RTK在大比例尺数字测图中的应用

吴舒梦

广东省地质物探工程勘察院

摘要：本文阐述了RTK的测量原理、作业流程与注意事项，并结合工程案例分析了RTK技术在城市大比例尺数字测图中的应用。

关键词：RTK；大比例尺；数字测图；应用

随着社会经济的发展，在工程建设、规划设计、国土资源管理等领域对大比例尺数字测图需求与日俱增。目前，大比例尺数字测图主要采用全站仪、RTK、三维激光扫描、无人机低空数字摄影测量等技术[1]。RTK以其测量精度高、点位误差不累积、作业效率高等优点[2]，近年来在大比例尺数字测图领域获得广泛应用，因此本文对RTK在大比例尺数字测图中的应用进行了分析。

1RTK测量原理、作业流程与注意事项

1.1RTK原理

RTK（Realtimekinematic）是以载波相位动态定位技术为依据，利用移动站（或称流动站）与已知高精度坐标点的参考站（或称为基准站）之间观测误差的空间相关性，通过差分消除移动站大部分观测误差的定位技术。RTK分为临时基站RTK模式和网络RTK模式。前者需临时设置一个参考站以及一个或多个移动站，受无线电传播距离影响，参考站架设高度10m时RTK作用半径一般不超过7km；后者无需架设参考站，利用实时网络RTK数据进行差分，测量效率可提升30%，服务半径也至少达到30km，所以有条件应尽量采用网络RTK。根据网络RTK解算模式，分为单基站网络RTK、多基站CORS网络、虚拟基站（VRS）、主副站（MAC）等模式。

1.2RTK测量流程

RTK测量步骤如下：内业准备→确定坐标转换参数→选定参考站→控制测量→碎步点测量→数字化成图。RTK测量前，应根据测量任务收集测区地形图，并设定工程名称，依据坐标参数整理资料，输入控制点数据。坐标转换一般通过同一点的WGS-84坐标与当地独立坐标确定坐标转换参数，有了坐标转换参数即可由WGS-84坐标计算出当地独立坐标。可见，坐标转换参数的求取非常重要，通常需要观测不少于4个点，以确保转换参数的准确性。当采用网络RTK时，无需再设参考站，可直接利用CORS系统的差分数据。但采用临时基站模式，需要认真研究参考站的位置。通常，参考站应设置在已知精确坐标的点上。若参考站设在未知点上，应选择地势较高、视野开阔、收发信号良好的位置，在城市内一般选择高大建筑物上，并远离微波发射塔、高压线等干扰源。在进行RTK测量时，GPS卫星数量应大于或等于5个，通过对已知控制点的联测检查测量精度是否符合设计要求，然后再开展正式测量工作。测量结束后，应再次通过已知控制点的联测检验成果的可靠性。

1.3RTK测量注意事项

单基站作业模式受无线电发射距离的影响，流动站与参考站电台的距离不要超过5km。如果流动站所处位置的天空被遮挡，例如密集建筑的城区或野外密林内，应结合全站仪进行碎部点的测量。采用全站仪测量时，应先利用RTK施测图根点，作为全站仪碎部点控制依据。若业主对地形图上点的分布质量有较高要求时，例如用于大面积地块平整的地形图，可利用RTK先测出关键地物点及测区边界，然后导入CAD软件中，再在地块上加上方格网，采集方格网点坐标并导入流动站，流动站以放样方式施测这些点的三维坐标，如此就能得到整齐、美观、精确的点位图了[3]。其他注意事项还包括：外接电台天线与参考站天线之间应相距3m以上，以免相互干扰；流动站的无线发射频率应与参考站的相同；为了避免测量数据丢失，应等测量完全结束后再关机。

2RTK在大比例尺数字测图中的应用

下面结合一个案例分析RTK在大比例尺数字测图中的应用，介绍测量方法与质量控制的具体要求。测区地形基本平坦，有建筑、公路、河流等，现需1：500数字化地图（基本等高距为0.5m），以满足城市规划、国土管理、工程建设等需求。

2.1测量方案

经过调研，获得测区已有数据，包括一二级导线点、一至三等三角点、一至三等水准点、1：2000地形图、控制点图等，并且该地区有CORS服务，其数据可作为外业像控点联测的起算数据。本次测量采用1954北京坐标系，高程系统采用1985国家高程基准，需求算现有控制点坐标与1954北京坐标的转换参数，然后采集外业数据。测量方案确定为单基站RTK与网络RTK（CORS）结合方式，天空被遮挡严重区域采用全站仪施测，获得测区数据后经内业处理，数据质量达到规范要求再绘制数字地形图。

2.2作业依据

《1：5001：10001：2000外业数字测图技术规程》（GB/T14912-2005）、《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）、《城市测量规范》（CJJ/T8-2011）、《数字测绘成果质量检查与验收》（GB/T18316-2008）、《数字测绘成果质量要求》（GB/T17941-2008）等。

2.3坐标转换

利用已有控制点数据及已知坐标成果数据，通过转换软件求取转换参数。由于坐标转换参数保密，不列出相关成果。

2.4控制测量

图根控制测量采用RTK，由现有GPS控制点为起算点和检测点，要求每个控制点至少有一个通视方向，然后按E级GPS要求观测和平差。再按规范要求埋设标石。高程计算可采用GPS拟合高程。图根点密度以满足1：500测图需要为准，要求点位分布均匀。测量前，新建一个工程文件，并将所有图根点数据放在同一文件夹下。测量时，采用强制对中杆进行对中。

2.5地形测量

地形测量采用边连式连接，并对图根点观测2次，对碎部点观测1次。采用全站仪测量时最大视距不超过160m，免棱镜全站仪最大视距不超过60m。图根点高程和碎部点高程分别标记为0.001m和0.01m。地物要素必须准确标记名称。

2.6成图要求

野外数据采集采用CASS8.0。成图按软件默认分层和着色，等高线与地物要素相交、重叠时应断开，电力线应连线表示，符号间隔不小于0.2mm，标记文字、数字不能压盖重要地物。

2.7质量控制

采用两级检查、两级审核的控制办法，对外业成果和内业成果都要经过自查和复查两级检查，对控制成果和地形图实行初审和复审两级审核制度。部分邻近地物点间距较差△S和高程点较差△H结果见表1，可见中误差≤±8cm，表明RTK满足大比例尺数字测图工程要求。

表1RTK测量成果检核（m）

编号123456789101112MS（MH）

△S0.05-0.040.070.09-0.06-0.080.050.080.03-0.060.080.090.068

△H-0.040.080.090.060.04-0.07-0.08-0.060.06-0.070.08-0.050.067

3结语

目前，RTK和全站仪是大比例尺数字测图的主要方法，大量实践证明RTK技术具有测量精度高、点位精度分布均匀、测量误差不累积、作业效率高等优点，但在建筑密集或密林区域卫星信号受到影响，这种情况下应结合全站仪进行测量，以弥补RTK的局限。总之，RTK用于大比例尺数字测图是可行的测量方法。

参考文献

[1]崔书珍，李建，冯大福.大比例尺数字测图的发展与展望[J].北京测绘，2015（1）：134-137.

[2]宋亮.GPS-RTK和全站仪组合在数字测图中的应用[J].测绘，2015，38（4）：187-189.

[3]宁赟，肖春生，何名君.RTK工程放样方法在大比例尺数字测图中的应用[J].测绘与空间地理信息，2015，38（4）：201-202，204.