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摘要： RTK 作业系统作为一种新的测量作业技术，由于具有更加精确、可靠、快速、简便、连续、动态、遥测、实时的技术特点在测绘行业的推广使用日趋成熟。论文首先阐述了RTK 技术的原理，并对分析总结了RTK作业系统在工程测量中具有的优势及局限性，并通过实际工程探讨了RTK在城市测绘的应用，并提出了误差质量控制，希望对同行提供借鉴。
Abstracts:RTK operating system as a new surveying technology, with more accurate, reliable, rapid, simple, continuous, dynamic, real-time telemetry, the technical features in surveying and mapping industry to promote the use of increasingly sophisticated. This paper first introduces the principles of RTK technology, and analyzes the RTK operating system in engineering survey has advantages and limitations, and through the actual project of the RTK in city surveying and mapping application, and gives the error of quality control, we hope to provide peer reference.
关键词：RTK技术分析 应用
Key words:Analysis of RTK technology application
中图分类号:[TU198+.2] 文献标识码：A文章编号：
引言
近几年来， GPS测量技术在中国的发展相当的迅猛，随着测量仪器的发展， RTK技术已经普遍应用在现在的室外测量中，特别是最近两年网络RTK的发展，使测量更加精确化、简单化，傻瓜化。RTK作业系统在测绘行业的推广使用日趋成熟,目前RTK可实时提供厘米级定位，RTK已经普遍应用在工程测量、施工放样、数字化测图、电力线勘测、变形监测等等，可以说RTK 作业系统在城市测绘工程中的应用有着重要的现实意义。
1 RTK技术的原理
RTK（Real Time Kinematic）是一种基于载波相位观测值的实时动态定位技术，是一项以载波相位观测为基础的实时差分GPS测量技术，它利用2台或2台以上的GPS接收机同时接收卫星信号，其中1台安置在已知坐标点上作为基准站，其它作为移动站。基准站不断地对可见卫星进行观测，并把带有已知点位置的数据，借助电台将其观测值坐标信息，发送给移动站接收机，移动站接收机将自己采集的GPS观测值数据和接收来自基准站的数据，组成差分观测值进行实时处理，求得三维坐标，达到厘米级精度。
图1 RTK 测量示意图
2 RTK 在地形测绘中的技术特点
2.1RTK 在地形测绘中的优势
RTK在地形测图中除了具有GPS全天侯、不受通视条件限制等优点外，与传统的测图方法相比还有以下优点：1）不需建立图根控制，可节省大量的时间、人力和财力。2）有RTK测图，人员少、速度快、效率高。传统的测图方法需要4-5天才能进行作业，而RTK流动站只需1人最多2人即可进行，如果几个流动站同时作业，则可大大加快测图进度，提高工作效率。3）精度高。用RTK测图其点位误差不积累、不传播，测图精度相当于传统测图法的图根点精度。采用RTK与全站仪联合进行数字化测图，它不仅可以减少作业人员和作业工序，而且可以提高采集数据的速度和质量，从而有效地提高了工作效率。因此，它是一种行之有效的测图方法。
2.2 RTK局限性
GPS RTK测量虽然有很多优越性，但事实上，也有其局限性，作业过程中存在于GPS 接收机和卫星之间路径上的任何物体都会对系统的操作产生不利的影响。有些物体如房屋，会完全屏蔽卫星信号。因此，GPS 不能在室内使用。同样原因，GPS 也不能在隧道内或水下使用。有些物体如树木会部分阻挡，反射或折射信号。GPS信号的接收在树林茂密的地区会很差。树林中有时会有足够的信号来计算概略位置，但信号清晰度难以达到厘米水平的精确定位。因此，GPS 在林区做也有一定的局限性。RTK 测量误差主要包括以下几个方面：1）同信号传播有关的误差：包括电离折射、对流层折射和多路径效应误差。2）同接收机有关的误差：接收机位置误差、天线相位中心位置误差及几何图形强度误差等。3）外界环境影响：如车辆影响、无线电信号通道影响等。
3 RTK 测量技术在城市测绘工程中的应用
3.1工程概况
A市依托其独特的地理及经济区位优势，正在向瑞代化城市发展。面对充满机遇而又富有挑战的 21 世纪，泉州已经确定了新的中长期发展目标。随着开发开放，近年来经济发展更为迅猛。城市建设的战略重点要从以市区为主，逐步转向以市区为中心，以沿海为两翼，以交通走廊为主轴的发展战略。根据上述指导思想，泉州对外交通的发展规划主要为港口、铁路、公路及航空，泉州内部交通的发展规划主要为道路网建设。
3.2作业方法及主要技术指标
本次1:500比例尺地形图测制采用全野外数字化测量方法，测量时应符合《规范》及本设计书的有关要求。
（1）坐标系统平面坐标系统统一采用 1954 北京坐标系，高斯-克吕格投影，按 3 度分带，中央子午线为 120 度。高程系统采用 1985 国家高程基准。
（2）成图比例尺 1:500，基本等高距为 0.5 米。3）成图规格及数据格式:数据格式为 Autocad 2004 下的*.dwg；成图规格按 50cm×50cm 正方形分幅；图幅编号：按《福建省技术规定》的要求进行编号。
（3） 精度要求：地形图平面精度要求:图上地物点相对于邻近图根点的点位中误差与邻近地物点中误差，应符合（如表1） 的规定。（注：森林隐蔽等特殊困难地区，可按表 1 中规定值放宽 50％）。
表1 图上地物点点位中误差与间距中误差（图上mm）
地形图高程精度以等高線插求点的高程中误差来衡量，等高线插求点相对于邻近图根点的高程中误差，应符合（如表2） 的规定。（注：森林隐蔽等特殊困难地区，可按表 2 中规定值放宽 50％）。
表2 等高线插求点的高程中误差
（4）图上高程点取位：0.01 米。
3.3生产各工序要求
（1）首级控制测量。首级控制测量采用 GPS 测量的方式进行，以 C 级 GPS 控制点或其它可满足测图控制要求的高等级控制点为起算点与检测点，每个 GPS 点应至少有一个通视方向。首级控制点按 E 级 GPS 要求进行静态观测和平差；关于平差计算满足以下要求：E 级 GPS 控制网内业平差计算使用 GPS 随机解算软件进行基线解算和网平差计算；平差计算时首先先在 WGS-84 坐标系统下进行无约束平差，在确定的有效观测量的基础上，利用已知点坐标和高程进行三维约束平差。平差计算各项指标应符合《全球定位系统(GPS)测量规范》相应要求。取位控制边长和坐标取至 0.001m，高程取至 0.001m。
（2）图根控制测量。① 在测区首级控制基础上，可以采用图根一、二级光电测距图根导线进行加密，也可采用在高等级控制点上直接利用全站仪或 GPS－RTK 测出图根点坐标的方法进行图根控制工作。② 图根点的密度以满足测图需要为准，1:500 比例尺地形图每幅图埋设 1个图根埋石点，埋石点要均匀分布，埋石点应与同幅的另一个埋石点通视，每幅图的图根点总数应不少于 4 个。位于土质地面的一般图根点埋设标志是使用木桩＋铁钉中心标志；位于水泥和沥青路面的一般图根点埋设标志是使用水泥钉标志；一般图根点周边用红漆绘出 10cm×10cm 方框及点号。③ 图根导线平面测量：水平角观测使用不低于 DJ6 级的经纬仪或全站仪，按方向观测法观测；边长测量用不低于Ⅱ级的光电测距仪或全站仪，实测边长一测回。④ 图根导线高程测量以首级控制点高程为起算点，采用红外测距高程导线进行，精度等级按等外水准执行。
（3）全数字化测量。测图最大视距不宜大于 160m，无棱镜仪器最大视距不得大于 60m。 地形图上高程点注记：图根点高程注记至 0.001m，碎部点高程注记至0.01m。
（4）质量控制及其它。检查验收质量控制实行两级检查制度。两级检查由项目部、队质检科分别落实。过程检查和最终检查执行本设计书及与本项目产品规格相应的规范、图式，以便验证产品满足规定要求。技术工作报告项目结束后，应编写详细的项目工作报告（含生产及技术总结相关内容）。
图2 某站前大道项目测绘局部成果图
3.4RTK 测量操作中注意事项
（1）选择合适的站址。选站时应避免邻近大面积的平静水面、避开高层建筑物，大面积的玻璃幕墙以及其它反射率较高的物体。灌木丛、草地和其它地面植被能较好地吸收微波信号的能量，是较为理想的设站位置。翻耕后的土地和粗糙不平的地面的反射能力也较差，也可选站。站址不宜选取在山坡、山谷和盆地中。以避免反射信号从天线抑径板上方进入天线，产生多路径误差。观测过程中也不要将汽车停放在仪器边。
（2）对 GPS 接收机机安置抑径板，或采用对极化特性不同的反射信号有较强抑制作用的天线。
（3）由于 GPS 卫星具有周期性，因此在同一地点处的 GPS 数据中多路径效应也具有周期性，在静态 GPS 测量中可以利用这个特点对多路径效应进行处理，建立模型以减弱影响。
（4）在 GPS 测量中，多路径误差与天线相位误差往往混合在一起，如果要单独研究某项误差而应当先将别外一种误差进行分离，通过改善外部观测条件以减少多路径效应的影响是可行的，但对于天线相位变化这种误差却无法用物理方法消除，只能采用提高 GPS 接收天线的工艺水平來减弱。这两种误差的混合对于测量精度的分析造成了困难。
4结语
测绘技术的发展不断为城市规划建设测量提供新的数据来源和技术手段。论文指出了RTK作业系统作为一种新技术在当前工程测量中所具有的优势及RTK测量在作业过程中的局限性，我们在实际作业要充分考虑RTK作业系统的各种影响因素，以便提高采集数据的速度和质量，从而有效地提高了工作效率。
参考文献：
[1] 李英冰,徐绍铨. 利用RTK进行数字化测图的经验总结[J]. 全球定位系统, 2005,(05) .
[2] 张东,梁勇,刘纪平,葛帅. RTK技术在控制测量与大比例尺测图中的应用研究[J]. 全球定位系统, 2010,(04)
[3] 薄怀志,缪德都,杜海霞,毛宁利. 基于RTK的地形测量工作流程及精度探析[J]. 测绘与空间地理信息, 2009,(01) .
[4] 隋宏大,聂敏莉,罗旭,董斌,冯仲科,蔡华利,王佳. GPS-RTK技术在城市测量中的应用及质量控制[J]. 北京林业大学学报, 2008,(S1)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
Abstracts:RTK operating system as a new surveying technology, with more accurate, reliable, rapid, simple, continuous, dynamic, real-time telemetry, the technical features in surveying and mapping industry to promote the use of increasingly sophisticated. This paper first introduces the principles of RTK technology, and analyzes the RTK operating system in engineering survey has advantages and limitations, and through the actual project of the RTK in city surveying and mapping application, and gives the error of quality control, we hope to provide peer reference.
关键词：RTK技术分析 应用
Key words:Analysis of RTK technology application
中图分类号:[TU198+.2] 文献标识码：A文章编号：
引言
近几年来， GPS测量技术在中国的发展相当的迅猛，随着测量仪器的发展， RTK技术已经普遍应用在现在的室外测量中，特别是最近两年网络RTK的发展，使测量更加精确化、简单化，傻瓜化。RTK作业系统在测绘行业的推广使用日趋成熟,目前RTK可实时提供厘米级定位，RTK已经普遍应用在工程测量、施工放样、数字化测图、电力线勘测、变形监测等等，可以说RTK 作业系统在城市测绘工程中的应用有着重要的现实意义。
1 RTK技术的原理
RTK（Real Time Kinematic）是一种基于载波相位观测值的实时动态定位技术，是一项以载波相位观测为基础的实时差分GPS测量技术，它利用2台或2台以上的GPS接收机同时接收卫星信号，其中1台安置在已知坐标点上作为基准站，其它作为移动站。基准站不断地对可见卫星进行观测，并把带有已知点位置的数据，借助电台将其观测值坐标信息，发送给移动站接收机，移动站接收机将自己采集的GPS观测值数据和接收来自基准站的数据，组成差分观测值进行实时处理，求得三维坐标，达到厘米级精度。
图1 RTK 测量示意图
2 RTK 在地形测绘中的技术特点
2.1RTK 在地形测绘中的优势
RTK在地形测图中除了具有GPS全天侯、不受通视条件限制等优点外，与传统的测图方法相比还有以下优点：1）不需建立图根控制，可节省大量的时间、人力和财力。2）有RTK测图，人员少、速度快、效率高。传统的测图方法需要4-5天才能进行作业，而RTK流动站只需1人最多2人即可进行，如果几个流动站同时作业，则可大大加快测图进度，提高工作效率。3）精度高。用RTK测图其点位误差不积累、不传播，测图精度相当于传统测图法的图根点精度。采用RTK与全站仪联合进行数字化测图，它不仅可以减少作业人员和作业工序，而且可以提高采集数据的速度和质量，从而有效地提高了工作效率。因此，它是一种行之有效的测图方法。
2.2 RTK局限性
GPS RTK测量虽然有很多优越性，但事实上，也有其局限性，作业过程中存在于GPS 接收机和卫星之间路径上的任何物体都会对系统的操作产生不利的影响。有些物体如房屋，会完全屏蔽卫星信号。因此，GPS 不能在室内使用。同样原因，GPS 也不能在隧道内或水下使用。有些物体如树木会部分阻挡，反射或折射信号。GPS信号的接收在树林茂密的地区会很差。树林中有时会有足够的信号来计算概略位置，但信号清晰度难以达到厘米水平的精确定位。因此，GPS 在林区做也有一定的局限性。RTK 测量误差主要包括以下几个方面：1）同信号传播有关的误差：包括电离折射、对流层折射和多路径效应误差。2）同接收机有关的误差：接收机位置误差、天线相位中心位置误差及几何图形强度误差等。3）外界环境影响：如车辆影响、无线电信号通道影响等。
3 RTK 测量技术在城市测绘工程中的应用
3.1工程概况
A市依托其独特的地理及经济区位优势，正在向瑞代化城市发展。面对充满机遇而又富有挑战的 21 世纪，泉州已经确定了新的中长期发展目标。随着开发开放，近年来经济发展更为迅猛。城市建设的战略重点要从以市区为主，逐步转向以市区为中心，以沿海为两翼，以交通走廊为主轴的发展战略。根据上述指导思想，泉州对外交通的发展规划主要为港口、铁路、公路及航空，泉州内部交通的发展规划主要为道路网建设。
3.2作业方法及主要技术指标
本次1:500比例尺地形图测制采用全野外数字化测量方法，测量时应符合《规范》及本设计书的有关要求。
（1）坐标系统平面坐标系统统一采用 1954 北京坐标系，高斯-克吕格投影，按 3 度分带，中央子午线为 120 度。高程系统采用 1985 国家高程基准。
（2）成图比例尺 1:500，基本等高距为 0.5 米。3）成图规格及数据格式:数据格式为 Autocad 2004 下的*.dwg；成图规格按 50cm×50cm 正方形分幅；图幅编号：按《福建省技术规定》的要求进行编号。
（3） 精度要求：地形图平面精度要求:图上地物点相对于邻近图根点的点位中误差与邻近地物点中误差，应符合（如表1） 的规定。（注：森林隐蔽等特殊困难地区，可按表 1 中规定值放宽 50％）。
表1 图上地物点点位中误差与间距中误差（图上mm）
地形图高程精度以等高線插求点的高程中误差来衡量，等高线插求点相对于邻近图根点的高程中误差，应符合（如表2） 的规定。（注：森林隐蔽等特殊困难地区，可按表 2 中规定值放宽 50％）。
表2 等高线插求点的高程中误差
（4）图上高程点取位：0.01 米。
3.3生产各工序要求
（1）首级控制测量。首级控制测量采用 GPS 测量的方式进行，以 C 级 GPS 控制点或其它可满足测图控制要求的高等级控制点为起算点与检测点，每个 GPS 点应至少有一个通视方向。首级控制点按 E 级 GPS 要求进行静态观测和平差；关于平差计算满足以下要求：E 级 GPS 控制网内业平差计算使用 GPS 随机解算软件进行基线解算和网平差计算；平差计算时首先先在 WGS-84 坐标系统下进行无约束平差，在确定的有效观测量的基础上，利用已知点坐标和高程进行三维约束平差。平差计算各项指标应符合《全球定位系统(GPS)测量规范》相应要求。取位控制边长和坐标取至 0.001m，高程取至 0.001m。
（2）图根控制测量。① 在测区首级控制基础上，可以采用图根一、二级光电测距图根导线进行加密，也可采用在高等级控制点上直接利用全站仪或 GPS－RTK 测出图根点坐标的方法进行图根控制工作。② 图根点的密度以满足测图需要为准，1:500 比例尺地形图每幅图埋设 1个图根埋石点，埋石点要均匀分布，埋石点应与同幅的另一个埋石点通视，每幅图的图根点总数应不少于 4 个。位于土质地面的一般图根点埋设标志是使用木桩＋铁钉中心标志；位于水泥和沥青路面的一般图根点埋设标志是使用水泥钉标志；一般图根点周边用红漆绘出 10cm×10cm 方框及点号。③ 图根导线平面测量：水平角观测使用不低于 DJ6 级的经纬仪或全站仪，按方向观测法观测；边长测量用不低于Ⅱ级的光电测距仪或全站仪，实测边长一测回。④ 图根导线高程测量以首级控制点高程为起算点，采用红外测距高程导线进行，精度等级按等外水准执行。
（3）全数字化测量。测图最大视距不宜大于 160m，无棱镜仪器最大视距不得大于 60m。 地形图上高程点注记：图根点高程注记至 0.001m，碎部点高程注记至0.01m。
（4）质量控制及其它。检查验收质量控制实行两级检查制度。两级检查由项目部、队质检科分别落实。过程检查和最终检查执行本设计书及与本项目产品规格相应的规范、图式，以便验证产品满足规定要求。技术工作报告项目结束后，应编写详细的项目工作报告（含生产及技术总结相关内容）。
图2 某站前大道项目测绘局部成果图
3.4RTK 测量操作中注意事项
（1）选择合适的站址。选站时应避免邻近大面积的平静水面、避开高层建筑物，大面积的玻璃幕墙以及其它反射率较高的物体。灌木丛、草地和其它地面植被能较好地吸收微波信号的能量，是较为理想的设站位置。翻耕后的土地和粗糙不平的地面的反射能力也较差，也可选站。站址不宜选取在山坡、山谷和盆地中。以避免反射信号从天线抑径板上方进入天线，产生多路径误差。观测过程中也不要将汽车停放在仪器边。
（2）对 GPS 接收机机安置抑径板，或采用对极化特性不同的反射信号有较强抑制作用的天线。
（3）由于 GPS 卫星具有周期性，因此在同一地点处的 GPS 数据中多路径效应也具有周期性，在静态 GPS 测量中可以利用这个特点对多路径效应进行处理，建立模型以减弱影响。
（4）在 GPS 测量中，多路径误差与天线相位误差往往混合在一起，如果要单独研究某项误差而应当先将别外一种误差进行分离，通过改善外部观测条件以减少多路径效应的影响是可行的，但对于天线相位变化这种误差却无法用物理方法消除，只能采用提高 GPS 接收天线的工艺水平來减弱。这两种误差的混合对于测量精度的分析造成了困难。
4结语
测绘技术的发展不断为城市规划建设测量提供新的数据来源和技术手段。论文指出了RTK作业系统作为一种新技术在当前工程测量中所具有的优势及RTK测量在作业过程中的局限性，我们在实际作业要充分考虑RTK作业系统的各种影响因素，以便提高采集数据的速度和质量，从而有效地提高了工作效率。
参考文献：
[1] 李英冰,徐绍铨. 利用RTK进行数字化测图的经验总结[J]. 全球定位系统, 2005,(05) .
[2] 张东,梁勇,刘纪平,葛帅. RTK技术在控制测量与大比例尺测图中的应用研究[J]. 全球定位系统, 2010,(04)
[3] 薄怀志,缪德都,杜海霞,毛宁利. 基于RTK的地形测量工作流程及精度探析[J]. 测绘与空间地理信息, 2009,(01) .
[4] 隋宏大,聂敏莉,罗旭,董斌,冯仲科,蔡华利,王佳. GPS-RTK技术在城市测量中的应用及质量控制[J]. 北京林业大学学报, 2008,(S1)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。