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摘要：GPS实时动态差分法（RTK）不仅具有全天候作业、测站间无需通视、定位精度高等特点，而且作业过程简单高效、无误差积累等。通过RTK技术，用户可以在10s内获得厘米级精度的定位结果，并能对所获得的结果进行精度评定，因而被广泛地用于图根控制测量、施工放样、工程测量、地形测量、物探测量、变形监测、管线测量及地籍测量等应用领域，是GPS技术的重大突破。在实际应用中，多数基层人员会遇到RTK手簿操作不熟悉、坐标转换参数设置和工地校正错误等问题。
关键词：数字地形测量；GPS-RTK技术
GPS-RTK是现代地形测量中最常用到的一门技术，主要通过参考站对卫星导航系统进行监测，并将采集到的地形数据传输给流动站，流动站通过收集基准站及自身数据进行分析处理，从而实现实时定位的功能GPS-RTK在地形测量中，结合 GPS-RTK测量技术的功能特点，能够进行地形数据的采集、地形图的测绘等工作，最终得到精确的海拔、坐标或山区地形等数据，同时也能够帮助提高作业人员的工作效率和质量GPS-RTK
随着RTK技术在地形图测绘中的使用，GPS 测量技术有了质的变化。目前，GPS-RTK测量技术在测量界中受到了大力支持和普及应用。本文主要就 GPS-RTK技术在地形测量中应用情况加以介绍。
1 RTK有关理论
RTK测量由基准站、发射电台、发射天线、移动站和测量手簿组成。利用该技术首先应利用GPS静态数据采集对测区进行平面和高程控制测量，平面控制点达到一级点以上。RTK技术的操作方法：基准站任意架设在测区较高的位置，可以通过来采集己知点（必须要两点以上）的WGS-84的坐标与相应的己知点坐标进行四参数计算（软件自动计算），也可以在设置作业时直接输入该测区静态数据处理后的七参数，然后进行单点校正，并与另一个己知点进行校核。注意，当基准站有移动时，应进行单点或多点校正。
2 RTK技术中的坐标转换
RTK定位成果属于WGS-84大地坐标系，而实际工作中的测量成果往往是某一国家坐标系或者地方坐标系。坐标系之间存在着平移和旋转的关系，通常将GPS测得坐标经高斯投影化为平面坐标，再根据重合点的已知平面坐标，由坐标转换模型求出
坐标转化参数。在上述RTK测量操作过程中，“工地校正”就是实现坐标转换获取当前测区的坐标转换参数。
2.1 七参数及其应用范围
七参数含有3个平移参数（ΔX0，ΔY0，ΔZ0）3个旋转参数（ωx，ωy，ωz）及1个尺度比m，需用三个或三个以上已知点的地方坐标和对应的WGS-84坐标才能够计算出，且要求三个点组成的区域很好的覆盖整個测区。七参数的应用范围一般大于50km2.
三参数是七参数的特例，只有3个平移参数，旋转角度全部为0，尺度比为1，精度受作业距离影响很大，可用于很小范围内的作业使用，一般很少使用。
2.2 四参数及其应用范围
四参数包含2个平移参数（ΔX0，ΔY0）1个旋转角α和1个尺度比m，参与计算的控制点原则上至少要用两个点或两个以上的点。利用四参数进行RTK作业时，测量精度受卫星姿态角的变化影响较大，控制范围在5～7km以内。
2.3 七参数与四参数的比较
在理论上，七参数相对于四参数精度要高，有条件时应尽量使用七参数。在只有2个已知点的情况下，对局部地区的平面坐标而言，七参数和四参数都能满足精度要求，但是四参数要优于七参数；虽然七参数法RTK作业模式比四参数法精度高很多，但随着距离的增长误差也会增大。七参数和四参数不能同时使用，作业时可根据测区的面积、形状、控制点数等具体情况选择适当的参数类型。
3.GPS-RTK技术在地形测量中的作业
3.1设置室内仪器装态
在设置数据链参数时，采用 3 号的通讯接口，数据链信息要恒定打开，并保证实时相位输入或输出信息。数据交换方式根据站点不同设置，参考站为radio tx，流动站为 radio rx。在设置数据采集时，采用记忆卡压缩记录数据信息，在数据采样率上，一般流动状态的观测时间为 1秒或2秒，低于静态观测时间（4 秒或5秒）。在设置数据记录参数时，RECORD OBSERVISIONS的设置上，参考站的保持关闭，流动站的根据成图需要设置。存储坐标格式设定为 GRID或WGS-84大地坐标，其他设置两站基本相同。
3.2 设置参数的转换
通过 GPS 和RTK 测量技术相结合，在测量现场，参考站在作业前进行 GPS 控制网静态测量，并联测地方坐标控制点，获取测量坐标，实现参数转换。在此过程中，应该注意选取控制点上的几个问题。
3.2.1为了方便接收卫星信号和发射数据链，参考站在选址上，应该尽可能选择精确度较高的点位，尤其是要尽量避开建筑物庞大、地势低平和狭窄的地段。
3.2.2 大面积水域或建筑物能够反射 GPSRTK 信号，很容易造成数据链丢失或是多路径效应等现象。为此，在选取控制点上，应该尽量避开会造成干扰的高压线、电视台等地，选择在土质坚硬，且不易损坏的地点。
3.2.3 在点位的选取上，应该保证分布均匀，能够控制整个测图的范围。
3.3开展作业模式
配备两个 12V汽车电平，一个对讲机，采用 GPS-84 坐标精确数据。由两名工作人员负责一台流动站，分别负责作业和绘制草图及记录工作。并通过已知点位检核观测的核定，在发现信号受干扰时，及时利用对讲机与参考站取得联系，共同解决问题。
4.在数字测图中的应用
4.1 控制测量
由参考站接收机、流动站接收机及电台构成的 RTK 在作业时，需要将参考站坐标、高程及转换参数等数据输入 GPS 控制手簿，并在待测点上设置流动站接收机。在保证流动站与参考站要实时跟踪卫星（4 颗或者以上）的基础上，参考站通过电台，将接收到的卫星信号发送给流动站，由流动站负责将数据信息传输到 GPS 控制手簿上进行分析处理，并获得检测点的实时坐标和高程。 4.2 在数字测图中的应用
与以往的数字测图模式不同的是，通过利用基准站和移动的GPS 接收机进行测图的碎部测量模式，能够在数据采集功能下进行碎部点位和地形点位的测量，并根据人为设定的时间或距离，或是根据现场的实际地形情况，测量管道中心线、匀速运动等。利用RTK技术，能够实现快速定位，同时还能够得到实时的坐标结果。在野外碎部数据的采集过程中，通过流动站测量并校正定点，为RTK 接收机提供被测点位的实时三维坐标地形点，同时为了内业修图和检查编码的需要，需要现场作业人员输入现场被测点位的特征编码并绘制草图，将所得的数据信息通过格式转换保存到硬盘中，通常包括点号、东坐标、北坐标、高程等几点内容。并采用CASS 软件生成数字化地形图。
采集地形点作业较为轻松，只需要单人完成即可。为了促使RTK 采集数据速度加快，尽可能控制在2s以内，且为了RTK 技术能够得到充分发挥，可以将其设置在相对空旷、无大型遮挡物的地方，从而提高其定位的精确度。
（1）GPS接收机（利用网络RTK测点）+FDA平台+基于WinCE的测图软件的一体化测图模式己开始使用。它现场编辑成图与常规数字测图方式主要的区别在于要增加利用厘米级似大地水准面内插求正常高模块和坐标转换模块。
（2）超站仪测图模式。全站仪与GPS的集成，超站仪既具有GPS仪器的功能，同时具有全站仪的功能：该模式在今后的工作收样、宗地测量等方面将是一种发展趋势，可以做到优势互补。如在比较开阔的地方，立即利用网络RTK定位测量特征点坐标或作为导线起始点；在街道狭窄，植被茂密，建筑遮挡等不适宜RTK作业区域可以利用全站仪进行加密控制或测点，共同完成件各自不能独立完成的工作，克服了内外业交互进行，频繁更换仪器，工期长等缺陷。
4.3 数字化成图
数字化成图，主要任务是生成和修整等高线、绘制清晰完整的地形草图。要实现数字化成图，一开始，应该根据外业采集到的数据及相关的草图记录，通过人机交互编辑的形式，将图形比例尺修改为所需的比例尺，并输入数据文件名，最终实现连线成图。在此过程中，还应该特别注意独立地物的单独编辑。在生成和修整等高线时，主要能够通过以下两种方法进行勾绘。
4.3.1 利用数字化成图软件的自动生成功能，根据已知测点进行勾绘。但这种方法主要適用于貌简单、遮挡物不多的山区，对于较为复杂的山区，则可能存在失真或错误现象。
4.3.2 利用人工绘制的方法，根据采集到的已知测点数据进行勾绘等高线。这种方法适用于任何山区地形，但操作难度大，工作繁琐。在目前的地形测量中，多是先采用数字化成图软件进行绘制，再通过人工修整的方式，最终实现连线成图。
5提高GPSRTK作业效率的方法
经过近几年的工程实践，在实际生产中摸索出一些优化施测方法，以消弱RTK的不足，提高作业效率。
5.1掌握仪器特性
通过多个项目的生产验证，摸清仪器各种特性，诸如其标称精度、测量误差和作业半径、稳定性和初始化能力等等，以便应用时得心应手。
5.2选择合适的基准站位置
基准站尽量架设在点位较高的控制点上，以利于接收卫星信号和数据链信号的有效传播。同时还要避免无线电干扰和多路径效应。
5.3合理选择作业时间
通过卫星星历预测，编制可行的作业计划，尽量避开卫星数量较少、信号盲区和中午电离层干扰大的时段，提高作业效率。
5.4选择合理的作业流程
在植被茂密等对空通视受限的测区，通过采用全站仪配合GPSRTK测量技术程可以极大地提高生产效率。
6 应用中具体问题的处理方法及注意事项
6.1 仅提供转换参数
在新建任务中，“选择坐标系统→键入参数”，设置投影类型、基准变换、水平平差和垂直平差。投影为“横轴墨卡托投影”，输入坐标北移、坐标东移、原点纬度、中央子午线经度、比例因子、长半轴及扁率；基准变换以“七参”为例，类型为七参数法，输入长半轴、扁率、三轴平移量、旋转参数及尺度比；“水平平差”和“垂直平差”均选“无”。
6.2 控制点数不多
单点校正应用三参数转换模型，将基准站架设在已知控制点或未知点上，RTK的坐标系统设置为当地坐标系统（1980西安坐标系或1954年北京坐标系），将已知控制点坐标与相应的控制点测量坐标添加到工地校正中并应用。单点校正获得三个平移参数，精度比较低，若测区范围在25km2内，可应用于变动范围在2m以内的测量工程。两点校正应用四参数转换模型，将基准站架设在已知控制点或未知点上，将已知控制点添加到工地校正，获取相应的转换参数，仅有水平平差，控制范围在5～7km以内。
6.3 控制点网形不合理
控制点无法很好的覆盖整个测区或三个控制点成一条直线，选择其中的两个点进行校正，可以归结到点数不多的情况下。
结语
经大量的工程实践证明，GPSRTK测量技术的优点是常规测量方法所不能比拟的，其操作简单、作业速度快、劳动强度低、外业费用省、劳动效率高等优点，非常适合大规模的数字化地形图测量。
参考文献：
[1]刘兵.GPSRTK测量技术配合全站仪在数字测图中的应用.新疆有色金属[J]，2000，（02）.收稿：2012一03一05
关键词：数字地形测量；GPS-RTK技术
GPS-RTK是现代地形测量中最常用到的一门技术，主要通过参考站对卫星导航系统进行监测，并将采集到的地形数据传输给流动站，流动站通过收集基准站及自身数据进行分析处理，从而实现实时定位的功能GPS-RTK在地形测量中，结合 GPS-RTK测量技术的功能特点，能够进行地形数据的采集、地形图的测绘等工作，最终得到精确的海拔、坐标或山区地形等数据，同时也能够帮助提高作业人员的工作效率和质量GPS-RTK
随着RTK技术在地形图测绘中的使用，GPS 测量技术有了质的变化。目前，GPS-RTK测量技术在测量界中受到了大力支持和普及应用。本文主要就 GPS-RTK技术在地形测量中应用情况加以介绍。
1 RTK有关理论
RTK测量由基准站、发射电台、发射天线、移动站和测量手簿组成。利用该技术首先应利用GPS静态数据采集对测区进行平面和高程控制测量，平面控制点达到一级点以上。RTK技术的操作方法：基准站任意架设在测区较高的位置，可以通过来采集己知点（必须要两点以上）的WGS-84的坐标与相应的己知点坐标进行四参数计算（软件自动计算），也可以在设置作业时直接输入该测区静态数据处理后的七参数，然后进行单点校正，并与另一个己知点进行校核。注意，当基准站有移动时，应进行单点或多点校正。
2 RTK技术中的坐标转换
RTK定位成果属于WGS-84大地坐标系，而实际工作中的测量成果往往是某一国家坐标系或者地方坐标系。坐标系之间存在着平移和旋转的关系，通常将GPS测得坐标经高斯投影化为平面坐标，再根据重合点的已知平面坐标，由坐标转换模型求出
坐标转化参数。在上述RTK测量操作过程中，“工地校正”就是实现坐标转换获取当前测区的坐标转换参数。
2.1 七参数及其应用范围
七参数含有3个平移参数（ΔX0，ΔY0，ΔZ0）3个旋转参数（ωx，ωy，ωz）及1个尺度比m，需用三个或三个以上已知点的地方坐标和对应的WGS-84坐标才能够计算出，且要求三个点组成的区域很好的覆盖整個测区。七参数的应用范围一般大于50km2.
三参数是七参数的特例，只有3个平移参数，旋转角度全部为0，尺度比为1，精度受作业距离影响很大，可用于很小范围内的作业使用，一般很少使用。
2.2 四参数及其应用范围
四参数包含2个平移参数（ΔX0，ΔY0）1个旋转角α和1个尺度比m，参与计算的控制点原则上至少要用两个点或两个以上的点。利用四参数进行RTK作业时，测量精度受卫星姿态角的变化影响较大，控制范围在5～7km以内。
2.3 七参数与四参数的比较
在理论上，七参数相对于四参数精度要高，有条件时应尽量使用七参数。在只有2个已知点的情况下，对局部地区的平面坐标而言，七参数和四参数都能满足精度要求，但是四参数要优于七参数；虽然七参数法RTK作业模式比四参数法精度高很多，但随着距离的增长误差也会增大。七参数和四参数不能同时使用，作业时可根据测区的面积、形状、控制点数等具体情况选择适当的参数类型。
3.GPS-RTK技术在地形测量中的作业
3.1设置室内仪器装态
在设置数据链参数时，采用 3 号的通讯接口，数据链信息要恒定打开，并保证实时相位输入或输出信息。数据交换方式根据站点不同设置，参考站为radio tx，流动站为 radio rx。在设置数据采集时，采用记忆卡压缩记录数据信息，在数据采样率上，一般流动状态的观测时间为 1秒或2秒，低于静态观测时间（4 秒或5秒）。在设置数据记录参数时，RECORD OBSERVISIONS的设置上，参考站的保持关闭，流动站的根据成图需要设置。存储坐标格式设定为 GRID或WGS-84大地坐标，其他设置两站基本相同。
3.2 设置参数的转换
通过 GPS 和RTK 测量技术相结合，在测量现场，参考站在作业前进行 GPS 控制网静态测量，并联测地方坐标控制点，获取测量坐标，实现参数转换。在此过程中，应该注意选取控制点上的几个问题。
3.2.1为了方便接收卫星信号和发射数据链，参考站在选址上，应该尽可能选择精确度较高的点位，尤其是要尽量避开建筑物庞大、地势低平和狭窄的地段。
3.2.2 大面积水域或建筑物能够反射 GPSRTK 信号，很容易造成数据链丢失或是多路径效应等现象。为此，在选取控制点上，应该尽量避开会造成干扰的高压线、电视台等地，选择在土质坚硬，且不易损坏的地点。
3.2.3 在点位的选取上，应该保证分布均匀，能够控制整个测图的范围。
3.3开展作业模式
配备两个 12V汽车电平，一个对讲机，采用 GPS-84 坐标精确数据。由两名工作人员负责一台流动站，分别负责作业和绘制草图及记录工作。并通过已知点位检核观测的核定，在发现信号受干扰时，及时利用对讲机与参考站取得联系，共同解决问题。
4.在数字测图中的应用
4.1 控制测量
由参考站接收机、流动站接收机及电台构成的 RTK 在作业时，需要将参考站坐标、高程及转换参数等数据输入 GPS 控制手簿，并在待测点上设置流动站接收机。在保证流动站与参考站要实时跟踪卫星（4 颗或者以上）的基础上，参考站通过电台，将接收到的卫星信号发送给流动站，由流动站负责将数据信息传输到 GPS 控制手簿上进行分析处理，并获得检测点的实时坐标和高程。 4.2 在数字测图中的应用
与以往的数字测图模式不同的是，通过利用基准站和移动的GPS 接收机进行测图的碎部测量模式，能够在数据采集功能下进行碎部点位和地形点位的测量，并根据人为设定的时间或距离，或是根据现场的实际地形情况，测量管道中心线、匀速运动等。利用RTK技术，能够实现快速定位，同时还能够得到实时的坐标结果。在野外碎部数据的采集过程中，通过流动站测量并校正定点，为RTK 接收机提供被测点位的实时三维坐标地形点，同时为了内业修图和检查编码的需要，需要现场作业人员输入现场被测点位的特征编码并绘制草图，将所得的数据信息通过格式转换保存到硬盘中，通常包括点号、东坐标、北坐标、高程等几点内容。并采用CASS 软件生成数字化地形图。
采集地形点作业较为轻松，只需要单人完成即可。为了促使RTK 采集数据速度加快，尽可能控制在2s以内，且为了RTK 技术能够得到充分发挥，可以将其设置在相对空旷、无大型遮挡物的地方，从而提高其定位的精确度。
（1）GPS接收机（利用网络RTK测点）+FDA平台+基于WinCE的测图软件的一体化测图模式己开始使用。它现场编辑成图与常规数字测图方式主要的区别在于要增加利用厘米级似大地水准面内插求正常高模块和坐标转换模块。
（2）超站仪测图模式。全站仪与GPS的集成，超站仪既具有GPS仪器的功能，同时具有全站仪的功能：该模式在今后的工作收样、宗地测量等方面将是一种发展趋势，可以做到优势互补。如在比较开阔的地方，立即利用网络RTK定位测量特征点坐标或作为导线起始点；在街道狭窄，植被茂密，建筑遮挡等不适宜RTK作业区域可以利用全站仪进行加密控制或测点，共同完成件各自不能独立完成的工作，克服了内外业交互进行，频繁更换仪器，工期长等缺陷。
4.3 数字化成图
数字化成图，主要任务是生成和修整等高线、绘制清晰完整的地形草图。要实现数字化成图，一开始，应该根据外业采集到的数据及相关的草图记录，通过人机交互编辑的形式，将图形比例尺修改为所需的比例尺，并输入数据文件名，最终实现连线成图。在此过程中，还应该特别注意独立地物的单独编辑。在生成和修整等高线时，主要能够通过以下两种方法进行勾绘。
4.3.1 利用数字化成图软件的自动生成功能，根据已知测点进行勾绘。但这种方法主要適用于貌简单、遮挡物不多的山区，对于较为复杂的山区，则可能存在失真或错误现象。
4.3.2 利用人工绘制的方法，根据采集到的已知测点数据进行勾绘等高线。这种方法适用于任何山区地形，但操作难度大，工作繁琐。在目前的地形测量中，多是先采用数字化成图软件进行绘制，再通过人工修整的方式，最终实现连线成图。
5提高GPSRTK作业效率的方法
经过近几年的工程实践，在实际生产中摸索出一些优化施测方法，以消弱RTK的不足，提高作业效率。
5.1掌握仪器特性
通过多个项目的生产验证，摸清仪器各种特性，诸如其标称精度、测量误差和作业半径、稳定性和初始化能力等等，以便应用时得心应手。
5.2选择合适的基准站位置
基准站尽量架设在点位较高的控制点上，以利于接收卫星信号和数据链信号的有效传播。同时还要避免无线电干扰和多路径效应。
5.3合理选择作业时间
通过卫星星历预测，编制可行的作业计划，尽量避开卫星数量较少、信号盲区和中午电离层干扰大的时段，提高作业效率。
5.4选择合理的作业流程
在植被茂密等对空通视受限的测区，通过采用全站仪配合GPSRTK测量技术程可以极大地提高生产效率。
6 应用中具体问题的处理方法及注意事项
6.1 仅提供转换参数
在新建任务中，“选择坐标系统→键入参数”，设置投影类型、基准变换、水平平差和垂直平差。投影为“横轴墨卡托投影”，输入坐标北移、坐标东移、原点纬度、中央子午线经度、比例因子、长半轴及扁率；基准变换以“七参”为例，类型为七参数法，输入长半轴、扁率、三轴平移量、旋转参数及尺度比；“水平平差”和“垂直平差”均选“无”。
6.2 控制点数不多
单点校正应用三参数转换模型，将基准站架设在已知控制点或未知点上，RTK的坐标系统设置为当地坐标系统（1980西安坐标系或1954年北京坐标系），将已知控制点坐标与相应的控制点测量坐标添加到工地校正中并应用。单点校正获得三个平移参数，精度比较低，若测区范围在25km2内，可应用于变动范围在2m以内的测量工程。两点校正应用四参数转换模型，将基准站架设在已知控制点或未知点上，将已知控制点添加到工地校正，获取相应的转换参数，仅有水平平差，控制范围在5～7km以内。
6.3 控制点网形不合理
控制点无法很好的覆盖整个测区或三个控制点成一条直线，选择其中的两个点进行校正，可以归结到点数不多的情况下。
结语
经大量的工程实践证明，GPSRTK测量技术的优点是常规测量方法所不能比拟的，其操作简单、作业速度快、劳动强度低、外业费用省、劳动效率高等优点，非常适合大规模的数字化地形图测量。
参考文献：
[1]刘兵.GPSRTK测量技术配合全站仪在数字测图中的应用.新疆有色金属[J]，2000，（02）.收稿：2012一03一05