劉開宇

（湖南省第二測繪院 湖南長沙 410000）

RTK的精度分析及其在數(shù)字化測圖中的應(yīng)用

劉開宇

（湖南省第二測繪院 湖南長沙 410000）

現(xiàn)如今，在測繪工程中，GPS RTK技術(shù)已經(jīng)逐漸得到廣泛應(yīng)用，而在測繪工程中，精度是測量工作的重要基礎(chǔ)。對此，本文首先對GPS RTK定位技術(shù)進行了介紹，然后對GPS RTK數(shù)字測圖原理及流程進行了分析，并結(jié)合工程實例對RTK精度分析以及其在數(shù)字化測圖中的應(yīng)用進行了詳細闡述。

GPS RTK技術(shù)；數(shù)字化測圖；精度分析

1 引言

RTK技術(shù)可以厘米級的精度獲得動態(tài)的點位坐標(biāo)值，因此，在測量中得到了廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)如今，很多測繪單位將其應(yīng)用于數(shù)字測圖，并且取得了良好的效果。因此對RTK測圖的應(yīng)用以及精度分析進行詳細探究具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2 RTK定位技術(shù)概述

2.1 RTK定位原理

RTK系統(tǒng)主要是由三大部分所組成的，包括一個基準(zhǔn)站、若干流動站以及一個數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)。在RTK測量技術(shù)的實際應(yīng)用中，基準(zhǔn)站主要負責(zé)將接收到的衛(wèi)星信息以及基準(zhǔn)站信息傳遞給各個流動站。各流動站不僅可以接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，而且還能夠接收基準(zhǔn)站傳送的信息，流動站一旦完成初始化工作，控制器就能夠根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)進行實時計算，并且顯示流動站的坐標(biāo)位置。

2.2 RTK測量誤差來源

在RTK測量系統(tǒng)的實際應(yīng)用過程中，測量定位誤差主要來源于GPS衛(wèi)星、衛(wèi)星信號的傳播過程以及地面接收設(shè)備，其中GPS衛(wèi)星誤差主要包括星歷誤差、相對論效應(yīng)以及衛(wèi)星鐘差，衛(wèi)星信號傳播過程誤差主要包括多路徑效應(yīng)、對流層誤差以及電離層誤差，另外，地面接收設(shè)備誤差主要包括天線相位中心位置的偏差、接收機鐘差以及接收機不同通道間的延遲誤差。

2.3 RTK測量誤差質(zhì)量控制

2.3.1 同測站誤差控制

在實際測量過程中，如果沒有意識到天線相位的變化的重要性，則很容易產(chǎn)生點位坐標(biāo)誤差，但是，GPS RTK定位精度應(yīng)該控制在1cm之內(nèi)，對此必須結(jié)合基站與天線的精準(zhǔn)相位圖對其數(shù)據(jù)進行改進，同時，還應(yīng)該在實驗室內(nèi)就對天線的相位進行檢查，這樣才能夠有效提升測量精度，降低誤差。

2.3.2 多徑誤差控制

由于多徑誤差往往較為嚴重，往往受周邊天線所處的環(huán)境影響，誤差在5～19cm之間，因此，為了強化對其的控制，應(yīng)確保所選的點位在開闊的地帶，且沒有反射點。除此以外，還應(yīng)該采取扼流圈天線，施工現(xiàn)場應(yīng)安裝吸收電波的設(shè)備和材料，加強對電波干擾的處理。

2.3.3 信號干擾誤差控制

在實際測量過程中，由于干擾源很難被移除，因此，主要采取有效的措施減少和避開信號干擾。因此，必須科學(xué)地進行選點，盡可能地加強對電磁波帶來的輻射和干擾的監(jiān)測，并在選點之前加強儀表的利用，以盡可能地消除其帶來的影響，還需要注意的是，一般不能在惡劣的天氣或者天氣急劇變化的情況下實施測量。

2.3.4 軌道誤差控制

軌道誤差不大，但是所殘留的相對誤差則影響較短，一般10km的短基線可以忽略不計，但是20～30km的基線就會受到影響，一般有幾厘米。而電離層的誤差又具有較強的擴散性、瞬變性和互補性，所以就應(yīng)借助雙頻接收機消除電離層帶來的影響。而為了確保其能夠達到厘米級的精度，還應(yīng)對觀測站自身的誤差考慮進來，才能更好地促進誤差的消除。

3 RTK數(shù)字測圖原理及流程

3.1 數(shù)字測圖原理

數(shù)字測圖指的是將所采集的各種有關(guān)地物和地貌的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，然后通過數(shù)據(jù)接口，將數(shù)據(jù)信息傳輸給計算機進行處理，從而得到電子地圖。如果需要這類數(shù)據(jù)信息，則可以通過電子計算機的圖形輸出設(shè)備繪出地形圖。

3.2 測區(qū)劃分

通常情況下，外業(yè)數(shù)字測圖的單位為所測區(qū)域，即測區(qū)。如果測區(qū)范圍比較大，則可以根據(jù)自然帶狀地物為邊界線構(gòu)成分區(qū)界限，將整個測區(qū)分為多個獨立分區(qū)。各個分區(qū)的數(shù)據(jù)組織、作業(yè)以及數(shù)據(jù)處理都需要相對獨立，各個分區(qū)在數(shù)據(jù)采集和處理方面不存在矛盾，這樣能夠有效避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)重疊的問題。

4 RTK在數(shù)字測圖中的應(yīng)用優(yōu)勢

（1）RTK作業(yè)效率高。流動站在每個圖根觀測一次時間僅在10～15s之間，比做傳統(tǒng)導(dǎo)線圖根省時省力；在每個測量點上的觀測時間僅在3～5s之間，一般地形相對簡單的條件下，一人一臺流動站單日平均可以采集1000～2000個數(shù)據(jù)，相對于傳統(tǒng)的測圖方法需要2～3人1d也未必能達到這種工作量。

（2）RTK測量作業(yè)節(jié)省人力物力。RTK流動站可一人操作，基準(zhǔn)站設(shè)置好后可自動運行。用RTK進行小面積測圖，不需要布設(shè)圖根控制網(wǎng)，而且點與點之間無需通視，省去了布設(shè)控制測量費用及時間，省時省力。

（3）RTK測量精度高。實際工作中證明，RTK測圖點位誤差有不積累、不傳播等特點，測圖精度較高。

（4）RTK測圖方便易操作。在測量過程中，可使用手簿自帶功能將測得的點的點位顯示出來，并且能顯示出流動站實時所在位置，以便對應(yīng)找出已測區(qū)域和未測區(qū)域。

5 RTK的精度分析及其在數(shù)字化測圖中的應(yīng)用實例

5.1 測區(qū)概況

本次數(shù)字化測土工程區(qū)域內(nèi)多為耕地，有少量房屋，地勢平坦，地面自然坡度在1.0％以內(nèi)。本次測量工程是為道路建設(shè)而設(shè)計的，道路全長為3.5km，紅線寬度為60m，根據(jù)工程要求需測量1：500帶狀數(shù)字化地形圖。

5.2 RTK測量

為了有效滿足道路工程測量實際需要，在RTK測量過程中，首先需要對測區(qū)四等水準(zhǔn)進行控制，沿測區(qū)需要布設(shè)一條四等水準(zhǔn)線路。需要注意的是，埋石或留點應(yīng)該盡量避免選擇在房屋旁或者大樹下，這樣能夠保證GPS信號的穩(wěn)定性。

在本次測量工程中，采用TOPCONHiper2臺1+2配置，在測區(qū)周邊開闊位置或者房屋頂部，需要架設(shè)基準(zhǔn)站，并且連接好電臺，調(diào)整各項設(shè)置，并合理選擇電臺頻道，然后再進行自動定位，即可完成基準(zhǔn)站設(shè)置工作。對流動站電臺信號進行檢查，若其為固定解即可進行點校正，對于平面控制點，應(yīng)該校正三個以上，確保符合測量精度要求，測量高程應(yīng)該結(jié)合四等水準(zhǔn)點的布設(shè)位置進行校正。本次作業(yè)采用編碼配合草圖法成圖，而對獨立地物和簡單的線狀地物，則采用編碼法，對于復(fù)雜的地物地形采用畫草圖。

5.3 內(nèi)業(yè)處理

通過采用數(shù)字化成圖系統(tǒng)軟件，能夠?qū)ν鈽I(yè)采集數(shù)據(jù)進行科學(xué)有效的處理。本工程成圖采用CASS7.0軟件，在實際應(yīng)用中，需要進行用戶化優(yōu)化，由于本次測土作業(yè)只有獨立地位和簡單的線形地位運用編碼成圖，因此對于編碼數(shù)量的要求不高，通過運用A-Z和0-9單個字母或數(shù)字，就能夠較為準(zhǔn)確的對地形地貌進行描述。在編碼過程中，只需要輸入簡單的字母或數(shù)字，因此，編碼速度較快，作業(yè)效率高。①導(dǎo)出GPS的所測數(shù)據(jù)；②對坐標(biāo)數(shù)據(jù)格式進行轉(zhuǎn)換；然后，結(jié)合實際情況選擇成圖比例尺，利用編碼使獨立地物直接成圖，對于比較復(fù)雜的地物，可以根據(jù)草圖編輯成圖；③加注方格網(wǎng)和根據(jù)需要進行分幅，根據(jù)測圖的用處進行其他的編輯注記等處理。

5.4 精度分析

在平面控制過程中，GPS精度能夠滿足其要求，因此應(yīng)用范圍十分廣泛。在本工程中，在校正求參作業(yè)中，不僅使用了測區(qū)外的4個控制點的平面和高程，而且還應(yīng)用了四等水準(zhǔn)線上的部分高程點。為了對GPS RTK所測高程精度進行檢測和復(fù)核，需要采集測區(qū)內(nèi)沒有參與高程擬合的四等水準(zhǔn)點，然后進行比較分析，經(jīng)驗證，其精度均滿足測量規(guī)范要求，其實測結(jié)果如表1所示。

表1 RTK高程和四等水準(zhǔn)點高程

在表1中，HD指的是水準(zhǔn)高程，GD指的是RTK實測的高程。由此可見，二者互差值比較小，最大絕對值為0.023m，最小絕對值為0.004m。由此可見，通過應(yīng)用RTK進行數(shù)字化測圖，能夠符合測量工程精度需要。

6 結(jié)語

綜上所述，在數(shù)字化地形測量工作中，RTK技術(shù)已經(jīng)得到廣泛推廣和應(yīng)用。在RTK技術(shù)的實際應(yīng)用中，首先需要明確RTK技術(shù)的測量原理、誤差以及誤差控制辦法，然后結(jié)合實際需要將其應(yīng)用于測量工程中，加強測量質(zhì)量控制，這樣才能夠提高測量效果。為了促進數(shù)字化地形測量技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，還應(yīng)該對RTK技術(shù)不斷改進和完善，以適應(yīng)時代發(fā)展的需要。

[1]陳 勇.論 RTK 在數(shù)字化測圖中的應(yīng)用[J].廣東科技，2014（02）：121～122.

[2]陳長歡.GPS RTK技術(shù)在數(shù)字化測量中的應(yīng)用 [J].黑龍江科技信息，2012（11）：111～112.

[3]云祺海.數(shù)字化測圖中RTK的應(yīng)用技術(shù)[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2015（15）：97.

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A

1004-7344（2016）23-0176-02

2016-7-20

劉開宇（1988-），男，助理工程師，碩士，主要從事工程測量、大地測量工作。