周国俊 吴琪

（湖南省怀化市沅陵县辰州矿业有限责任公司地测中心，湖南怀化 419607）

0.前言

实时动态GPS测量系统（RTK）的基本思想是，在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户观测站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时计算并显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果，可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，可实时地判定解算结果是否成功，以减少冗余观测，缩短观测时间[1]。

实时动态GPS测量系统（RTK）是GPS测量技术与数据传输技术相结合，而构成的组合系统，它是GPS测量技术发展中的一个新的突破[1]。野外使用RTK测量，可一步得到测点的三维坐标，无需前、后视和通视等条件限制。误差不积累，测量精度高。

RTK测量系统的开发成功，为GPS测量工作的可靠性和高效率提供了保障，这对GPS测量技术的发展和普及，具有重要的现实意义[1]。

辰州公司引进徕卡RTK设备后，小范围在新竖井、新风井周边1:500地形图测绘，5号尾矿库1:1000地形图测绘，大范围在五强溪镇5.3km21:1000地形图测绘中得到了应用。在日常与多地使用RTK进行测量的工作中，对于复杂环境以及3DCQ值大于精度要求时，我们改进了“碎部测量的方法”，如①加高天线法；②支距法。而且取得了一些“保证测量精度要求的参数”，如①图根控制测量3DCQ必须控制在0.03以下，采样间隔控制在15s以上；②开始测量前，检校点（或图根点）检核的平面与高程误差控制在10mm以内，方可开始碎部测量；③碎部测量3DCQ必须控制在0.03以下，采样间隔控制在5s以上，④如果测量时3DCQ大于0.03，那么测量点的精度将达不到规范要求，平面位置失真，影响左右关系，高程数据不准，影响上下关系等。不但推广了RTK测量技术在辰州公司的应用，而且锻炼了辰州公司测量人员队伍，使他们在掌握全站仪测量技术的同时又掌握了RTK测量技术，在外业测量工作中使用RTK测量技术，减少了测量人员，降低了劳动强度，取得了好的社会效益和经济效益，为地形图测量积累了丰富的测量经验，给矿区周边日常测量应用RTK技术打下了坚实基础。下面以五强溪镇1:1000地形图测量为例，叙述RTK的工作流程，在测量过程中需要注意的问题以及心得体会。

1.RTK的工作流程

1.1 执行规范、标准与技术要求

（1）平面采用1980年西安坐标系，高程采用1985年国家高程基准。

（2）《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314—2009）。

（3）《工程测量规范》（GB50026-2007）[2]。

（4）GB/T20257.1-2007国家基本比例尺地图图式第1部分：《1:500 1:1000 1:2000地形图图式》

（5）《测绘成果质量检查与验收》（GB/T 24356—2009）。

（6）五强溪镇城镇规划《1:1000地形测量技术设计书》

1.2 控制测量要求

1.2.1 GPS网之主要技术要求[3]（表1）

1.2.2 GPS选点与标石埋设[4]

GPS点位先在测区1:10000地形图上进行选择，然后实地埋设。点位便于安置仪器设备和操作，视野开阔。确保每个控制点周边有一个以上的控制点与之通视。

GPS点均埋设永久性标石，标石标志为钢筋加十字叉，埋设采用现浇，规格大于200mm×200mm，埋深大于500mm。

1.2.3 仪器设备之技术要求

（1）接收机之选择。测量采用双频Leica GPS1200接收机，同步观测接收机4台。

（2）外业观测。

1）基本技术要求[5]，如表2所示。

表2 基本要求

2）观测作业情况：每时段采集数据前，作业员应量取并记录天线高，记录日期、开始时间、结束时间，记录机器号、点号、观测人姓名，故障情况。

一个时段观测过程中不能进行关闭接收机又重新启动、进行接收机初始化（发现故障除外）、改变卫星高度角、改变数据采集间隔、改变天线位置；观测员在作业期间不能擅自离开测站；防止仪器受震动和被移动；防止人和物体靠近仪器、以免遮挡卫星信号；观测时不能在接收机旁使用无线通讯设备，避免干扰卫星信号；在观测过程中保证接收机正常工作，数据记录正确，每天观测结束后，及时将数据输出到计算机硬、软盘上，确保观测数据不会丢失。

3）观测组合严格按照基本技术要求制定，以五强溪镇测量组合为例，已知控制点2个官庄、鱼儿山，11个观测点WG01～WG11。观测组合如下[6]：

D级：1时段：官庄、鱼儿山、WG06、WG08

2时段：WG01、WG03、WG06、WG08

3时段：WG01、WG03、WG06、WG08

E级：1时段：WG01、WG08、WG07、WG10

2时段：WG01、WG08、WG04、WG09

3时段：WG04、WG09、WG02、WG11

1.2.4 平差计算和资料整理[4]

（1）各等级GPS控制网之解算及平差计算采用徕卡公司之随机软件平差。

（2）平面坐标成果等级点取至0.001m，图根点取至0.001m。高程成果取至0.001m。

（3）所有埋石等级控制点平差成果装订成册，并付该点点之记。

1.3 地形图测绘

1.3.1 测区80坐标系的建立

使用一步法建立坐标系：以五强溪测量为例，在测区范围内选择均匀分布的具有80坐标的3个点WG06、WG03、WG04，然后使用RTK在上述3个点上测量WG84坐标，再按照GPS一步法定义坐标系操作流程，建立五强溪镇区域80坐标系（WQX80）。操作过程中3DCQ控制在0.03以下，采样间隔控制在15s以上。

1.3.2 RTK基准站设置的要求

（1） RTK基准站的最大作业半径见表3[4]。

表3 RTK基准站的最大作业半径

（2）RTK基准站必须设置在控制点或图根点位置之上。

（3）图根点和碎部点测量必须控制在RTK基准站的最大辐射半径内，超出范围就近另外设站。

1.3.3 图根控制测量

图根控制使用RTK进行测量，对中杆天线水平气泡必须严格居中，3DCQ控制在0.03以下，采样间隔控制在15s以上。在测区范围内均匀布点，两两通视，使用测钉设置。因测图需要，可以临时测量RTK图根点。图根点在使用的过程中要达到图根导线测量的主要技术要求[6]。

1.3.4 碎部测量

（1）碎部测量采用经过检验校正合格的Leica GPS的RTK技术进行测量。测量严格按照《技术设计书》碎部测量主要技术要求进行。RTK测量以前，每台RTK必须在控制点或图根点上校点，误差控制在10mm内，方可开始碎部测量，3DCQ控制在0.03以下，采样间隔控制在5s以上。开始使用RTK测量碎部点时，当仪器靠近特征点（特别是屋脚）时，3DCQ常常大于0.03以上，精度达不到测图要求。于是我们采用了以下2种方法，使测图精度达到规范要求。方法①加高天线法：原来RTK采用的是2m的对中杆，测量时3DCQ往往达不到0.03以下的要求，采用5m及以上的对中杆，加高天线高度，使测量精度达到规范要求。方法②支距法：加高天线后，3DCQ仍偏大时，采用支距法，测点时沿房屋或地物垂直方向使RTK离所要测的特征点2m～3m距离，3DCQ控制在0.03以下，测出坐标后，再量取测点到特征点的距离，从而得到特征点位置[6]。

（2）本工程成图时使用“南方Cass9.0软件”进行制图，网格注记、图幅整饰均按软件所带编制，将修改好的地形图使用HP绘图仪将地形图打印出来，电子版直接提供给用户使用[4]。

2.使用RTK测量与使用全站仪测量比较

2.1 从测量原理上讲

全站仪测量是集经纬仪光学测量、红外测距、集成计算为一体的测量仪器，测量受前、后视和通视等条件限制，误差积累，精度较低，RTK测量是GPS测量技术与数据传输技术相结合而构成的组合系统，它是GPS测量技术发展中的一个新突破[1]。野外使用RTK测量，可以一步得到测点的三维坐标，不受前、后视和通视等条件限制，误差不积累，精度较高。

2.2 从人员配置上来讲

以前使用全站仪测绘地形图至少需要4个人一组，即1人观测，1人画草图，2人跑前、后视。使用RTK测量，只需要2人，即1人观测，1人画草图，因此一组可以减少1～2人。

2.3 从劳动强度上来讲

使用全站仪测量，需背仪器、三脚架、测杆等设备，遇到通视条件较差的地方，需多次转站，设备多，重量大，费时、费力、劳动强度大，效益较差。使用RTK测量，仪器轻便，拿着测杆就能测量，不受前、后视和通视条件的限制，省时、省力、劳动强度小，效率高。

2.4 经济效益上来讲

测量时，一组可以减少1～2人，以一组减少1人计算，以五强溪镇地形图测量为例，常驻五强溪3个组，就可以减少3个人，保守估计以1人1个月各种费用合计3000多元计算，3人1个月就可以节省费用近1万元，整个测绘工程耗时3个月，就可以节省费用近3万元，经济效益可观。

3.结语

在日常与大规模使用RTK进行测量的工作中，对于复杂环境以及3DCQ值大于精度要求时，我们在原有测量方法的基础上逐步地改进并增加了“碎部测量的方法”，如①加高天线法；②支距法。具体的操作方法请查阅2.3.4碎部测量章节。而且取得了一些“保证测量精度要求的参数”，如①图根控制测量3DCQ必须控制在0.03以下，采样间隔控制在15s以上；②开始测量前，检校点（或图根点）检核的平面与高程误差控制在10mm内，方可开始碎部测量；③碎部测量3DCQ必须控制在0.03以下，采样间隔控制在5s以上；④如果测量时3DCQ大于0.03，那么测量点的精度将达不到规范要求，成图时平面位置失真，影响左右关系，地物连接失败，位置关系错位；高程数据不准，影响上下关系，标高点不准，等高线出错等。

RTK测量较全站仪测量具有多方面的优势：（1）精度方面，误差不积累，精度高；（2）人员配置，可以减少1～2人；（3）劳动强度，劳动强度小，效率高；（4）经济效益，减人减物减经费，效益可观。