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GPS RTK技术在地形测量中的应用分析
张锁祥1   马存义2   王占政3
(内蒙古国土资源勘查开院,内蒙古  呼和浩特  010020)

摘 要:通过对GPS RTK原理分析以及RTK技术在控制测量、数字测图等工程中的基本应用,对动态GPS的特性和使用方法做了阐述,指出了动态GPS在测量中的重要作用;并对测量精度进行了一定的分析,得出一些有益的结论和体会。
关键词:RTK技术;流动站;基准站
1 前言
  测绘大比例尺地形图的方法,多年来由传统的经纬仪配合小平板、经纬仪配合量角器、经纬仪配合展点尺、大平板仪测图等方法发展到现在的全站仪配合绘草图、全站仪配合测图精灵或全站仪配合笔记本电脑进行全野外数字化测图的方法,无论在技术或精度上都有很大的改进和提高。近几年,随着GPS定位技术的发展,尤其是GPS实时动态定位(RTK)技术被广泛应用于测量上,测绘大比例尺地形图的方法随之也发生了根本性的改变。
    RTK(Real Time Kinematic)技术又称载波相位实时动态差分技术,其实时动态定位效率高,可以在作业现场提供经过检验的测量成果,能够在满足精度的前提下,摆脱后处理的负担和外业返工的困扰。
    目前,该技术已广泛应用于地形测量、航空摄影测量、地籍测量、房产测量、勘界与拨地测量、工程测量等各个领域。本文主要通过一些实例体会来探讨RTK技术在工程中的应用。
2 基本方法
    RTK定位通常由1台基准站接收机和1台或多台流动站接收机以及用于数据传输的电台组成,在RTK作业模式下将一些必要的数据输入GPS控制手簿,如基准站的坐标、高程、坐标系转换参数、水准面拟合参数等;流动站接收机在若干个待测点上设置。基准站与流动站保持同时跟踪至少4颗以上的卫星,基准站不断地对可见卫星进行观测,将接收到的卫星信号通过电台发送给流动站接收机,流动站接收机将采集到的GPS观测数据和基准站发送来的信号传输到控制手簿,组成差分观测值,进行实时差分及平差处理,实时得出本站的坐标和高程。
    基准站一般架设在已知点(平面坐标或高程已知)上,点位一般位于测区中间,视野开阔,周围无高大的树木、楼房等建筑物影响,远离强电磁波发射源和大面积的水面,如果事先没有确定地心坐标(WGS-84)与当地坐标系的转换参数,也可以将基准站架设在符合上述条件的未知点上。流动站依次设置在待测点上观测。基准站和流动站同时接收卫星信号。基准站通过连接的电台将测站坐标、伪距观测值、载波相位观测值、卫星跟踪状态和接收机工作状态发送给流动站,流动站接收该信息后与卫星信息进行实时差分平差处理,实时得到流动站的三维坐标及其观测精度信息。系统的显著特点是GPS测量技术与数据传输技术组合而成,其数据传输由无线数据链完成,数据链采用UHF频段,具有可靠、稳定和抗干扰能力的优点。
    求解平面转换参数,至少要联测两个平面坐标点,求解高程转换参数则需要联测三个高程点。为了提高地心坐标系与当地坐标系数学模型的拟合程度,进而提高待测点的精度,通常要联测尽可能多的已知点,转换参数的求得通常有两种方法:①充分利用已有的GPS控制网资料,将多个已知点的地心坐标与相应的当地坐标输入电子手簿中,基准站架设在已知点上实地虚拟联测,解算出转换参数;②基准站架设在已知点或未知点上,流动站依次测量各已知点的地心坐标,将各已知点所对应的当地坐标系的平面坐标和高程输入手簿中进行点校正,淘汰校正残差比较大的已知点,从而解算出两坐标系之间的转换参数。