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【摘 要】文章叙述了RTK技术的原理及测量方法，介绍了应用GPS RTK技术求解WGS-84与北京54坐标间转换参数的方法与过程，探讨RTK技术在工程测量中的应用。
【关键词】RTK转换参数；工程
近年来，GPS技术被广泛应用于测绘领域，由于它高精度，全天候，操作简便，无需相互通视的起始点等优点，对传统的控制测量技术是一次重大的更新，特别是RTK（Real Time Kinematic）技术的出现与成熟运用，更是把静态GPS技术向前推进了一大步，它是GPS测量技术与数据传输技术相结合的组合系统，除了有静态GPS技术的优点外，更具有观测时间短、操作简便，容易使用，数据处理能力强、实时显示三维坐标及高精度等特点，使其在城市基础测绘、规划放线、矿山地质测量及地籍测量中得到了广泛的运用。
一、RTK转换参数的确定
（一）RTK 的测量原理及四种测量方法
RTK技术，是以WGS-84坐标为基础的全球通用的一种动态测量技术，是全球卫星导航定位技术（GPS）与数据通信技术相结合的实时动态差分定位技术，采用了载波相位动态实时差分的方法，能够在野外实时地提供测点在指定坐标系中三维定位结果，并达到厘米级的精度，所需时间不到一分钟。RTK分为基准站和移动站，在RKT作业模式下，基准站通过无线电电台将基准站接收到的实时观测数据及已知数据传输给移动站的接收机。移动站通过无线电接收设备接收来自基准站的数据，并且采集GPS观测数据，在系统内组成差分观测值进行实时处理，通过坐标转换将观测得到的地心坐标转换为指定坐标系中的平面坐标X、Y和海拔高H，精度可达到厘米级，通常基准站与用户站距离可达20km。但由于信号受到建筑物和其它方面的影响，通常工程测量中基准站与用户站之间的距离一般不超过10—15km。因而在大范围的测区，基准站不能固定在某一个点上，它根据用户站的需要，在测区均匀布设几个架设基准站的控制点。
RTK的测量方法根据需要通常有4种方法：第1种是“无投影无转换”，就是直接用接收机在基准站和用户站接收WGS-84坐标，测后利用“点校正”方法处理，求得地方坐标。这种方法至少需要在4个已知点上测量并进行点校正，使用起来很不方便；第2种方法是“从库中提取”，该方法实际上是WGS-84坐标到北京54坐标的一种转换形式，适合野外工程测量；第3种方法是“输入比例因子”，该方法更不适合城市规划测量，也适合野外工程测量。第4种方法是“键入参数”，该方法是在一个地区均匀合理地利用5个以上已知的控制点（已知的控制点越多，精度越高），利用静态观测的方法，对数据进行基线处理，无约束平差，求得各点的WGS-84坐标，再把WGS-84坐标及54坐标键入到手薄里，进行“点校正”，即可求得一套参数。然后把基准站架设到测区内任何一个控制点上，键入该点的54坐标，检核一个已知点后，用户站便可测量，测出的坐标即是该点的54坐标。通过试验和实际应用，我们认为第4种方法是比较可行的。
（二）矿区概况
矿区位于某县县城202°方向直距10km一带。矿区面积13.85km2，由下列六个拐点圈定：拐点坐标见表1-1。
矿区位于山西省西部吕梁山区，为黄土侵蚀区，地貌切割较剧烈，地形较陡，V形冲沟发育，基岩出露很少，多被第四系、第三系的黄土、红土覆盖，覆盖面积占96%以上，植被不发育。区内水系属于黄河流域岚河水系，区内河谷常年干涸无水，只有在夏季洪水期山洪暴发泄入岚河。矿区内地形南高北低，海拔最高标高位于矿区东南部山顶为1650m，最低标高位于矿区西北部河沟为1250m，最大相对高差为400m。
本区属暖温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温8℃左右，极端最低气温-30.5℃，最高气温36.4℃。
为了满足该地区物探点、钻孔放样和测图等需要，求出本地区RTK的转换参数意义重大。
（三）转换参数的求解过程
根据以上原理，我们首先在测区范围内布设12个控制点，控制网布设完成后，我们应用6台套中海达HD-8200接收机进行静态观测。把12个点分成两组，每组观测两个时段，每时段60min，中间间隔10min，采用边连接方式，以一基线边作为两组的公共边，进行数据采集。内业平差采用中海达平差软件进行，剔除个别不利因素影响的基线，进行自由平差及三维约束平差，求得该网的北京54坐标及WGS-84坐标。求得最大点位中误差为±0.019m，边长最大相对中误差为1/100178，各项指标满足《全球定位系统测量规范》要求。然后我们把这两套坐标键入Q系列手薄中，进行“点校正”。校正完后最大水平残差为±0.043m，最大垂直残差±0.038m，然后开始“应用”，求得该测区一套WGS-84坐标与矿区北京54坐标的转换参数。
（四）参数可靠性的检验
求出WGS-84坐标与矿区北京54坐标的转换参数后，基准站就可以架设在矿区的任何一个控制点上，配置好基站，检核一个已知点后，用户站在能接收到信号的前提下，在矿区内可任意测量。为了使矿区内的控制点接收信号方便，我们将基准站架设在矿区中间的N010点上，用户站在已知点上检核。测区内已有三维坐标的N005、N004的两点也在检核之列。经过检验与已知坐标相比较，得出以下差值。
检核点与已知点的比较：
最大点位中误差：±0.047m，最小点位中误差：±0.015m，最大高程误差：±0.033m，最小高程误差：±0.001m。
这一结果说明，我们所求的转换参数是正确的，为今后对该矿区的任何位置进行测量，提供可靠的起算资料。
二、结语
（1）求得WGS-84坐标与矿区北京54的转换参数，可以方便地在该矿区或该矿区的某一区域进行动态测量，不受起始点和地形的限制，克服了许多用常规仪器和静态GPS观测带来的不利因素，从而大大地缩短观测时间，提高了工作效率。
（2）为了求得该矿区准确的参数，选用合理的控制点，不仅能覆盖该测区的所有范围，而且能方便地架设基准站。因此这些点一般选在：①交通便利、地势较高、视野开阔、周围障碍物的高度角小于10～15。的位置；② 能覆盖测区边缘，离开测区边缘小于lkm的位置；③离开高压铁塔、发射塔或强功率发射装置大于200m 的位置；④离开大面积水域200m 以上距离，以减弱多路径效应的影响；⑤ 均匀分布在测区内，能保证测区内任何位置离基准站距离小于10～15km 的位置；⑥ 与原来控制网的重合点不少于3个点，易联测高等级水准点，且控制点间构成的图形为闭合图形。
（3）在内业处理时，应剔除不合理的校正点。因为该测区唯一的参数，是由不少于5个校正点确定的，不合理的点，会使转换参数不准确，降低实时定位的精度。此外选取已知控制点时，应该多选几个点，假如有不合理的点，剔除以后仍然要保证校正点不低于5个。
（4）本次转换参数确定后，经过对控制点的检核，进一步证实了参数的正确性。由于该参数覆盖面积大，范围广，为该地区今后的物探点和钻孔的放样工作提供了很大的方便。
参考文献
[1] 乔仰文，赵长胜，谢宏全等.GPS卫星定位原理及其在测绘中的应用[M].北京：教育科学出版社，2000.
[2] 周海，夏介明.WGS-84坐标系和BJZ54坐标系的转换及DGPS测量[J].水运工程，1997（10）.
[3] 黎勇，袁建平，安宁.差分GPS基准站坐标系统转换误差分析[J].西北工业大学学报，1997（03）.
[4] 刘基余.GPS卫星导航定位原理与方法[M].北京：科学出版社，2003.
[5] 周忠谟，易杰军，周琪.GPS卫星测量原理与应用[M].测绘出版社，1999（06）.
【关键词】RTK转换参数；工程
近年来，GPS技术被广泛应用于测绘领域，由于它高精度，全天候，操作简便，无需相互通视的起始点等优点，对传统的控制测量技术是一次重大的更新，特别是RTK（Real Time Kinematic）技术的出现与成熟运用，更是把静态GPS技术向前推进了一大步，它是GPS测量技术与数据传输技术相结合的组合系统，除了有静态GPS技术的优点外，更具有观测时间短、操作简便，容易使用，数据处理能力强、实时显示三维坐标及高精度等特点，使其在城市基础测绘、规划放线、矿山地质测量及地籍测量中得到了广泛的运用。
一、RTK转换参数的确定
（一）RTK 的测量原理及四种测量方法
RTK技术，是以WGS-84坐标为基础的全球通用的一种动态测量技术，是全球卫星导航定位技术（GPS）与数据通信技术相结合的实时动态差分定位技术，采用了载波相位动态实时差分的方法，能够在野外实时地提供测点在指定坐标系中三维定位结果，并达到厘米级的精度，所需时间不到一分钟。RTK分为基准站和移动站，在RKT作业模式下，基准站通过无线电电台将基准站接收到的实时观测数据及已知数据传输给移动站的接收机。移动站通过无线电接收设备接收来自基准站的数据，并且采集GPS观测数据，在系统内组成差分观测值进行实时处理，通过坐标转换将观测得到的地心坐标转换为指定坐标系中的平面坐标X、Y和海拔高H，精度可达到厘米级，通常基准站与用户站距离可达20km。但由于信号受到建筑物和其它方面的影响，通常工程测量中基准站与用户站之间的距离一般不超过10—15km。因而在大范围的测区，基准站不能固定在某一个点上，它根据用户站的需要，在测区均匀布设几个架设基准站的控制点。
RTK的测量方法根据需要通常有4种方法：第1种是“无投影无转换”，就是直接用接收机在基准站和用户站接收WGS-84坐标，测后利用“点校正”方法处理，求得地方坐标。这种方法至少需要在4个已知点上测量并进行点校正，使用起来很不方便；第2种方法是“从库中提取”，该方法实际上是WGS-84坐标到北京54坐标的一种转换形式，适合野外工程测量；第3种方法是“输入比例因子”，该方法更不适合城市规划测量，也适合野外工程测量。第4种方法是“键入参数”，该方法是在一个地区均匀合理地利用5个以上已知的控制点（已知的控制点越多，精度越高），利用静态观测的方法，对数据进行基线处理，无约束平差，求得各点的WGS-84坐标，再把WGS-84坐标及54坐标键入到手薄里，进行“点校正”，即可求得一套参数。然后把基准站架设到测区内任何一个控制点上，键入该点的54坐标，检核一个已知点后，用户站便可测量，测出的坐标即是该点的54坐标。通过试验和实际应用，我们认为第4种方法是比较可行的。
（二）矿区概况
矿区位于某县县城202°方向直距10km一带。矿区面积13.85km2，由下列六个拐点圈定：拐点坐标见表1-1。
矿区位于山西省西部吕梁山区，为黄土侵蚀区，地貌切割较剧烈，地形较陡，V形冲沟发育，基岩出露很少，多被第四系、第三系的黄土、红土覆盖，覆盖面积占96%以上，植被不发育。区内水系属于黄河流域岚河水系，区内河谷常年干涸无水，只有在夏季洪水期山洪暴发泄入岚河。矿区内地形南高北低，海拔最高标高位于矿区东南部山顶为1650m，最低标高位于矿区西北部河沟为1250m，最大相对高差为400m。
本区属暖温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温8℃左右，极端最低气温-30.5℃，最高气温36.4℃。
为了满足该地区物探点、钻孔放样和测图等需要，求出本地区RTK的转换参数意义重大。
（三）转换参数的求解过程
根据以上原理，我们首先在测区范围内布设12个控制点，控制网布设完成后，我们应用6台套中海达HD-8200接收机进行静态观测。把12个点分成两组，每组观测两个时段，每时段60min，中间间隔10min，采用边连接方式，以一基线边作为两组的公共边，进行数据采集。内业平差采用中海达平差软件进行，剔除个别不利因素影响的基线，进行自由平差及三维约束平差，求得该网的北京54坐标及WGS-84坐标。求得最大点位中误差为±0.019m，边长最大相对中误差为1/100178，各项指标满足《全球定位系统测量规范》要求。然后我们把这两套坐标键入Q系列手薄中，进行“点校正”。校正完后最大水平残差为±0.043m，最大垂直残差±0.038m，然后开始“应用”，求得该测区一套WGS-84坐标与矿区北京54坐标的转换参数。
（四）参数可靠性的检验
求出WGS-84坐标与矿区北京54坐标的转换参数后，基准站就可以架设在矿区的任何一个控制点上，配置好基站，检核一个已知点后，用户站在能接收到信号的前提下，在矿区内可任意测量。为了使矿区内的控制点接收信号方便，我们将基准站架设在矿区中间的N010点上，用户站在已知点上检核。测区内已有三维坐标的N005、N004的两点也在检核之列。经过检验与已知坐标相比较，得出以下差值。
检核点与已知点的比较：
最大点位中误差：±0.047m，最小点位中误差：±0.015m，最大高程误差：±0.033m，最小高程误差：±0.001m。
这一结果说明，我们所求的转换参数是正确的，为今后对该矿区的任何位置进行测量，提供可靠的起算资料。
二、结语
（1）求得WGS-84坐标与矿区北京54的转换参数，可以方便地在该矿区或该矿区的某一区域进行动态测量，不受起始点和地形的限制，克服了许多用常规仪器和静态GPS观测带来的不利因素，从而大大地缩短观测时间，提高了工作效率。
（2）为了求得该矿区准确的参数，选用合理的控制点，不仅能覆盖该测区的所有范围，而且能方便地架设基准站。因此这些点一般选在：①交通便利、地势较高、视野开阔、周围障碍物的高度角小于10～15。的位置；② 能覆盖测区边缘，离开测区边缘小于lkm的位置；③离开高压铁塔、发射塔或强功率发射装置大于200m 的位置；④离开大面积水域200m 以上距离，以减弱多路径效应的影响；⑤ 均匀分布在测区内，能保证测区内任何位置离基准站距离小于10～15km 的位置；⑥ 与原来控制网的重合点不少于3个点，易联测高等级水准点，且控制点间构成的图形为闭合图形。
（3）在内业处理时，应剔除不合理的校正点。因为该测区唯一的参数，是由不少于5个校正点确定的，不合理的点，会使转换参数不准确，降低实时定位的精度。此外选取已知控制点时，应该多选几个点，假如有不合理的点，剔除以后仍然要保证校正点不低于5个。
（4）本次转换参数确定后，经过对控制点的检核，进一步证实了参数的正确性。由于该参数覆盖面积大，范围广，为该地区今后的物探点和钻孔的放样工作提供了很大的方便。
参考文献
[1] 乔仰文，赵长胜，谢宏全等.GPS卫星定位原理及其在测绘中的应用[M].北京：教育科学出版社，2000.
[2] 周海，夏介明.WGS-84坐标系和BJZ54坐标系的转换及DGPS测量[J].水运工程，1997（10）.
[3] 黎勇，袁建平，安宁.差分GPS基准站坐标系统转换误差分析[J].西北工业大学学报，1997（03）.
[4] 刘基余.GPS卫星导航定位原理与方法[M].北京：科学出版社，2003.
[5] 周忠谟，易杰军，周琪.GPS卫星测量原理与应用[M].测绘出版社，1999（06）.