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摘要：用GPS–RTK进行地形测图省时省工省力，大大提高了工作效率与测量精度。本文重点分析了GPS–RTK在地形测图应用中的优缺点和测量操作要点，并以实际工程为例介绍了了GPS–RTK在地形测图中的应用。
关键词：GPS–RTK；地形测图；优缺点
中图分类号：P25
一、GPS–RTK在地形测量中的优缺点
GPS-RTK测量技术主要是引用差分的方法将测量的误差降至最低，是一种高效的定位技术，需要同时利用两台以上的GPS接收机接受卫星信号，其中的一台的位置以已知的坐标点为基准站，另一台用来测量未知点的坐标，也就是我们所说的移动站，基准站和流动站同时接收卫星信号，基准站通过连接的电台对测站光标、伪距观测以及载波相位观测值等数据传递给流动站。流动站接收信息后与卫星信息进行实时差分平差处理，进而得到流动站的三维坐标以及观测精度的信息。其次，是对平面转核参数的计算，这需要至少联测两个平面坐标点，而对高程转换参数的求解，则需要联测三个高程点。为了提高底薪坐标的与当地坐标数据模型的拟合程度，提高待测点的精度，还需要联测尽可能多的已知点坐标，通常的转换方式有以下两种形式：①利用现有的已知的GPS控制网资料，将多个已知点的底薪坐标与相应的当地坐标输入到电子簿中，然后将基准站架设在已知电上进行实地的虚拟联测，进而计算出转换参数；②将基准站假设在已知点或者是未知点上，流动站依次测量各个已知点的地心坐标，然后将相对应得当地坐标的平面坐标与高程输入手簿中的数据进行校正，将残差比较大的已知点淘汰，进而可计算出两坐标系之间的转核参数。
（一）GPS–RTK在地形测量中的优点
1、作业效率高
在一般的地形地势下,高质量的RTK设站一次即可测完4km半径的测区,大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数,仅需一人操作,在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标。在个别高大建筑物或建筑稠密地区，GPS出现盲区，初始化时间长或失锁，影响碎部测量速度，可采用RTK增补图根导线点，配合全站仪测量碎部点的方法，从而快速地完成野外作业，也可以大大提高外业测图的工作效率，进而达到缩短工期，节约成本的目的。
2、定位精度高,数据安全可靠,没有误差积累
只要满足RTK的基本工作条件,在一定的作业半径范围内,RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。
3、降低了作业条件要求
RTK技术不要求两点间满足光学通视,只要求满足“电磁波通视”。因此,与传统测量相比,RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小。在城市空旷地区，建筑物不太稠密的住宅区和大马路上，RTK能快速地完成碎部测量作业。在夜间作业，比常规测量作业方法更具优越性。
4、自动化、集成化程度高,测绘功能强大
RTK可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统,无需人工干预便可自动实现多种测绘功能,使辅助测量工作极大减少,减少人为误差,保证了作业精度。
5、操作简便,容易使用,数据处理能力强
只要在设站时进行简单的设置,就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机和其他测量仪器通信。
（二）GPS–RTK在地形测量中的缺点
1、信号传输受对空通视环境影响
山区、林区、城镇密楼区等地作业时，GPS卫星信号被阻挡机会较多，信号强度低，卫星空间结构差，容易造成失锁，重新初始化困难甚至无法完成初始化，影响正常作业。
2、受高程异常问题影响
RTK作业模式要求高程的转换必须精确，但我国现有的高程异常分布图在有些地区，尤其是山区，存在较大误差，在有些地区还是空白，这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得比较困难，精度也不均匀，影响RTK的高程测量精度。
二、GPS–RTK在地形测量中的測量要点
（一）基准点位置的选择
选择基准站，除了要考虑点位的稳固、方便架设参考站等因素以外,还要考虑参考站上方应无卫星信号的遮挡及影响数据链的无线电干扰。因为基准站上的卫星遮挡和无线电干扰,将直接影响到所有流动站的测量。另外，RTK基准站还应有准确的WGS-84地心坐标，GPS动态基线的起算点在地心坐标系中的误差将引起流动站坐标的平移和基线向量分量跳变化。可以采取以下两种方法获得参考站的坐标:第一种，直接测量法,即连续单点定位观测2~3h；第二种，联测国家GPSA、B级网。
（二）观测时间要求
一般中午时分不宜进行RTK测量,测量效率很低，所以要早出工,晚收工，利用良好时段进行RTK测量，不仅效率快，而且精度高。
（三）机内精度要求
除主体设备要定期送检、升级外，对电台、电源、电缆等一些重要配件应加强保养、维修，尤其是出现精度不稳定、粗差频率升高或作用半径大幅缩短等异常情况时，应特别引起注意,这时不可勉强作业。
（四）不可盲目相信标称精度
由于不同型号GPS接收机的性能差异、不同区域的环境差异、不同时段的信号差异等因素影响，RTK技术及精度指标必然不会完全相同。厂家提供的有关指标值或其它单位、其它型号RTK技术应用中的经验或数据，只供作业中参考,不宜套用。
（五）解决盲点
如果导致盲点的主要原因是数据链信号接收问题，首先可提高基准站和流动站天线的架设高度，流动站天线可采用长垂准杆架设以保证成果精度。若不行再考虑搬站，如果盲点地区主要原因是接收卫星状况不良，则应该在盲点周围加测图根控制点,以便用全站仪补测。
（六）图根控制测量
用GPS-RTK做图根控制测量时，最好用对点器。若用对中杆，除要仔细检查校正对中杆上的水准器外，还须有三角支架支撑，手扶持对中杆进行对中很难达到精度要求。利用GPS-RTK进行控制测量所作的图根控制点，两点间最好通视（形成可以通视的点组），以方便全站仪及其他仪器的联测。一般情况下，每个控制点最好在不同时间段观测两次取其均值作为结果，两次观测值的较差不宜超过3cm。若在有遮挡地区作业时，不可勉强作业。由于GPS信号不好，观测结果很不可靠，要十分注意检核，或者配合全站仪进行测量。
三、GPS--RTK的具体应用
（一）GPS--RTK在工程测量中的具体应用
某煤矿位于常宁市三角镇边，直线距离约22km。测区内大部分是沙丘地，高低起伏不平。通视条件差，首先在测区布设E级静态GPs点10个，即D1、 D2、D3、、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10，并联测2个水准高程点作为收集控制在GPS --RTK测量中，先在测区相对制高点 D1点附近架设基站。再分别测量了测区周围的D级静态GPS控制点DS53、DS40、DS55、DS56的84座标。以此求得该测区的转换参数。通过查看其尺度比为1，000001086，说明这4个已知点的匹配性满足要求。
在地形测量中，野外数据的采集是地形测量的重要环节，直接关系地形测量的效率和质量。使用RTK技术，只需在测区或在测区附近选一个视野开阔的控制点作为基准站安置好GPS接收机，用一个或多个流动站同时进行数据采集，省去了布置图根控制点和频繁搬动测站的时间,也为作业顺序调整提供了可能.在本工程测量中，RTK的优越性得到了充分体现，由于测区到处是沙丘，地形很相似，容易造成漏测和重复测量，利用RTK的参考线功能，把测区的一边作为参考线，每一个测站每次控制相对边线20m距离的范围，这样无论是山顶还是洼地，都可以一次性测完。这个工程采用3个流动站来采集数据，一星期完成了以往半个月的工程，并且人力减少一半。
重合点成果检核：在此工程中还对GPS RTK和静态E级GPS控制点进行测量重合点测量 重合点精度比较如表1所示。精度完全符合《工程测量规范》 的要求。碎部点测量成果检核：在测区 控制点上，用RTK和全站仪极坐标同时观测碎部点，进行了坐标比较，RTK与极坐标法观测坐标比较如表2所示由表2可知：△x最大值为37mm，△Y 最大值为39mm，△H最大值为43mm， 精度完全符合《工程测量规范》的要求。
（二）RTK在数字测图中的应用
利用RTK快速定位和实时得到坐标结果的特点，可以进行地形的碎部测量来代替常规的数字测图。以1台GPS基准站，另一台或几台移动的GPS接收机分别开始进行碎部点测量。地形点的测量可以在数据采集的功能下进行，也可以根据现场地形的实际情况进行测量设定，在测量管道中心线或道路边线时可以设定按距离进行采集，距离可以人为设定；在匀速运动测量的过程中，可以设定按时间采集，时间间隔也可人为设定。采集完将数据格式转换为“点号，东坐标，北坐标，高程”形式，保存到硬盘，使用Cass软件经过成图处理，生成数字化地形图。
地形点的采集可以单人作業，在建筑区内较为开阔的区域进行数据采集，发现RTK的采点速度相当快，由于初始化速度快(小于30s)，并且在线运动过程中不失锁，每个碎部点采集时间不超过2s(含点位代码输人)，因此，采点速度几乎等于走路的速度，可以充分发挥RTK
快速高精度定位的优势。也可以在作业中采用RTK测量模式的优势，准确快速地建立图根控制点，在图根控制点上由全站仪配合电子手簿进行碎部点的数据采集。该法不像常规图根导线测量那么烦琐，受地形的限制，也不用支仪器设站，从而减少了因多次设站带来的测量累计误差，提高了全站仪碎部点采点的点位绝对精度，使地形测量方便快捷，大大提高了地形测量的工作效率。在地形图、地籍图等的测量应用中，均取得了很好的效果。
结束语
GPS-RTK实时动态测量技术改变了传统的测量模式，能够实时提供厘米级定位精度，降低劳动强度，提高作业效率。随着技术不断发展、成熟和先进作业方式出现，GPS-RTK技术必将在地形测量中得到更加广泛的应用。
参考文献
[1]魏磊.GPS-RTK技术在城镇地籍测量中的应用[J].中国科技信息.2008(15)
[2]令狐义强.GPS-RTK技术在城市地籍测量中的应用[J].测绘与空间地理信息.2011(03)
[3]戴洪宝;孟鲁闽;贺园园.GPS-RTK技术在地籍测量上的应用[J].科技信息.2010(07)
[4]杨剑华.RTK技术在城市测量中的应用[J].矿山测量.2011(01)
[5]黄杰云.RTK测量技术在城市测量中的应用与优势分析[J].测绘与空间地理信息. 2011(03)
[6]薛国坤.GPS RTK技术在城市测量中的实践和认识[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2009(11)
[7]王子凡,邓连利.GPS—RTK技术在工程测量应用中的优劣简析[j].西部探矿工程.2011(01).
[8]刘琦.GPS–RTK在地形测图中的应用探讨[j].城市建设理论研究（电子版）,2013(10).
关键词：GPS–RTK；地形测图；优缺点
中图分类号：P25
一、GPS–RTK在地形测量中的优缺点
GPS-RTK测量技术主要是引用差分的方法将测量的误差降至最低，是一种高效的定位技术，需要同时利用两台以上的GPS接收机接受卫星信号，其中的一台的位置以已知的坐标点为基准站，另一台用来测量未知点的坐标，也就是我们所说的移动站，基准站和流动站同时接收卫星信号，基准站通过连接的电台对测站光标、伪距观测以及载波相位观测值等数据传递给流动站。流动站接收信息后与卫星信息进行实时差分平差处理，进而得到流动站的三维坐标以及观测精度的信息。其次，是对平面转核参数的计算，这需要至少联测两个平面坐标点，而对高程转换参数的求解，则需要联测三个高程点。为了提高底薪坐标的与当地坐标数据模型的拟合程度，提高待测点的精度，还需要联测尽可能多的已知点坐标，通常的转换方式有以下两种形式：①利用现有的已知的GPS控制网资料，将多个已知点的底薪坐标与相应的当地坐标输入到电子簿中，然后将基准站架设在已知电上进行实地的虚拟联测，进而计算出转换参数；②将基准站假设在已知点或者是未知点上，流动站依次测量各个已知点的地心坐标，然后将相对应得当地坐标的平面坐标与高程输入手簿中的数据进行校正，将残差比较大的已知点淘汰，进而可计算出两坐标系之间的转核参数。
（一）GPS–RTK在地形测量中的优点
1、作业效率高
在一般的地形地势下,高质量的RTK设站一次即可测完4km半径的测区,大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数,仅需一人操作,在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标。在个别高大建筑物或建筑稠密地区，GPS出现盲区，初始化时间长或失锁，影响碎部测量速度，可采用RTK增补图根导线点，配合全站仪测量碎部点的方法，从而快速地完成野外作业，也可以大大提高外业测图的工作效率，进而达到缩短工期，节约成本的目的。
2、定位精度高,数据安全可靠,没有误差积累
只要满足RTK的基本工作条件,在一定的作业半径范围内,RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。
3、降低了作业条件要求
RTK技术不要求两点间满足光学通视,只要求满足“电磁波通视”。因此,与传统测量相比,RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小。在城市空旷地区，建筑物不太稠密的住宅区和大马路上，RTK能快速地完成碎部测量作业。在夜间作业，比常规测量作业方法更具优越性。
4、自动化、集成化程度高,测绘功能强大
RTK可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统,无需人工干预便可自动实现多种测绘功能,使辅助测量工作极大减少,减少人为误差,保证了作业精度。
5、操作简便,容易使用,数据处理能力强
只要在设站时进行简单的设置,就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机和其他测量仪器通信。
（二）GPS–RTK在地形测量中的缺点
1、信号传输受对空通视环境影响
山区、林区、城镇密楼区等地作业时，GPS卫星信号被阻挡机会较多，信号强度低，卫星空间结构差，容易造成失锁，重新初始化困难甚至无法完成初始化，影响正常作业。
2、受高程异常问题影响
RTK作业模式要求高程的转换必须精确，但我国现有的高程异常分布图在有些地区，尤其是山区，存在较大误差，在有些地区还是空白，这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得比较困难，精度也不均匀，影响RTK的高程测量精度。
二、GPS–RTK在地形测量中的測量要点
（一）基准点位置的选择
选择基准站，除了要考虑点位的稳固、方便架设参考站等因素以外,还要考虑参考站上方应无卫星信号的遮挡及影响数据链的无线电干扰。因为基准站上的卫星遮挡和无线电干扰,将直接影响到所有流动站的测量。另外，RTK基准站还应有准确的WGS-84地心坐标，GPS动态基线的起算点在地心坐标系中的误差将引起流动站坐标的平移和基线向量分量跳变化。可以采取以下两种方法获得参考站的坐标:第一种，直接测量法,即连续单点定位观测2~3h；第二种，联测国家GPSA、B级网。
（二）观测时间要求
一般中午时分不宜进行RTK测量,测量效率很低，所以要早出工,晚收工，利用良好时段进行RTK测量，不仅效率快，而且精度高。
（三）机内精度要求
除主体设备要定期送检、升级外，对电台、电源、电缆等一些重要配件应加强保养、维修，尤其是出现精度不稳定、粗差频率升高或作用半径大幅缩短等异常情况时，应特别引起注意,这时不可勉强作业。
（四）不可盲目相信标称精度
由于不同型号GPS接收机的性能差异、不同区域的环境差异、不同时段的信号差异等因素影响，RTK技术及精度指标必然不会完全相同。厂家提供的有关指标值或其它单位、其它型号RTK技术应用中的经验或数据，只供作业中参考,不宜套用。
（五）解决盲点
如果导致盲点的主要原因是数据链信号接收问题，首先可提高基准站和流动站天线的架设高度，流动站天线可采用长垂准杆架设以保证成果精度。若不行再考虑搬站，如果盲点地区主要原因是接收卫星状况不良，则应该在盲点周围加测图根控制点,以便用全站仪补测。
（六）图根控制测量
用GPS-RTK做图根控制测量时，最好用对点器。若用对中杆，除要仔细检查校正对中杆上的水准器外，还须有三角支架支撑，手扶持对中杆进行对中很难达到精度要求。利用GPS-RTK进行控制测量所作的图根控制点，两点间最好通视（形成可以通视的点组），以方便全站仪及其他仪器的联测。一般情况下，每个控制点最好在不同时间段观测两次取其均值作为结果，两次观测值的较差不宜超过3cm。若在有遮挡地区作业时，不可勉强作业。由于GPS信号不好，观测结果很不可靠，要十分注意检核，或者配合全站仪进行测量。
三、GPS--RTK的具体应用
（一）GPS--RTK在工程测量中的具体应用
某煤矿位于常宁市三角镇边，直线距离约22km。测区内大部分是沙丘地，高低起伏不平。通视条件差，首先在测区布设E级静态GPs点10个，即D1、 D2、D3、、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10，并联测2个水准高程点作为收集控制在GPS --RTK测量中，先在测区相对制高点 D1点附近架设基站。再分别测量了测区周围的D级静态GPS控制点DS53、DS40、DS55、DS56的84座标。以此求得该测区的转换参数。通过查看其尺度比为1，000001086，说明这4个已知点的匹配性满足要求。
在地形测量中，野外数据的采集是地形测量的重要环节，直接关系地形测量的效率和质量。使用RTK技术，只需在测区或在测区附近选一个视野开阔的控制点作为基准站安置好GPS接收机，用一个或多个流动站同时进行数据采集，省去了布置图根控制点和频繁搬动测站的时间,也为作业顺序调整提供了可能.在本工程测量中，RTK的优越性得到了充分体现，由于测区到处是沙丘，地形很相似，容易造成漏测和重复测量，利用RTK的参考线功能，把测区的一边作为参考线，每一个测站每次控制相对边线20m距离的范围，这样无论是山顶还是洼地，都可以一次性测完。这个工程采用3个流动站来采集数据，一星期完成了以往半个月的工程，并且人力减少一半。
重合点成果检核：在此工程中还对GPS RTK和静态E级GPS控制点进行测量重合点测量 重合点精度比较如表1所示。精度完全符合《工程测量规范》 的要求。碎部点测量成果检核：在测区 控制点上，用RTK和全站仪极坐标同时观测碎部点，进行了坐标比较，RTK与极坐标法观测坐标比较如表2所示由表2可知：△x最大值为37mm，△Y 最大值为39mm，△H最大值为43mm， 精度完全符合《工程测量规范》的要求。
（二）RTK在数字测图中的应用
利用RTK快速定位和实时得到坐标结果的特点，可以进行地形的碎部测量来代替常规的数字测图。以1台GPS基准站，另一台或几台移动的GPS接收机分别开始进行碎部点测量。地形点的测量可以在数据采集的功能下进行，也可以根据现场地形的实际情况进行测量设定，在测量管道中心线或道路边线时可以设定按距离进行采集，距离可以人为设定；在匀速运动测量的过程中，可以设定按时间采集，时间间隔也可人为设定。采集完将数据格式转换为“点号，东坐标，北坐标，高程”形式，保存到硬盘，使用Cass软件经过成图处理，生成数字化地形图。
地形点的采集可以单人作業，在建筑区内较为开阔的区域进行数据采集，发现RTK的采点速度相当快，由于初始化速度快(小于30s)，并且在线运动过程中不失锁，每个碎部点采集时间不超过2s(含点位代码输人)，因此，采点速度几乎等于走路的速度，可以充分发挥RTK
快速高精度定位的优势。也可以在作业中采用RTK测量模式的优势，准确快速地建立图根控制点，在图根控制点上由全站仪配合电子手簿进行碎部点的数据采集。该法不像常规图根导线测量那么烦琐，受地形的限制，也不用支仪器设站，从而减少了因多次设站带来的测量累计误差，提高了全站仪碎部点采点的点位绝对精度，使地形测量方便快捷，大大提高了地形测量的工作效率。在地形图、地籍图等的测量应用中，均取得了很好的效果。
结束语
GPS-RTK实时动态测量技术改变了传统的测量模式，能够实时提供厘米级定位精度，降低劳动强度，提高作业效率。随着技术不断发展、成熟和先进作业方式出现，GPS-RTK技术必将在地形测量中得到更加广泛的应用。
参考文献
[1]魏磊.GPS-RTK技术在城镇地籍测量中的应用[J].中国科技信息.2008(15)
[2]令狐义强.GPS-RTK技术在城市地籍测量中的应用[J].测绘与空间地理信息.2011(03)
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[6]薛国坤.GPS RTK技术在城市测量中的实践和认识[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2009(11)
[7]王子凡,邓连利.GPS—RTK技术在工程测量应用中的优劣简析[j].西部探矿工程.2011(01).
[8]刘琦.GPS–RTK在地形测图中的应用探讨[j].城市建设理论研究（电子版）,2013(10).