刍议城市测量中的RTK测量技术

摘要:依据实例，下文论述了城市测量中的RTK测量技术，并对RTK测量与传统测量进行了综合的比较分析。在城市化进程中，城市测量是城市建设的基础和重要环节，GPS RTK测量技术因其精度高、实时性和高效性，使得其在城市测绘中的应用越来越广。

关键词: 城市测量；RTK技术； 作业流程；地形图测量

0引言

实时动态测量(Rcal Timc Kincmatic，简称RTK)技术，是GPS测量技术与数据传输技术相结合的产物，它是以载波相位观测为根据的实时差分GPS测量技术，是GPS测量技术发展中的一个新的突破，具有定点速度快、误差不积累、节省人力、作业效率高、不受通视条件限制等优点，在城市测量中越来越得到广泛的应用，本人就工作中某项实例对RTK测量的实际应用与优势给予阐述。

1 RTK测量技术在城市测量中的应用

1．1工程概况

某污水厂配套管网工程拟进行施工图阶段设计，根据设计下达的测量任务要求，要求测绘线路两侧各30 m的1∶500带状地形图4．5 km；沿线路布设四等水准6 km左右；测量现状4个排水渠的渠底标高及坐标。测区内主要有某企业的办公及生活区，某地政府的办公及生活区，某公园及某中学，建筑物密集，通视比较困难。线路的后半部分约1 km为养殖水体，田埂、水网、塘渠纵横交错，地势平坦，通视条件较好。整个测区交通方便，地形起伏不大。该测区属于Ⅱ类建筑与工业区。

1．2作业流程

利用静态GPS做首级控制，采取全站仪结合RTK做图根控制，并进行野外地形数据采集，再室内成图。具体作业流程如图1所示。

1．3技术应用

根据测区的现状和已有资料的实际情况，采用下列方式进行本次测量工作。

1．3．1平面控制

采用四等GPS观测的方法在测区范围内沿线路均匀布设7个四等点，联测已知的两个GPS控制点，作为整个测区的首级控制。在此9点基础上布设图根控制点。

图1工作流程图

1．3．2高程控制

本项目高程控制测量计划分两步进行:第一步，测图阶段先利用水准点联测GPS点，利用联测了水准点的GPS点高程作为高程已知点，用GPS网平差高程替代测区范围内的高程控制；第二步，施工前，再进行四等水准测量。在三等水准点的基础上布设四等水准网。四等水准除连测各级GPS控制点外，还要根据施工需要，每200 m左右设一水准点。水准点设置应符合规范要求。水准点采用“BM十序号”命名，如:BM 001，BM 002……，按顺序编号。现场刻印点名，并用红油漆标注。GPS点与水准点重合时，在资料中要注明CPS点的点号。四等水准应尽量布设为附和水准网，其主要技术指标见表1。

表1主要技术指标

1．3．3图根测量

根据需要，利用RTK做图根控制点。要求图根点之间至少有一个通视方向，具体作业要求如下:

1)RTK平面控制点坐标的测定：①RTK控制点平面坐标测量时，流动站采集卫星观测数据，并通过数据链接收来自参考站的数据，在系统内组成差分观测值进行实时处理，通过坐标转换方法将观测得到的地心坐标转换为指定坐标系中的平面坐标。②在获取测区坐标系统转换参数时，可以直接利用已知的参数。在没有已知转换参数时，可以自己求解。求解转换参数时，应采用不少于3点的高等级起算点两套坐标系成果，所选起算点应分布均匀，且能控制整个测区。转换时应根据测区范围及具体情况，对起算点进行可靠性检验，采用合理的数学模型，进行多种点组合方式分别计算和优选。

2)RTK高程控制点测量：①RTK高程控制点的埋设一般与RTK平面控制点同步进行，标石可以重合。②RTK高程点控制测量主要技术要求应符合表2规定。

表2 RTK高程控制点测量主要技术要求

③RTK高程控制点测量高程异常拟合残差应≤±3 cm。④RTK高程控制点测量设置高程收敛精度应≤±3 cm。⑤RTK高程控制点测量流动站观测时应严格对中、整平，各次测量的高程较差应满足≤±4 cm要求后取中数作为最终结果。⑥RrrK图根点测量平面坐标转换残差应小于等于图上±0．07 mm。RTK图根点测量高程拟合残差应不大于1/12等高距。⑦RTK图根点测量平面测量两次测量点位较差应小于等于图上±0．1 mm，高程测量两次测量高程较差应小于等于1/10等高距，两次结果取中数作为最后成果。⑧用RTK测量技术施测的图根点平面成果应进行100%的内业检查和不少于总点数10%的外业检测，外业检测采用相应等级的全站仪测量边长和角度等方法进行，其检测点应均匀分布测区。检测结果应满足表3要求。

表3 RTK图根点平面检测精度要求

⑨用RTK测量技术施测的图根点高程成果应进行100%的内业检查和不少于总点数10%的外业检测，外业检测采用相应等级的三角高程、几何水准测量等方法进行，其检测点应均匀分布测区。检测结果应满足表4的要求。

表4 RTK图根点高差检测精度要求

1．3．4地形图测量

利用全站仪和RTK进行野外数据采集，室内数字化成图。测绘要点与细则:

1)野外采集的数据应进行检查，删除错误数据，及时补测错漏数据，超限的数据应重测，数据文件应及时存盘，并做备份。

2)全站仪碎部点测量，要求符合下列要求:①测点时，最大测距长度地物点300 m，地形点应在400 m以内。②仪器的设置及测站的检查，应符合下列要求:仪器对中的偏差，不应大于图上5 mm；以较远一点标定方向，另一点进行检核，其检核点的平面位置偏差不应大于图上0．2 mm；检查另一测站的高程，其较差基本上不应大于等高距的1/5。

1．4精度分析

为统计并分析RTK测量的实际精度，以更切实可行地指导生产，我们用相应等级的全站仪检测了若干用RTK测的图根点，检测统计结果见表5。

表5 RTK测量点与全站仪校核点精度统计表

由表6可以看出:RTK测量精度可以满足图根点测量精度要求，完全可以满足1∶500比例尺测图需要，同时，因测区地势平坦，RTK高程测量精度也非常高。

2 RTK测量与传统测量的优势分析

采用GPS RTK测量技术进行测量优越性是非常明显的，主要表现在以下几个方面:

1)作业速度快，可以实时测定测站坐标。RTK测量技术的主要优点是实时性，能在瞬间求定测站的3维坐标，不需要通过后处理数据，就能知道测量位置坐标和精度。即在外业观测中测量点坐标可在当时得出。这一优势在图根施测作业中体现更为明显。

2)生产组织更为灵活。因基准站与流动站之间依靠数据链联系，所以只要电台功率足够，电波发射范围就是实际作业范围。各流动站独立作业，可采用一个基准站配一个或多个流动站的作业组织形式。

3)内业计算工作量小，资料整理便捷，可实现任意分批提供资料，缩短工序作业周期。RTK测量技术作业以点为单位，不存在GPS快速静态作业模式下的分区问题(限定一套转换参数)，独立点的坐标成果可以独立提供，也使内业工作组织更加灵活。

4)点位精度均匀稳定，整体精度连续性强。在快速静态作业高程拟合计算时，因起算点、计算方案和拟合分区的不同，有可能出现拟合结果精度不稳定的现象。而RTK作业中对于同一套己知点求定的转换参数，实时测定同组巨星差分结果，精度是均匀的。

5)具有精确地转换到一个特殊坐标系统的能力。

3结束语

总而言之，GPS RTK测量在城市测量中具有广泛的应用前景，RTK测量技术的测量误差均匀、独立，不存在误差积累，精度可靠程度较高。但也有一定限制，比如基准站选择，由于RTK图根测量不同于常规的控制测量，不可能完全用常规控制测量的技术标准来衡量，尤其是在边长较短的相邻点表现比较明显。

参考文献:

［1］周忠谟，易杰军，周琪．GPS卫星测量原理与应用［M］．北京:测绘出版社，2004．

［2］北京市测绘设计研究院．全球定位系统城市测量技术规程CJJ 73─199［S］．北京:中国建筑工业出版社，1997．

［3］北京市测绘设计研究院．城市测量规范CJJ 8─1999［S］．北京:中国建筑工业出版社，1999．

［4］国家测绘局测绘标准化研究所．GB/T 18314─2009全球定位系统(GPS)测量规范［S］．北京:中国标准出版社，2009．

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。