论文部分内容阅读
摘要：RTK技术的使用不仅很大程度上提高了工作效率，而且减少了参加人员的数量。文章分析应用RTK技术高层测量时易产生的问题，并探讨应用RTK时的注意事项。
关键词：RTK技术；高层测量；水准点
RTK（RealTime Kinematic）技术属于载波相位差分技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。它又分为修正法和差分法。修正法是将基准站的载波相位修正值发送给移动站，改正移动站接受到的载波相位，再解求坐标，也称准RTK。差分法是将基准站采集到的载波相位发送给移动站，进行求差，解算坐标，也称真正的RTK。RTK技术是应用工程测量领域的一项重大技术革命，其应用及开发的前景十分广阔。尤其是RTK定位技术，在高程测量中蕴含着很大的技术潜力。笔者根据实践经验，探讨了RTK技术应用于高程测量时应该注意的一些问题。
1应用RTK技术测量时易产生的问题分析
1.1应用RTK技术测量时存在的问题
在采用RTK方式进行测量时，要求出坐标转换参数。一般是在RTK作业前，先在测区布设一定数量的静态GPS控制点，将其与地方坐标系的控制点联测，以便同时获取GPS点的WGS-84坐标系统坐标和地方坐标系统坐标。然后，利用后处理软件或GPS控制器内置的实时处理软件，求解坐标转换参数，这也就是通常说的点校正。点校正精度的高低直接影响测量的结果，有时候可能是测量精度不够高，也可能是结果不正确。所以，进行点校正时，选择合理的控制点是很关键的。
例如，在某工程中，使用TOPCON HIPER PRO型双频GPS进行测量，首先选择了4个高等级的控制点做点校正，平面最大残差为2.7 cm，高程最大残差为3.1 cm。从表面看，这样的精度对测量1：1 000的地形图来说，应该是完全满足要求的。但是，在使用全站仪检核时，却发现平面一致，而距基准站400m处的测量点高程与全站仪的测量结果差0.7 m；在距基准站3 km的地方测量，平面相差很小，而高程相差3.0 m。显然，高程精度不能满足规范要求。
1.2问题产生的原因分析
为了找出其中的原因，采用2台南方型双频GPS进行测量，结果与TOPCON HIPER PRO型双频GPS测量的结果完全一致，检查仪器参数的输入，也是正确的。这说明仪器和测量方法没有问题，只能是其他原因导致测量高程的失真。在确定了仪器和测量方法没有问题后，对参加点校正的测量控制点的位置和高程复测资料进行分析，最后认为，产生高程失真的主要原因是：（1）选择做点校正的4个控制点网形不好。4个控制点均是沿大堤布设的，基本上在一条直线上。（2）4个控制点之间的高程内符合精度不高。
1.3解决问题方法
一般来说，做点校正的控制点应该包围整个测区，但是对于港口和航道的测区来说，由于基本在江边或者海边，在工程中很难满足这一条件。解决此类问题，可以采用高程联测或增加水准点的方法。
（1）高程联测。由于已知控制点的约束，只能采用较少（一般为4个）的控制点做点校正。按四等水准精度，从其他高等级水准點上接测到做点校正的测量控制点上，然后利用复测高程的测量控制点重新做点校正。其效果较好。在某项目中，就是按此方法做点校正的，其结果是：平面的最大残差为2.7 cm，高程的最大残差为0.7 cm。利用RTK方法测量，测出基准站距400 m处的测点与全站仪测量的高程结果相差1.7 cm，距基准站3 km处的测点高程相差3.1 cm。按照不同方式的比测结果，RTK测量高程在点校正高程残差是厘米级时，其RTK高程测量能够满足地形测量精度要求。
（2）增加水准点。在测区边沿再增加2个水准点，使测区在这两点和已知点的包围中。把这两点的高程加到点校正中，就可以保证测区内测量的精度，不会导致点校正的最大残差过大，保证整个测区的高程测量精度。
2应用RTK时的注意事项
2.1观测卫星的图形强度要高
在进行坐标解算时，所采用的卫星数越多，分布越均匀，则PDOP值越大，RTK的精确性和可靠性越高，且初始化的时间也越短。一般睛况下，只有在接收卫星数保持5颗以上且PDOP>6时，才能进行RTK测量。
2.2作业员的责任心要强
作业员的专业水平、经验和责任心对RTK成果的精确性和可靠性有着重要的影响。作业时，接收机的对中、整平、天线高的量取，输入的已知点坐标，坐标转换参数及天线高等的任何误差，都将影响RTK测量的全部坐标。因此，要求作业员必须具有强烈的责任心，认真严格地按规程操作。另外，对仪器基座和测杆上的水准器等，必须定期进行严格校正，以避免系统误差的影响。
2.3观测成果要注意复核
RTK测量具有显著的实时、快捷等优点，但其初始化（整周模糊值）的置信度通常为95%～99%，且作业中缺乏检核条件，个别点可能会出现粗差。因此，为了保证RTK的实测精度和可靠性，作业中必须注重成果的复核。成果的复核分为作业前复核和作业中复核。作业前复核是指在RTK作业前，先在已知点上检测，当新测坐标与已知坐标的差值符合要求时，才能进行RTK测量。作业中复核一般是指在作业中，采用不同起算点测定部分重合点，或在同一点上采用两次观测法（失锁或关机）观测。
2.4采取一定的措施保证测量精度
用RTK方法进行控制测量时，应采取一定的措施保证测量精度。现行测量规范（如《城市测量范围》、《地质矿产勘查测量规范》等）规定，一、二级导线的点位中误差（相当于起算点）不大于±5 cm，而常用GPS接收机进行RTK测量的标准精度为1 cm+1 ppm，所以，一、二级导线控制点完全可以采用RTK方法施测。
使用RTK方法测定的坐标可以是观测一个历元的结果，也可以是几个历元的平均值。对于纯动态定位而言，只能取一个历元的观测值。在一般的RTK测量中，通常是取几个历元的平均值，以消除偶然噪声，提高定位精度。当用RTK方法进行控制测量时，为了保证测量成果的精确、可靠，宜采用多历元的观测结果。同时，观测时应使用三脚架固定移动站的天线，进行严格的对中、整平，并远离各种强电磁干扰源和大面积的信号反射物。
3结语
RTK技术的使用不仅很大程度上提高了工作效率，而且减少了参加人员的数量。在使用RTK技术进行地形测量时，平面精度在技术上已经很成熟，对高程精度，在使用过程中要高度重视并加以控制。同时，应尽可能的使做点校正的控制点包围整个测区，如果受条件限制，一定要复测高程，或者增加水准点后再做点校正。
关键词：RTK技术；高层测量；水准点
RTK（RealTime Kinematic）技术属于载波相位差分技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。它又分为修正法和差分法。修正法是将基准站的载波相位修正值发送给移动站，改正移动站接受到的载波相位，再解求坐标，也称准RTK。差分法是将基准站采集到的载波相位发送给移动站，进行求差，解算坐标，也称真正的RTK。RTK技术是应用工程测量领域的一项重大技术革命，其应用及开发的前景十分广阔。尤其是RTK定位技术，在高程测量中蕴含着很大的技术潜力。笔者根据实践经验，探讨了RTK技术应用于高程测量时应该注意的一些问题。
1应用RTK技术测量时易产生的问题分析
1.1应用RTK技术测量时存在的问题
在采用RTK方式进行测量时，要求出坐标转换参数。一般是在RTK作业前，先在测区布设一定数量的静态GPS控制点，将其与地方坐标系的控制点联测，以便同时获取GPS点的WGS-84坐标系统坐标和地方坐标系统坐标。然后，利用后处理软件或GPS控制器内置的实时处理软件，求解坐标转换参数，这也就是通常说的点校正。点校正精度的高低直接影响测量的结果，有时候可能是测量精度不够高，也可能是结果不正确。所以，进行点校正时，选择合理的控制点是很关键的。
例如，在某工程中，使用TOPCON HIPER PRO型双频GPS进行测量，首先选择了4个高等级的控制点做点校正，平面最大残差为2.7 cm，高程最大残差为3.1 cm。从表面看，这样的精度对测量1：1 000的地形图来说，应该是完全满足要求的。但是，在使用全站仪检核时，却发现平面一致，而距基准站400m处的测量点高程与全站仪的测量结果差0.7 m；在距基准站3 km的地方测量，平面相差很小，而高程相差3.0 m。显然，高程精度不能满足规范要求。
1.2问题产生的原因分析
为了找出其中的原因，采用2台南方型双频GPS进行测量，结果与TOPCON HIPER PRO型双频GPS测量的结果完全一致，检查仪器参数的输入，也是正确的。这说明仪器和测量方法没有问题，只能是其他原因导致测量高程的失真。在确定了仪器和测量方法没有问题后，对参加点校正的测量控制点的位置和高程复测资料进行分析，最后认为，产生高程失真的主要原因是：（1）选择做点校正的4个控制点网形不好。4个控制点均是沿大堤布设的，基本上在一条直线上。（2）4个控制点之间的高程内符合精度不高。
1.3解决问题方法
一般来说，做点校正的控制点应该包围整个测区，但是对于港口和航道的测区来说，由于基本在江边或者海边，在工程中很难满足这一条件。解决此类问题，可以采用高程联测或增加水准点的方法。
（1）高程联测。由于已知控制点的约束，只能采用较少（一般为4个）的控制点做点校正。按四等水准精度，从其他高等级水准點上接测到做点校正的测量控制点上，然后利用复测高程的测量控制点重新做点校正。其效果较好。在某项目中，就是按此方法做点校正的，其结果是：平面的最大残差为2.7 cm，高程的最大残差为0.7 cm。利用RTK方法测量，测出基准站距400 m处的测点与全站仪测量的高程结果相差1.7 cm，距基准站3 km处的测点高程相差3.1 cm。按照不同方式的比测结果，RTK测量高程在点校正高程残差是厘米级时，其RTK高程测量能够满足地形测量精度要求。
（2）增加水准点。在测区边沿再增加2个水准点，使测区在这两点和已知点的包围中。把这两点的高程加到点校正中，就可以保证测区内测量的精度，不会导致点校正的最大残差过大，保证整个测区的高程测量精度。
2应用RTK时的注意事项
2.1观测卫星的图形强度要高
在进行坐标解算时，所采用的卫星数越多，分布越均匀，则PDOP值越大，RTK的精确性和可靠性越高，且初始化的时间也越短。一般睛况下，只有在接收卫星数保持5颗以上且PDOP>6时，才能进行RTK测量。
2.2作业员的责任心要强
作业员的专业水平、经验和责任心对RTK成果的精确性和可靠性有着重要的影响。作业时，接收机的对中、整平、天线高的量取，输入的已知点坐标，坐标转换参数及天线高等的任何误差，都将影响RTK测量的全部坐标。因此，要求作业员必须具有强烈的责任心，认真严格地按规程操作。另外，对仪器基座和测杆上的水准器等，必须定期进行严格校正，以避免系统误差的影响。
2.3观测成果要注意复核
RTK测量具有显著的实时、快捷等优点，但其初始化（整周模糊值）的置信度通常为95%～99%，且作业中缺乏检核条件，个别点可能会出现粗差。因此，为了保证RTK的实测精度和可靠性，作业中必须注重成果的复核。成果的复核分为作业前复核和作业中复核。作业前复核是指在RTK作业前，先在已知点上检测，当新测坐标与已知坐标的差值符合要求时，才能进行RTK测量。作业中复核一般是指在作业中，采用不同起算点测定部分重合点，或在同一点上采用两次观测法（失锁或关机）观测。
2.4采取一定的措施保证测量精度
用RTK方法进行控制测量时，应采取一定的措施保证测量精度。现行测量规范（如《城市测量范围》、《地质矿产勘查测量规范》等）规定，一、二级导线的点位中误差（相当于起算点）不大于±5 cm，而常用GPS接收机进行RTK测量的标准精度为1 cm+1 ppm，所以，一、二级导线控制点完全可以采用RTK方法施测。
使用RTK方法测定的坐标可以是观测一个历元的结果，也可以是几个历元的平均值。对于纯动态定位而言，只能取一个历元的观测值。在一般的RTK测量中，通常是取几个历元的平均值，以消除偶然噪声，提高定位精度。当用RTK方法进行控制测量时，为了保证测量成果的精确、可靠，宜采用多历元的观测结果。同时，观测时应使用三脚架固定移动站的天线，进行严格的对中、整平，并远离各种强电磁干扰源和大面积的信号反射物。
3结语
RTK技术的使用不仅很大程度上提高了工作效率，而且减少了参加人员的数量。在使用RTK技术进行地形测量时，平面精度在技术上已经很成熟，对高程精度，在使用过程中要高度重视并加以控制。同时，应尽可能的使做点校正的控制点包围整个测区，如果受条件限制，一定要复测高程，或者增加水准点后再做点校正。