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1、中交第一航务工程勘察设计院有限公司 天津 300222；
2、嘉兴市南湖区金阳光测绘有限公司 浙江嘉兴 314051
摘要：本文主要分析了如何提高RTK技术在工程测量应用中的精度，并以工程实例进行了详细的阐述，进而提高测量精度，增强工程质量。
关键词：工程测量；RTK技术；测量精度
1、前言
GPS就是全球定位系统，它是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代紧密卫星导航定位系统。GPS卫星定位测量是研究利用GPS系统解决大地测量问题的一项空间技术。随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。通过RTK技术能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。
2、RTK概论
2.1 RTK原理及作业方法
RTK技术是建立在实时处理两个测站的载波相位观测值基础上的，基准站通过无线电台或移动卫星通信GSM实时将采集的载波相位观测值、伪距观测值及测站坐标等信息发送给流动站。流动站一方面接收GPS卫星的载波相位，一方面接收来自基准站的信息，并组成相位差分观测值进行实时处理，得到基准站和流动站基线向量.基准站坐标加上基线向量就得到流动站点WGS84坐标.通过坐标转换参数转换得出流动站点的大地坐标（X，Y，H）。GPS RTK能够实时地给出厘米级的定位结果。
其作业方法是在已知点上设置GPS接收机一台（即基准站），正确输入坐标、转换参数等数据，启动基准站。一至多台GPS接收机在若干个持测点上设置（即流动站），正确输入和基准站一样的转换参数等数据，开始RTK测量，接收到来自基准站的数据后，流动站自动求解整周模糊度（即初始化）。初始化成功后，可实时求解出厘米级的流动站的位置。
2.2 GPS RTK测量的特点
①测量精度高。GPS RTK观测的精度明显高于一般常规测量，具有没有误差累积的优点。只要满足RTK的基本条件，在一定的作业半径范围内（一般为10KM），RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。RTK技术当前的测量精度：平面10mm+2ppm；高程20mm+2ppm。②测站间无需通视。GPS-RTK测量只要求满足“电磁波通视”，不需要测站间相互通视，用户根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。③观测时间短。随着GPS RTK测量技术的不断完善，软件的不断更新，GPS RTK定位仅需几秒钟。④仪器操作简便。目前GPS-RTK接收机自动化程度越来越高，操作智能化。观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。⑤全天候作业。GPS RTK卫星数目多，且分布均匀，不受天气状况的影响，一般可以适时观测。⑥提供三维坐标。GPS RTK测量可同时精确测定测站点的三维坐标。
3、RTK测量实例
测区内及周围有已施测的四等GPS控制点，测区内地势起伏不大，天空开阔，除个别地方外对RTK作业无大的影响。基准站设置在测区中部，地势较高的地方，符合基准站架设条件，距已知点的距离在2～3km之间。RTK测量精度分析如下：
3.1 D级GPS控制网与RTK测量坐标比较
为了检验RTK测量的平面精度，对10个己知点（D级GPS控制网）进行了观测。观测结果见表1。由表1知，点位最大误差为32mm，最小误差为13.5mm，按双观测值之差计算点位中误差：
表1 D级GPS控制网与RTK测量坐标比较
点名 X较差（mm） Y较差（mm） 点位误差（mm）
D1 8.2 14.6 ±15.7
D2 13.2 9.5 ±16.3
D3 11.5 7.0 ±13.5
D4 11.9 10.9 ±15.1
D5 -9.0 12.0 ±15.0
D6 -19.0 11.0 ±22.0
D7 14.0 -14.0 ±19.8
D8 11.0 -10.0 ±14.9
D9 -16.0 23.0 ±27.5
D10 -20.0 25.0 ±32.0
3.2 高程检验
为了检验GPS RTK的高程是否满足精度要求.在矿区内选取一些有代表性点进行了四等水准测量.然后与RTK高程进行比较.其比较结果见表2。
表2 RTK高程与水准高程的比较
点号 RTK高程（m） 水准高程（m） 差值（mm） 点号 RTK高程（m） 水准高程（m） 差值（mm）
T44 5.415 5.396 19 T55 5.143 5.126 17
T36 6.874 6.852 22 T37 5.209 5.189 20
T49 5.193 5.213 20 T41 5.447 5.468 21
T53 5.497 5.478 19 T33 4.351 4.367 16
T38 5.224 5.236 12 T42 6.254 6.238 16
T39 4.992 4.962 30 T51 5.577 5.558 19
T52 6.344 6.321 23 T43 5.629 5.659 30
由表2知，高程最大较差为△Hmax=30mm，平均较差为△H=20mm，以四等水准值为高程真值，按双观测值之差求高程中误差：
从上表来看，RTK测量既可以实时提供点位坐标和高程，又可实时知道测量点位精度，能够较大地提高工作效率。这说明RTK技术能满足《城市测量规范》中最弱点的点位中误差（相对于起算点）不大于±50mm的要求。如果四等水准网高程中误差取±20mm，RTK高程测量的中误差采用其预设精度±20mm，则利用误差传播定律可以得到高程较差理论中误差为±28mm，高程较差允许误差为±56mm。可见求得的高程较差中误差小于高程较差理论中误差，完全能够满足测量的需要。测量成果是可靠的。
4、提高GPS-RTK技术精度的对策
4.1 如果基准站的坐标精度低，则所得到的3维坐标精度也低，因此在实际工作中应该选择D级以上精度的已知点作为基准站。
4.2 坐标参数的选择对所测成果的精度影响很大。GPS采用WGS-84坐标系，而且全部计算都在此坐标系内进行，处理后的首批结果是WGS一84坐标。但是用户需要的是国家格网坐标或地方坐标，如北京54平面坐标、西安80平面坐标、某地城市坐标，为此必须将WGS-84坐标转换为北京54平面坐标或西安80平面坐标或当地坐标，然后再将其投影到高斯平面上。因此坐标转换精度也是一个相当重要的问题，实际工作中选择用已知公共点求转换参数，它的精度不仅与所选点的位置和数量有关，还与所选点的坐标精度密切相关，因此在选择公共点时应该对测区范围内的已知点进行筛选。
4.3 基准站应选择在地域宽阔、尽量远离无线电干扰源、大面积水域等的地方。
4.4 GPS系统本身的影响因素包括GPS卫星星数、卫星图形、大气状况等。为此应做好星历预报工作，卫星条件不好时，作些辅助工作（基站转移等）。
4.5 严格规范操作，减少人为因素对测量精度影响。RTK实践证明，观测者的专业水平和经验对成果的精度和可靠性影响很大，例如：对中误差、测量天线高或输入基准站坐标的任何误差，都将影响测出的全部坐标。观测者必须垂直握住测杆，使其位于测点的铅垂线上，建议流动站采用三脚架基座对中整平。观测者也应认真检校RTK设备，三脚基座和流动站测杆上的水准器必须检查校正，以免除任何系统误差对观测值的影响。
4.6 为了消除偶然噪声，提高RTK测量的精度和可靠性，增加观测的历元数并进行重复测量也是必要的。
4.7 如果要采用RTK高程就必须做到：①求转换参数时在测区外围要有一定数量的控制点并联测四等水准高程，所选公共点不要离测区太远，并均匀分布在测区；②要在不同时段（或不同基站）分别观测，以检测其测量粗差，并进行一定数量的已知点检验。
5、结论
总之，GPS RTK技术具有定位精度高，可以达到厘米级精度，且不累计传点误差，观测时间短并可实时提供3维坐标，操作简单方便，同时减轻劳动强度等特点，在测量中可广泛应用。
2、嘉兴市南湖区金阳光测绘有限公司 浙江嘉兴 314051
摘要：本文主要分析了如何提高RTK技术在工程测量应用中的精度，并以工程实例进行了详细的阐述，进而提高测量精度，增强工程质量。
关键词：工程测量；RTK技术；测量精度
1、前言
GPS就是全球定位系统，它是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代紧密卫星导航定位系统。GPS卫星定位测量是研究利用GPS系统解决大地测量问题的一项空间技术。随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。通过RTK技术能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。
2、RTK概论
2.1 RTK原理及作业方法
RTK技术是建立在实时处理两个测站的载波相位观测值基础上的，基准站通过无线电台或移动卫星通信GSM实时将采集的载波相位观测值、伪距观测值及测站坐标等信息发送给流动站。流动站一方面接收GPS卫星的载波相位，一方面接收来自基准站的信息，并组成相位差分观测值进行实时处理，得到基准站和流动站基线向量.基准站坐标加上基线向量就得到流动站点WGS84坐标.通过坐标转换参数转换得出流动站点的大地坐标（X，Y，H）。GPS RTK能够实时地给出厘米级的定位结果。
其作业方法是在已知点上设置GPS接收机一台（即基准站），正确输入坐标、转换参数等数据，启动基准站。一至多台GPS接收机在若干个持测点上设置（即流动站），正确输入和基准站一样的转换参数等数据，开始RTK测量，接收到来自基准站的数据后，流动站自动求解整周模糊度（即初始化）。初始化成功后，可实时求解出厘米级的流动站的位置。
2.2 GPS RTK测量的特点
①测量精度高。GPS RTK观测的精度明显高于一般常规测量，具有没有误差累积的优点。只要满足RTK的基本条件，在一定的作业半径范围内（一般为10KM），RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。RTK技术当前的测量精度：平面10mm+2ppm；高程20mm+2ppm。②测站间无需通视。GPS-RTK测量只要求满足“电磁波通视”，不需要测站间相互通视，用户根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。③观测时间短。随着GPS RTK测量技术的不断完善，软件的不断更新，GPS RTK定位仅需几秒钟。④仪器操作简便。目前GPS-RTK接收机自动化程度越来越高，操作智能化。观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。⑤全天候作业。GPS RTK卫星数目多，且分布均匀，不受天气状况的影响，一般可以适时观测。⑥提供三维坐标。GPS RTK测量可同时精确测定测站点的三维坐标。
3、RTK测量实例
测区内及周围有已施测的四等GPS控制点，测区内地势起伏不大，天空开阔，除个别地方外对RTK作业无大的影响。基准站设置在测区中部，地势较高的地方，符合基准站架设条件，距已知点的距离在2～3km之间。RTK测量精度分析如下：
3.1 D级GPS控制网与RTK测量坐标比较
为了检验RTK测量的平面精度，对10个己知点（D级GPS控制网）进行了观测。观测结果见表1。由表1知，点位最大误差为32mm，最小误差为13.5mm，按双观测值之差计算点位中误差：
表1 D级GPS控制网与RTK测量坐标比较
点名 X较差（mm） Y较差（mm） 点位误差（mm）
D1 8.2 14.6 ±15.7
D2 13.2 9.5 ±16.3
D3 11.5 7.0 ±13.5
D4 11.9 10.9 ±15.1
D5 -9.0 12.0 ±15.0
D6 -19.0 11.0 ±22.0
D7 14.0 -14.0 ±19.8
D8 11.0 -10.0 ±14.9
D9 -16.0 23.0 ±27.5
D10 -20.0 25.0 ±32.0
3.2 高程检验
为了检验GPS RTK的高程是否满足精度要求.在矿区内选取一些有代表性点进行了四等水准测量.然后与RTK高程进行比较.其比较结果见表2。
表2 RTK高程与水准高程的比较
点号 RTK高程（m） 水准高程（m） 差值（mm） 点号 RTK高程（m） 水准高程（m） 差值（mm）
T44 5.415 5.396 19 T55 5.143 5.126 17
T36 6.874 6.852 22 T37 5.209 5.189 20
T49 5.193 5.213 20 T41 5.447 5.468 21
T53 5.497 5.478 19 T33 4.351 4.367 16
T38 5.224 5.236 12 T42 6.254 6.238 16
T39 4.992 4.962 30 T51 5.577 5.558 19
T52 6.344 6.321 23 T43 5.629 5.659 30
由表2知，高程最大较差为△Hmax=30mm，平均较差为△H=20mm，以四等水准值为高程真值，按双观测值之差求高程中误差：
从上表来看，RTK测量既可以实时提供点位坐标和高程，又可实时知道测量点位精度，能够较大地提高工作效率。这说明RTK技术能满足《城市测量规范》中最弱点的点位中误差（相对于起算点）不大于±50mm的要求。如果四等水准网高程中误差取±20mm，RTK高程测量的中误差采用其预设精度±20mm，则利用误差传播定律可以得到高程较差理论中误差为±28mm，高程较差允许误差为±56mm。可见求得的高程较差中误差小于高程较差理论中误差，完全能够满足测量的需要。测量成果是可靠的。
4、提高GPS-RTK技术精度的对策
4.1 如果基准站的坐标精度低，则所得到的3维坐标精度也低，因此在实际工作中应该选择D级以上精度的已知点作为基准站。
4.2 坐标参数的选择对所测成果的精度影响很大。GPS采用WGS-84坐标系，而且全部计算都在此坐标系内进行，处理后的首批结果是WGS一84坐标。但是用户需要的是国家格网坐标或地方坐标，如北京54平面坐标、西安80平面坐标、某地城市坐标，为此必须将WGS-84坐标转换为北京54平面坐标或西安80平面坐标或当地坐标，然后再将其投影到高斯平面上。因此坐标转换精度也是一个相当重要的问题，实际工作中选择用已知公共点求转换参数，它的精度不仅与所选点的位置和数量有关，还与所选点的坐标精度密切相关，因此在选择公共点时应该对测区范围内的已知点进行筛选。
4.3 基准站应选择在地域宽阔、尽量远离无线电干扰源、大面积水域等的地方。
4.4 GPS系统本身的影响因素包括GPS卫星星数、卫星图形、大气状况等。为此应做好星历预报工作，卫星条件不好时，作些辅助工作（基站转移等）。
4.5 严格规范操作，减少人为因素对测量精度影响。RTK实践证明，观测者的专业水平和经验对成果的精度和可靠性影响很大，例如：对中误差、测量天线高或输入基准站坐标的任何误差，都将影响测出的全部坐标。观测者必须垂直握住测杆，使其位于测点的铅垂线上，建议流动站采用三脚架基座对中整平。观测者也应认真检校RTK设备，三脚基座和流动站测杆上的水准器必须检查校正，以免除任何系统误差对观测值的影响。
4.6 为了消除偶然噪声，提高RTK测量的精度和可靠性，增加观测的历元数并进行重复测量也是必要的。
4.7 如果要采用RTK高程就必须做到：①求转换参数时在测区外围要有一定数量的控制点并联测四等水准高程，所选公共点不要离测区太远，并均匀分布在测区；②要在不同时段（或不同基站）分别观测，以检测其测量粗差，并进行一定数量的已知点检验。
5、结论
总之，GPS RTK技术具有定位精度高，可以达到厘米级精度，且不累计传点误差，观测时间短并可实时提供3维坐标，操作简单方便，同时减轻劳动强度等特点，在测量中可广泛应用。