

（二）RTK的关键技术

1.RTK系统采取了快速算法，能够准确快速地求出整周模糊度，但需要对RTK的成果质量进行控制，可以利用重测RTK测量链进行比较复核。

2.RTK定位要求基准站向移动站发送实时信息，有很快的数据传输速度。

3.RTK测量和地籍测量所用的坐标不同，而RTK用于实时测量，要求立即给出54坐标或当地坐标。因此，坐标转换就显得很重要。在工程应用一般使用平面转换和高程拟合的转换方法。

4.参考点的选择和建立应该满足的条件：

①有正确的己知的坐标。

②应该在地势较高而且交通方便，天空较为开阔，周围无高度角超过10°的障碍物，有利于卫星信号的接收和数据链发射的位置。

③为防止数据链的丢失以及多路径效应的影响，周围无GPS信号的发射物、无高压线、电视台、无线电发射台、微波台等干扰源，应选择土质坚实、不易破坏的地方。

三、RTK技术的应用

（一）控制测量为满足城市建成区和规划区测绘的需要，城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀。GPS静态测量，点间不需通视且精度高，但需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则必须返工。应用RTK技术将无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。

（二）像控点测量像控点测量是航空摄影测量外业主要工作之一，传统的方法要布设大量的导线来测量部分平高点，内业再空三加密。采用RTK技术测量，只需在测区内或测区附近的高等级控制点架设基准站，流动站直接测量各像控点的平面坐标和高程，对不易设站的像控点，可采用手簿提供的交会法等间接的方法测量。像控点的精度要求对于RTK测量来说是不难达到的。与传统作业相比较，它不需要逐级布设控制点；与静态GPS测量相比，缩短了作业时间，因而大大提高了作业效率，功效至少提高3～5倍。

（三）线路中线定线RTK测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样，放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，即可放样。放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。

（四）建筑物规划放线建筑物规划放线，放线点既要满足城市规划条件的要求，又要满足建筑物本身的几何关系，放样精度要求较高。使用RTK进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系，对于短边，其相对关系较难满足。在放样的同时，需要注意的是测量点位的收敛精度，如果点位收敛精度不高的情况下，强制测量则有可能带来较大的点位误差。在点位精度收敛高的情况下，用RTK进行规划放线一般能满足要求。

（五）用地测量在建设用地勘测定界测量中，RTK技术可实时地测定界址点坐标，确定土地使用界限范围，计算用地面积，在土地分类及权属调查时，应用RTK技术可实时测量权属界限、土地分类修测，提高了测量速度和精度。

（六）其他方面测量RTK技术还可用于地形测量、水域测量、管线测量、房产测量等方面。

用RTK测图，可不用布设图根拄制，仅依据少量的基准点，即可直接测定地形地物点坐标，如果用专业测图软件，通过电子手簿记录即可实现数字化测图。在水下地形测量是，RTK能自动导航和按距离或时间间隔自动采点，只要将天线高量至水面，加水深改正后，即可高精度的实时测定水下地形点的三维坐标，由专业软件成图。

四、利用RTK技术应注意的问题

（一）RTK作用的距离有限，在解算RTK测量的整周模糊度时，要求一个近似的估值，这个值是用相位常规差分测量而得到的，如果作用距离太大，那么该估值就会很大，就有可能无法搜索运动状态下可靠的整周数解，这样就导致作用距离有限。如果要得到较高的精度，基准站和流动站间的距离就不能太大。

（二）移动站和基准站在所有测量时间内必须维持多颗公共卫星的连续锁定。

（三）应用实时动态RTK进行测量的时候，可能会出现信号受阻、卫星失锁、卫星信号中断等现象。这时RTK将会自动重新进行初始化，在这个过程中，精度将会有所降低。为了保证测绘成果的质量，在初始化成功以后，有时还需重测附近点来检核初始化的果的正确性。

（四）利用实时动态RTK来测量所作的控制点时，两点之间最好得以通视，以方便全站仪和其他仪器的联测。

（五）在计算转换参数时，要注意以下几点：

1.最好把己知点选在被测区的四周及中心，并且均匀分布，这样能有效地控制测区，减少转换参数对误差造成的影响。

2.最好选用五个以上的点，以测量提高精度，利用小二乘法求转换参数。还可以选几个不参与计算的点，带入公式检验转换参数的精度和准确性。

五、结束语

较之以往的一些传统测量技术，RTK技术有着测量精度高、操作简便、定位准确等诸多优点。不但具有极高的测量精确度，其作业模式可以使得地籍测绘的精度、实时性与作业效率达到最佳的融台效果。不仅可以降低劳动强度，节省人力资源，而且可以节省测量费用，从而使测量变得更加轻松容易。随着RTK数据传输能力的增强，有效传输距离的增加，数据的稳定性的提高，抗干扰性水平和软件水平的加强，RTK技术必将在地籍测量和其他领域得到更泛的应用。

参考文献：

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