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摘要：本文结合多年的实践工作经验，首先介绍了GPS-RTK技术的基本工作原则和技术数据处理，并详细介绍了其在水库地形和村镇地形中的实践应用，可供相关专业技术人员参考。
关键词：GPS—RTK技术地形测量 坐标
1前言
测绘事业是经济建设、国防建设、社会发展的基础性事业，随着社会的快速发展，测绘工作的作用越来越重要，与此同时测量方法与测量仪器也得到了质的发展。GPS定位系统以其定位的高度灵活性和常规测量无法比拟的高精度，使测量学产生了革命性的变化。GPS— RTK实时动态差分技术更是这次发展浪潮的潮头，RTK技术以其实时定位、实时显示、精度高、作业快的特点而被应用到许多测绘和动态监测领域。RTK的出现已经改变传统测量的方式，也正悄悄的改变传统铡量的概念。
2 GPS一RTK技术工作原理与技术数据处理
2．1 RTK工作原理
RTK是Real Time Kinematic(实时动态)的缩写，它是建立在全球导航定位系统(GPS)基础上的定位技术，是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到Cm级精度。其基本原理是在基准站下设置l台GPS接收机(基准站)，对所有可见GPS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(移动站)。在移动站上，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，文时地解算整周模糊度未知数并计算、显示移动站的三维坐标及其精度。基准站三维坐标的准确性，是RTK实时差分测量系统高精度作业的一个重要条件。
2．2GPS— RIK技术数据处理
在地形测量中，控制点成果采用北京54坐标系，因此要求RTK作业时流动站应实时得到高斯平面坐标。由于GPS实时测得的是测量点WGS一84地心坐标，所以RTK流动站需要将WGS 84地心坐标实时转换到北京54坐标。为了保证转换精度，要选择有代表测区大概地形特征的5个以上高等级控制点求取转换参数。在进行图根控制测量之前，为了检验所求出的转换参数的正确性，首先利用该参数对部分原有的GPS点进行检测，检测结果·方面证明控制点的坐标、离程数据的可靠性，同时也证明所求参数无误。
3 GPS RTK技术在水库地形测量中的应用
3．1 GPS RTK技术水库地形测量的应用优势
水库是城镇居民生产生活用水的重要来源，而使用年限的增多就会弓I起泥沙沉积、水位上升、库容和水库给蓄等一系列问题，要扩容清淤处理，就会要求勘测部门测绘水库地形图与水下地形图，以便工程施工的顺利展开。值得注意的是，测区水面可能生有芦苇等植物，受通行、通视条件限制，水下地形的断面法施测也较为复杂，传统全站仪测量显然难以满足勘测要求。而GPS实时动态测量技术则可以利用导航卫星载波相位、实时相位差分计算完成地形测量，以及快速定位水下各点，不会受到通视条件的限制，优势突出。
3．2 水下地形测量的工作要点
3．2．1 测前的准备
(1)求取转换参数，将GPS基准站先后架设于已知点A、B，根据两点坐标与当地坐标，计算得出转换参数；而后建立任务包括设置坐标系、投影、图定义等；如不存在测量断面可重新布设计划线，也可根据需要进行加密。
(2)外业数据采集：架设基准站后，连接GPS接收机、数字化测深仪等设备，并设置好记录设置、测深仪、定位仪和接收机数据格式、天线偏差延迟校正后，即可开始进行测量工作。
3．2．2 水下地形测量的质量控制要点
(1)水下地形测量包括两部分：定位和水深测量。要利用GPS差分定位模式与回声测深仪两种仪器确定水底点的高程：
Gi=H一(D+ΔD)，其中Gi为水底点高程，H为水面高程，D为测量水深，△D为换能器的静吃水。
为保证RTK高程确定精度并尽可能地消除船只的影响，在观测条件适宜的情况下，水底点高程应以无验潮模式测算结果为准公式为：
Gi=H-D-h-Δa，其中，H为RTK测定的相位中心高程，h为GPS接收机天线相位中心距换能器面的垂距，Δa为姿态引起的深度改正。
3．3 水库地形测量的应用技巧
水库地形测量是农村土地整理中经常遇见的问题，传统的水下地形测量主要利用水准仪、经纬仪完成测量作业，速度慢、工作强度大，且精度难以保证。相比较而言，GPS RTK技术和自动化数字测深仪等技术手段的应用，有效地保证了测量精度，也节约了人力物力，使水下地形测量获取更为可靠的技术保障。在实际作业过程中，应当做好以下两点工作：
(1)校核控制点分析。平面坐标测量采用的高程系统要与水库高程系统保持一致，在依据水库管理处提供的GPS点对其它平面控制点进行引测时，各控制点X、y坐标都必须符合精度要求。对个别控制点存在距离基站过远、信号接收困难或周边障碍物遮挡的情况，如桩顶高程确实不符合RTK精度解，统计时可将其高程排除在外。
(2)小型水库地形测量应与传统手段相配合。在小型水库尤其是山区小型水库测绘过程中，平面形状或水下地形均较为复杂。且根据相关文献及测量数据验证，水深≥2 m的相对误差通常低于0．5％，<2 m的相对误差则高于15％，故水深2 m左右的库区应用GPS—RTK技术与传统杆测法相结合的测量办法，能更好地保证测量精度。
3．4 水下地形测量的注意事项
(1)基准站。为保证RTK定位时基准站接收机可实时传输观测数据、已知数据，电台天线搭设应尽量高，保证充足电源；最大卫星使用数以8颗为宜，过多会影响作业距离，过少则可能影响RTK初始化；如不使用7参数，则基准站设置时应将WGS84坐标系(Transform To WGS84)转换至off状态。
(2)转换参数。已知两点的设定应在测程、测区内保持尽量远的距离，且不得处于同一经线或纬线上。
4 GPS RTK技术在村镇地形测绘中的应用
随着城镇经济的飞速发展与经济开发力度的加大，为城镇、矿区或各类工程绘制比例尺不同的地形图，是当前测绘工作适应城镇规划需要的重要任务。通常来说，乡村地区的田野地形相对复杂，树木、庄稼分布范围广，沟塘、水系分支密布，通视条件整体而言不够理想，在此类地形构成复杂的区域进行测绘工作，必须注意到如下问题：
4．1 GPS RTK技术在村镇地形测绘中的应用优势
与传统测绘手段相比较，GPS RTK技术在村镇地形测绘中的应用不仅在精度、实时眭与作业效率上实现最佳的融合，节省了人力物力，对于促进村镇地籍地形信息化管理也有所帮助。
4．2 村镇地形测量的应用技巧
4．2．1 控制点精度
控制点精度要保持统一，求取参数的控制点必须是经过统一平差的点。已知点少时，点位决定精度。如仅有两点已知，则已知点之间的距离不宜过近，否则作用范围难以超过二点间距的1．5倍。
4．2．2 基准站要保持信号发射接收无障碍
GPS RTK测绘作业时，应当做好以下几点工作：截止高度以上空间应设置障碍物；周边不得存在有强电磁辐射源，包括电视、手机信号发射塔等，防止GPS RTK信号受到影响；基准站应尽量设置与地势相对较高的地方，确保电台作用距离最远。
4．2．3 验证过程数据精度的可靠性
为保证测绘数据精度，测量过程中，可分别在测区的不同位置选择部分GPS RTK、全站仪都较容易实现的特征点，如道路、电线杆等，再用GPS RTK和全站仪进行同步数据采集，观测三次取平均值，对比二者所测同一特征点的平面最大偏差和高程最大偏差，如差值在容许范围内，则证明GPS RTK野外测绘数据是精确可靠的。
4．3 GPS RTK技术作业时的注意事项
实时动态GPS RTK技术作业时应注意避免部分不利因素的影响，这就需要作业人员明确GPS系统地形测绘的局限性。
4．3．1 特殊地形下GPS RTK信号接收的限制
GPS信号频率高、功率低，对可能阻挡GPS接收机信号与卫星之间的障碍物无法穿透。这就票求RTK测量在四周开阔区域外的少量障碍地区应当保证接收机可观测到5颗以上的卫星，如在进行树林、大楼四周的地形测量时，只须同时保证有足够的开放空间和可观测至少5颗卫星的前提条件，GPS地形测量就可以顺利完成。如在山林茂密地区测量时，往往还可能由于卫星信号接收效果差，出现卫星失锁等情况，以致需要重复的初始化解算。对于此问题，RTK测量中必须保持信号的连续接收，并在流动站控制器提示“FIXED”后再作定位测量，这一过程中出现信号接收效果不理想情况时，要防止GPS天线发生较大晃动。
4．3．2 GPS RTK的理想作用距离
GPS RTK传输数据链本身与测绘区域的电磁环境、作用距离都存在较多的联系。研究资料表明，基准站架设高度>30m时，GPS RTK理想作用距离为10—12 km；架设高度20 m左右时，典型距离为7—9 km，理想作用距离则达到8～12 km；最低高度2m时，GPS RTK理想作用距离最短，为4～6 km。
4．3．3 控制点的合理设置及分布。
设置数量足够的控制点，平面控制要保证3个点以上，高程控制还需要考虑到地形地貌条件，数量应更多，才能确保拟合精度的控制标准；控制点分布和控制范围以覆盖整个测区为指导原则，相邻控制点的间距保持在3—5 km为宜。
5 结语
GPS— RTK測量技术各观测值都是独立观测，能达到厘米级的定位精度，既可以实时提供点位坐标和商程，又可实时知道测量点位精度，极大地提高工作效率。全球定位系统能较好地完成大面积地形测量。特别是在因气候条件差，常规测量仪器难于完成的作业区域，可以充分发挥RTK快速和高精度定位的优势，来提高测量精度，减轻测量人员的内、外业劳动强度。
参考文献
[1]张志勇．双基准站RTK检测及精度分析[J]．测绘通报2004．7．
[2]谢世杰，奚有根．RTK的特点与误差分析[J]．测绘工程2002．2．
关键词：GPS—RTK技术地形测量 坐标
1前言
测绘事业是经济建设、国防建设、社会发展的基础性事业，随着社会的快速发展，测绘工作的作用越来越重要，与此同时测量方法与测量仪器也得到了质的发展。GPS定位系统以其定位的高度灵活性和常规测量无法比拟的高精度，使测量学产生了革命性的变化。GPS— RTK实时动态差分技术更是这次发展浪潮的潮头，RTK技术以其实时定位、实时显示、精度高、作业快的特点而被应用到许多测绘和动态监测领域。RTK的出现已经改变传统测量的方式，也正悄悄的改变传统铡量的概念。
2 GPS一RTK技术工作原理与技术数据处理
2．1 RTK工作原理
RTK是Real Time Kinematic(实时动态)的缩写，它是建立在全球导航定位系统(GPS)基础上的定位技术，是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到Cm级精度。其基本原理是在基准站下设置l台GPS接收机(基准站)，对所有可见GPS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(移动站)。在移动站上，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，文时地解算整周模糊度未知数并计算、显示移动站的三维坐标及其精度。基准站三维坐标的准确性，是RTK实时差分测量系统高精度作业的一个重要条件。
2．2GPS— RIK技术数据处理
在地形测量中，控制点成果采用北京54坐标系，因此要求RTK作业时流动站应实时得到高斯平面坐标。由于GPS实时测得的是测量点WGS一84地心坐标，所以RTK流动站需要将WGS 84地心坐标实时转换到北京54坐标。为了保证转换精度，要选择有代表测区大概地形特征的5个以上高等级控制点求取转换参数。在进行图根控制测量之前，为了检验所求出的转换参数的正确性，首先利用该参数对部分原有的GPS点进行检测，检测结果·方面证明控制点的坐标、离程数据的可靠性，同时也证明所求参数无误。
3 GPS RTK技术在水库地形测量中的应用
3．1 GPS RTK技术水库地形测量的应用优势
水库是城镇居民生产生活用水的重要来源，而使用年限的增多就会弓I起泥沙沉积、水位上升、库容和水库给蓄等一系列问题，要扩容清淤处理，就会要求勘测部门测绘水库地形图与水下地形图，以便工程施工的顺利展开。值得注意的是，测区水面可能生有芦苇等植物，受通行、通视条件限制，水下地形的断面法施测也较为复杂，传统全站仪测量显然难以满足勘测要求。而GPS实时动态测量技术则可以利用导航卫星载波相位、实时相位差分计算完成地形测量，以及快速定位水下各点，不会受到通视条件的限制，优势突出。
3．2 水下地形测量的工作要点
3．2．1 测前的准备
(1)求取转换参数，将GPS基准站先后架设于已知点A、B，根据两点坐标与当地坐标，计算得出转换参数；而后建立任务包括设置坐标系、投影、图定义等；如不存在测量断面可重新布设计划线，也可根据需要进行加密。
(2)外业数据采集：架设基准站后，连接GPS接收机、数字化测深仪等设备，并设置好记录设置、测深仪、定位仪和接收机数据格式、天线偏差延迟校正后，即可开始进行测量工作。
3．2．2 水下地形测量的质量控制要点
(1)水下地形测量包括两部分：定位和水深测量。要利用GPS差分定位模式与回声测深仪两种仪器确定水底点的高程：
Gi=H一(D+ΔD)，其中Gi为水底点高程，H为水面高程，D为测量水深，△D为换能器的静吃水。
为保证RTK高程确定精度并尽可能地消除船只的影响，在观测条件适宜的情况下，水底点高程应以无验潮模式测算结果为准公式为：
Gi=H-D-h-Δa，其中，H为RTK测定的相位中心高程，h为GPS接收机天线相位中心距换能器面的垂距，Δa为姿态引起的深度改正。
3．3 水库地形测量的应用技巧
水库地形测量是农村土地整理中经常遇见的问题，传统的水下地形测量主要利用水准仪、经纬仪完成测量作业，速度慢、工作强度大，且精度难以保证。相比较而言，GPS RTK技术和自动化数字测深仪等技术手段的应用，有效地保证了测量精度，也节约了人力物力，使水下地形测量获取更为可靠的技术保障。在实际作业过程中，应当做好以下两点工作：
(1)校核控制点分析。平面坐标测量采用的高程系统要与水库高程系统保持一致，在依据水库管理处提供的GPS点对其它平面控制点进行引测时，各控制点X、y坐标都必须符合精度要求。对个别控制点存在距离基站过远、信号接收困难或周边障碍物遮挡的情况，如桩顶高程确实不符合RTK精度解，统计时可将其高程排除在外。
(2)小型水库地形测量应与传统手段相配合。在小型水库尤其是山区小型水库测绘过程中，平面形状或水下地形均较为复杂。且根据相关文献及测量数据验证，水深≥2 m的相对误差通常低于0．5％，<2 m的相对误差则高于15％，故水深2 m左右的库区应用GPS—RTK技术与传统杆测法相结合的测量办法，能更好地保证测量精度。
3．4 水下地形测量的注意事项
(1)基准站。为保证RTK定位时基准站接收机可实时传输观测数据、已知数据，电台天线搭设应尽量高，保证充足电源；最大卫星使用数以8颗为宜，过多会影响作业距离，过少则可能影响RTK初始化；如不使用7参数，则基准站设置时应将WGS84坐标系(Transform To WGS84)转换至off状态。
(2)转换参数。已知两点的设定应在测程、测区内保持尽量远的距离，且不得处于同一经线或纬线上。
4 GPS RTK技术在村镇地形测绘中的应用
随着城镇经济的飞速发展与经济开发力度的加大，为城镇、矿区或各类工程绘制比例尺不同的地形图，是当前测绘工作适应城镇规划需要的重要任务。通常来说，乡村地区的田野地形相对复杂，树木、庄稼分布范围广，沟塘、水系分支密布，通视条件整体而言不够理想，在此类地形构成复杂的区域进行测绘工作，必须注意到如下问题：
4．1 GPS RTK技术在村镇地形测绘中的应用优势
与传统测绘手段相比较，GPS RTK技术在村镇地形测绘中的应用不仅在精度、实时眭与作业效率上实现最佳的融合，节省了人力物力，对于促进村镇地籍地形信息化管理也有所帮助。
4．2 村镇地形测量的应用技巧
4．2．1 控制点精度
控制点精度要保持统一，求取参数的控制点必须是经过统一平差的点。已知点少时，点位决定精度。如仅有两点已知，则已知点之间的距离不宜过近，否则作用范围难以超过二点间距的1．5倍。
4．2．2 基准站要保持信号发射接收无障碍
GPS RTK测绘作业时，应当做好以下几点工作：截止高度以上空间应设置障碍物；周边不得存在有强电磁辐射源，包括电视、手机信号发射塔等，防止GPS RTK信号受到影响；基准站应尽量设置与地势相对较高的地方，确保电台作用距离最远。
4．2．3 验证过程数据精度的可靠性
为保证测绘数据精度，测量过程中，可分别在测区的不同位置选择部分GPS RTK、全站仪都较容易实现的特征点，如道路、电线杆等，再用GPS RTK和全站仪进行同步数据采集，观测三次取平均值，对比二者所测同一特征点的平面最大偏差和高程最大偏差，如差值在容许范围内，则证明GPS RTK野外测绘数据是精确可靠的。
4．3 GPS RTK技术作业时的注意事项
实时动态GPS RTK技术作业时应注意避免部分不利因素的影响，这就需要作业人员明确GPS系统地形测绘的局限性。
4．3．1 特殊地形下GPS RTK信号接收的限制
GPS信号频率高、功率低，对可能阻挡GPS接收机信号与卫星之间的障碍物无法穿透。这就票求RTK测量在四周开阔区域外的少量障碍地区应当保证接收机可观测到5颗以上的卫星，如在进行树林、大楼四周的地形测量时，只须同时保证有足够的开放空间和可观测至少5颗卫星的前提条件，GPS地形测量就可以顺利完成。如在山林茂密地区测量时，往往还可能由于卫星信号接收效果差，出现卫星失锁等情况，以致需要重复的初始化解算。对于此问题，RTK测量中必须保持信号的连续接收，并在流动站控制器提示“FIXED”后再作定位测量，这一过程中出现信号接收效果不理想情况时，要防止GPS天线发生较大晃动。
4．3．2 GPS RTK的理想作用距离
GPS RTK传输数据链本身与测绘区域的电磁环境、作用距离都存在较多的联系。研究资料表明，基准站架设高度>30m时，GPS RTK理想作用距离为10—12 km；架设高度20 m左右时，典型距离为7—9 km，理想作用距离则达到8～12 km；最低高度2m时，GPS RTK理想作用距离最短，为4～6 km。
4．3．3 控制点的合理设置及分布。
设置数量足够的控制点，平面控制要保证3个点以上，高程控制还需要考虑到地形地貌条件，数量应更多，才能确保拟合精度的控制标准；控制点分布和控制范围以覆盖整个测区为指导原则，相邻控制点的间距保持在3—5 km为宜。
5 结语
GPS— RTK測量技术各观测值都是独立观测，能达到厘米级的定位精度，既可以实时提供点位坐标和商程，又可实时知道测量点位精度，极大地提高工作效率。全球定位系统能较好地完成大面积地形测量。特别是在因气候条件差，常规测量仪器难于完成的作业区域，可以充分发挥RTK快速和高精度定位的优势，来提高测量精度，减轻测量人员的内、外业劳动强度。
参考文献
[1]张志勇．双基准站RTK检测及精度分析[J]．测绘通报2004．7．
[2]谢世杰，奚有根．RTK的特点与误差分析[J]．测绘工程2002．2．