RTK定位技术在数字测图中的应用

　　摘要：阐述了RTK原理.应用于数字化测图的作业流程及注意事项。
　　关键词：RTK;数字地形图;应用
　　1引言
　　目前，数字化测图主要通过全站仪配合便携计算机或电子手簿，野外采集数据，最后利用专业测图软件编辑成图。这种方法要求在全站仪上测定各个地物地貌的碎部点，即要求碎部点必须与测站通视。随着GPS技术的出现及其RTK定位技术的广泛应用，采用RTK定位技术进行数字化测图可以很好地弥补测站点控制范围的局限性。采用RTK定位技术作业，不仅可以布设图根控制网，而且在数字测图碎部点采集中大大提高了地形图效率及精度，取得了良好效果。
　　2RTK特点
　　2.1RTK原理
　　RTK是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的厘米级精度的三维定位结果。RTK测量系统通常由三部分组成，即GPS信号接收部分（GPS接收机及天线）、实时数据传输部分（数据链，俗称电台）和实时数据处理部分（GPS控制器及其随机实时数据处理软件）。
　　RTK测量是根据GPS的相对定位理论，将一台接收机设置在已知点上（基准站），另一台或几台接收机放在待测点上（移动站），同步采集相同卫星的信号。基准站在接收GPS信号并进行载波相位测量的同时，通过数据链将其观测值、卫星跟踪状态和测站坐标信息一起传送给移动站；移动站通过数据链接收来自基准站的数据，然后利用GPS控制器内置的随机实时数据处理软件与本机采集的GPS观测数据组成差分观测值进行实时处理，实时给出待测点的坐标、高程及实测精度，并将实测精度与预设精度指标进行比较，一旦实测精度符合要求，手簿将提示测量人员记录该点的三维坐标及其精度。作业时，移动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在已知点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成整周模糊值的搜索求解。在整周模糊值固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则移动站可随时给出待测点的厘米级的三维坐标。
　　3RTK技术在实际工作中的应用
　　3.1在数字测图中，对全球卫星定位系统基准站的要求
　　（1）应将基准站架设在测区的中央，并远离高压线和无线电发射塔50米以上。根据已知点进行点位校正和检核RTK的可靠性。
　　（2）基准站上的仪器应精确对中，严格整平，整平精度偏差不超过半格，对中不超过1mm。
　　（3）接收机接收卫星的高度角应设置为15o。
　　（4）基准站天线高度应在3个方向上量取3次，互差<3mm，取其平均值作为基准站的天线高度，取至mm。
　　3.2在数字测图中对流动站的技术要求
　　（1）卫星高度角≥13o。
　　（2）观测卫星个数不<5颗。
　　（3）流动站应在基准站控制转换范围内，距离基准参考站<10km。
　　（4）每次观测前，应先对已知点或已测点进行检测，直接满足精度要求后再继续测量。
　　（5）RTK固定时才能进行测量。
　　（6）测点相对图根点的相对中误差不得>图上0.12（实地20cm）。
　　（7）运用RTK给定图根点时，应尽量选择通视良好，且易于仪器搬运和操作的图根点，因此平房以及十字交通路口是比较理想的图根点选择的位置，切记给定后视点作为检测。
　　3.3控制测量
　　按《城市测量规范》1级导线以下精度的控制点点位中误差为5cm，而RTK的精度为1cm+2ppm。所以1级导线以下精度控制点完全可以采用动态PTK施测。
　　3.3.1RTK图根点测量
　　1.图根点标志宜采用木桩、铁桩或其他临时标志，必要时可埋设一定数量的标石。
　　2.RTK图根点测量时，地心坐标系与地方坐标系的转换关系的获取，也可以在测区现场通过点校正的方法获取。
　　3.RTK图根点测量坐标的测定，高程的测定。
　　4.RTK平面控制点测量流动站观测时应采用三角架对中、整平，每次观测历元数应大于10个。
　　5.RTK图根点测量平面坐标转换残差应≤图上±0.07mm。RTK图根点测量高程拟合残差应不大于1/12等高距。
　　6.RTK图根点测量平面测量两次测量点位较差应≤图上±0.1mm，高程测量两次测量高程较差应≤1/10等高距，两次结果取中数作为最后成果。
　　3.4测量碎部点
　　PTR测量碎部点
　　在开阔的地区，完全可以用RTK作业模式测量碎部点，其测量速度比全站仪更快，利用RTK进行数据采集，由于要求碎部点与测站之间不需要通视，故测区控制点密度不必满足大比例尺测图需要。由于采用了RTK技术，可据实际地形快速测定测区碎部点。需要注意的是，在进行RTK测量碎部点前，必须正确输入求解的坐标转换参数，并在已知高级点上测量并进行坐标和高程校核，保证无误后，方可正式进行碎部点测量。
　　3.5数字化成图
　　RTK数据下载在CASS环境下内业编辑成图与图幅整饰。
　　4结果与分析
　　4.1RTK碎部点测量的优点
　　（1）RTK碎部点测量不需布设常规测量控制网。只要通过联测国家点来测设测区控制点即可。
　　（2）RTK外业人员配置少，碎部测量一般由2人完成，其中1人看守基站，1人持RTK流动站观测，并绘工作草图事后成图。
　　（3）RTK无地面通视要求。RTK碎部测量基准站与观测碎部点的流动站间只要电磁波相通，不需几何通视。
　　（4）RTK作业误差不会积累。
　　（5）作业距离长。RTK作业半径可达5-10km，不存在看不清楚而降低作业精度或者出错的情况。
　　（6）RTK作业不受天气影响。靠卫星定位，全天候作业。
　　（7）RTK作业精度可靠性高。靠卫星定位，在作业范围内都能保障厘米级的精度。
　　（8）RTK的作业独立性好。基准站与流动站相对独立，工作重点在流动站工作终端，1人手持流动站即可独立作业。
　　5结论
　　利用RTK布设图根控制点，不仅可以避免常规图根控制带来的误差积累，而且作业灵活，大大提高了作业速度，降低成本。
　　采用RTK采集野外碎部点时，不必再进行图根控制，只需在观测点上观测5-10秒即可完成，并能保证厘米级的定位精度。[!--empirenews.page--]
　　RTK数字化测图与全站仪数字化测图相比，具有作业距离长、人员配置少、通视要求低、误差不累积的特点，建议在带状地形及小范围开阔地优先选用RTK技术进行数字化测图。
　　参考文献
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　　[5]潘正风，杨正尧，程效军，等数字测图原理与方法。武汉大学出版社，2004

《RTK定位技术在数字测图中的应用》

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