浅析GPS-RTK在地形图测绘外业中的应用

摘要：本文首先概述了GPS-RTK技术和地形图测绘，然后介绍了GPS-RTK技术的应用，最后结合某镇利用GPS-RTK技术进行数字化绘图实例分析了GPS-RTK在地形图测绘外业中的应用。

关键词：GPS-RTK；地形图测绘；外业；应用

中图分类号：P228文献标识码： A

近年来，由于GPS系统进一步稳定和完善，以及计算机技术和其他相应学科的发展，GPS-RTK技术愈来愈稳定成熟，已被广泛应用于工程测量、地形图测绘中。但是GPS-RTK是一个相对比较新的技术，相关的测量规范还不够完善，给该技术的进一步推广和应用带来了一定的影响。目前，厘米级实时RTK技术已被人们所接受，并广泛应用于数字地形图测绘、地籍测量、城镇规划、地球资源调查与管理等领域。

1 GPS-RTK技术概述

1.1 GPS-RTK技术的原理

GPS-RTK技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS定位技术，实施动态测量。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时通过输入相应的坐标转换参数和投影参数，实时得到流动站的三维坐标及精度。

1.2 GPS-RTK技术的设备

GPS-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（或通过通讯网络连接），它是实现实时动态测量的关键设备，其软件系统具有能够实时解算出流动站三维坐标的功能。

1.3 GPS-RTK技术的优点

1.3.1工作效率高。

在一般地形地区进行数据采集，如果基准站设置合理，可达到的作业半径约为6 km，很大程度上减少了全站仪测量中的“搬站”次数，节约了宝贵的时间。并且GPS-RTK技术作业速度很快，采集每个数据只需要几秒的时间，提高了工作效率。

1.3.2全天候作业。

全天候作业是RTK技术的另外一个显著的优点，它克服传统测量仪必须要求在可视条件下作业的缺点，它的要求是主机和流动站能够进行自由的数据交换。因此，和传统测量方法相比，RTK技术作业更加顺利，一般来说可以全天候作业，特殊的条件除外，如卫星或天气状况不好等。

1.3.3定位精度高，误差不传播。

实时动态显示经可靠性检验的厘米级精度的测量成果(包括高程)。只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内(一般为4km)，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。

2地形图测绘概述

地形图测绘工作分为外业和内业两部分，外业主要指利用特定的仪器（经纬仪、水准仪、全站仪、GPS等）收集野外数据的过程，内业主要是对外业采集的数据进行处理并最终绘制各类地形图的过程。

广义地形图测绘是对地球表面地物地形在水平面的投影位置和高程测定后按一定比例进行缩小并用规定的符号和图式绘成地形图的相关工作。狭义地形图测绘是根据已测定的控制点，利用全站仪或摄影测量的方法按照规定的符号和图式将地物和地形绘制在蓝图上。

目前测绘小比例尺地形图是采用航空摄影测量法，利用航片在市内测图；测绘大比例尺地形图则需要使用测量仪器在野外进行数据采集内业成图的方法。

地形图测绘过程一般是先进行控制测量再进行碎（细）部测量。控制测量指测定一定数量的平面和高程控制点，是地形图测绘的依据。以大平板测图为例，它的控制的测量分为首级控制的测量和图根控制的测量。首级控制测量点是以大地控制点作为基础，用导线测量的方法在整个测区辐射出一些精度高且分布均匀的控制点。图根控制点的测量是在首级控制之下用交会定点的方法加密出来的满足测图精度需要的控制点。高程通常采用水准两种测量方法测定。碎部测量主要是对地物、地形特征点进行测绘。按测绘时所用的仪器的不同分为平板仪测图方法、经纬仪与小平板仪联合测图法、经纬仪测图法等。这些过程大致相同。测图前把绘图纸固定在测图板上，在图纸上画出坐标方格网，并展绘出图廓脚点与所有的控制点，经检核所展点无误后进行测图。

3GPS-RTK技术的应用

3.1 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。

3.2线路放样

GPS-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距离和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。

3.3 规划放线

建筑物规划放线，放线点既要满足城市规划规定的要求，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精度，点位精度不高的情况下，有可能带来较大的点位误差.在点位精度高的情况下，用 RTK 进行规划放线一般能满足要求。

3.4用地测量

在各类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，大大提高测量速度和精度。

3.5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，可不用布设图根控制，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。

4 GPS-RTK在地形图测绘外业中的应用实例

测绘地形图时，外业中主要利用GPS-RTK进行数据采集，而内业绘图则是对采集的数据进行处理，最终绘制成地形图，由此可见，在地形图测绘过程中，野外数据的采集是至为重要的一个环节。下面我们通过一个实例加以阐述：

某镇利用GPS-RTK技术进行数字化绘图，其面积大概在40平方公里，居民区占总面积的三分之二，且相对集中，即城镇中的建筑物比较密集。因为该镇处于不同城镇的交通路口，所以交通状况也很繁忙。此外该镇有比较多的高科技公司，所以无线信号强而且复杂。居民区外的地势有山区或者山丘等复杂地形，地势变化较大。基于这种情况，利用传统方法绘制地形图比较困难，经过调研发现可以利用GPS-RTK技术进行地形图测绘，具体过程如下：

4.1选择RTK作业的基准点，在选择基准点时要求地势好，且不得到太强的无线信号干扰。选择基准点后要对该点进行测试，确定六公里以内的作业范围，接下来进行实时测绘工作，观察RTK所传输的数据是否与要求相符，经过测试确定后再进行后续的工作。选择六个基本控制点，并转换这些基本控制点的坐标，最后得出RTK坐标参数结果。

4.2基准点确定好设置RTK基准站。在距离基准站六公里范围内选择六个控制点，结果发现这些控制频数间互差最大为2公分，最小的为0.2公分，平均互差在1公分左右，各点之间不存在误差累积。所以由此可见RTK测量结果可以精确到厘米级，可以很好的满足测量需要，传统测量方法中测量精度不高的问题可以得到有效解决。

4.3由于在居民生活区内，RTK所发出的信号易受到干扰，因此要在这些居民区中相对开阔的区域设置全站点，从而减少干扰的影响，保证局部测量的实际误差不会超出设定值。而且在开阔区域布设全站点可以提高作业效率与精度，此外，在建筑物交叉口设E级控制点可以有效的提高绘图精度。

4.4全站仪在居民生活区以外就会失去其原有功能，所以这些地方不太适用全站仪。而这些区域中RTK的作用就会突显出来，正常情况下，仅需一人手持RTK设备采集数据即可完成测量，所以十分便利。

4.5在该城镇地形图测绘过程中，不仅要架设GPS基准站，还要利用6台GPS接收机进行流动站的测量。RTK的额定发射功率为10W，相对省电，因此测绘过程中无需频繁更换电池。在取得RTK测绘数据后，要做相应的处理，如果测绘误差与实际误差相比，差异过大，则需要根据实际情况判断是否需要重新测量。数据的准确性确定后，再将测量结果输入计算机，利用专业的绘图软件进行绘图。各个控制点需要重复作业直至完成所有区域的地形图测绘。

5结语

GPS-RTK 技术已为测量界普遍地接受，并得到越来越广泛的应用。虽然还有其不足之处，如受卫星状况限制、天空环境影响、数据链传输受干扰和限制、初始化能力和所需时间问题等，但由于其只要满足工作条件，RTK 具有高精度、速度快的特点，在工程测量中应用越来越广泛。不断尝试新的方法，积极探索更经济实用的测量技术，提高RTK 观测精度和仪器的使用范围，拓宽 RTK 的应用领域，利用其优势提高工作效率，展现RTK 的优越性，是测量工作者一直努

力的目标。测绘新技术新设备的推广应用，导致测绘作业流程和作业手法的变革，GPS-RTK 技术应用于地形图测绘，使作业效率大大提高。

参考文献:

[1]袁新强.浅谈差分GPS(DGPS) 技术的广泛应用[J].山西建筑，2009，35(14)

[2]许志强.GPS-RTK 技术在地形测量中的应用[J].中国科技博览，2009，（28）：

[3]梁会议.GPS-RTK 技术在地籍测量中的应用[J].地理空间信息，2009，7（4）：