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【摘 要】GPS-RTK由于具备灵活、快速、省时、省力及精度高等优点，目前已经应用到大多数的控制测量领域，并且发挥出巨大的作用。 本文分析了GPS-RTK技术原理及在控制测量中的优略势，介绍了GPS-RTK在控制测量中的应用领域，并举了两例探讨了GPS-RTK测量技术。
【关键词】GPS-RTK；控制测量；地籍测量
一、GPS-RTK技术原理及在控制测量中的优略势
（一）GPS-RTK
RTK即实时动态测量系统，它是集计算机技术、数字通讯技术、无线电技术和GPS测量定位技术为一体的组合系统，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。RTK实时相对定位原理是基准站把接收到的所有卫星信息（包括伪距和载波相位观测值）和基准站的一些信息（如基站坐标天线高等）都通过无线电通讯系统传递到流动站，流动站在接收卫星数据的同时，也接受基准站传递的卫星数据。在流动站完成初始化后，把接收到的基准站信息传送到控制器内并将基准站的载波观测信号与本身接受到的载波观测信号进行差分处理，即可实时求得未知点的坐标。
（二）RTK技术在控制测量中应用的优点
首先，RTK技术在控制测量中的应用具有高效性。由于RTK技术是流动站小组作业，其只需在每个待测点停留几秒钟，如此便可实现每组的个人能够完成距离基准站5km-20km的测量范围，因此，测量效率远非常规测量技术所能媲美。其次，RTK技术在控制测量中的应用具有高精度性。采用RTK技术能够对待测点的位置进行实时测定，并且测量精度可以达到厘米级，因而避免由于粗精度误差而造成返工重测的现象。此外，RTK技术还不受通视条件和时间的限制，因此操作比较方便简单。
（三）RTK技术在控制测量中应用的缺点
首先，RTK技术的测量半径约为5km-20km，因而距离有限。其次，由于在测量作业时，需要不断将基准站进行移动和架设中继站，因此其通讯对RTK的工作效率产生一定的影响。再次，由于缺乏对数据完整性的监控，因而避免粗差和可靠性不能得到充分保证。最后，由于基准站多次移动，因而只能采用充电电池作为电源。
二、GPS-RTK在控制测量中的应用
（一）城市规划
城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市I、II、III级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。常规的城市地籍测量采用的是三角网、导线网方法来实施测量的，这些测量技术要求相邻控制点之间必须通视，技术规范对于导线的长度、图形都有相应的特定要求，而且，在野外测量布设的过程中不能实时的知道导线的精度，这就容易造成测量完成之后，回到室内进行评查处理后，发现测量精度不符合规范的要求，需要重新返工重测，给测量工作带来了麻烦，加大了测量工作的工作量。而GPS-RTK测量技术解决了常规控制测量中的这些问题，这种方法在测量过程中不要求点与点之间的通视和进行导线的平差，甚至对控制点之间的图形、边长都没有特定的要求，而且，采用RTK测量的同一点位相对于静态GPS观测点基本上是一致的，其坐标差值较小；而对于常规仪器观测的Ⅰ、Ⅱ级导线来说有部分相差较大，这也可能是常规测量的误差积累所引起的。由此可见，RTK技术可用于常规的控制测量，它将对传统逐级布网的理念予以更新。
（二）像控点测量
像控点测量是航空摄影测量外业主要工作之一，传统的方法要布设大量的导线来测量部分平高点，内业再空三加密。采用RTK技术测量，只需在测区内或测区附近的高等级控制点架设基准站，（若测区内或测区附近无高等级控制点，可先加密），流动站直接测量各像控点的平面坐标和高程，对不易设站的像控点，可采用手簿提供的交会法等间接的方法测量。像控点的精度要求对于RTK测量来说是不难达到的。与传统作业相比较，它不需要逐级布设控制点；与静态GPS 测量相比，缩短了作业时间，因而大大提高了作业效率，功效至少提高3～5倍。
（三）线路中线定线
RTK测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样，放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，即可放样。放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。
（四）建筑物规划放线
建筑物规划放线，放线点既要满足城市规划条件的要求，又要满足建筑物本身的几何关系，放样精度要求较高。使用RTK进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系，对于短边，其相对关系较难满足。在放样的同时，需要注意的是测量点位的收敛精度，如果点位收敛精度不高的情况下，强制测量则有可能带来较大的点位误差。在点位精度收敛高的情况下，用RTK进行规划放线一般能满足要求。
其他方面测量RTK技术还可用于地形测量、水域测量、管线测量、房产测量等方面。
三、GPS-RTK在控制测量中的应用实例
（一）地籍测量
在某市某镇30平方公里1：500地形测量中，采用GPS-RTK技术来代替常规二级导线测量。按照上述作业流程进行作业。基准站设置在测区中部的山坡顶或楼顶中等符合基准站的架设条件的高点，与已知点相距约2km的距离。选取了测区9个具有四等水准成果的E级GPS点解算出WGS 84坐标系与当地坐标系之间的转换参数，水平残差最大为±2.1cm，垂直残差最大为±1.5cm。为了提高二级点的观测精度，将天线设置在对点器上，观测时间大于20秒，每个点观测三次观测取平均值；机内精度指标预设为点位中误差±2cm，高程中误差±3cm；观测中，符合限差时进行记录。观测过程中，对一些一级点以及已观测的二级点进行重复观测，一方面作为已知点进行检核，另一方面可以间接说明GPS-RTK的测量精度。通过对30个GPS-RTK点与一级点坐标比较得到，坐标较差值最大为±3.5cm，最小为±0.4cm。坐标较差值的中误差为±1.7cm，这说明GPS-RTK技术能满足《城市测量规范》中最弱点的点位中误差（相对于起算点）不大于±5cm的要求。 同时对部分二级控制点进行了四等水准测量。平差后，每公里高差中误差为±5.2mm，最弱点高程中误差为±5.3mm。GPS-RTK作业时，不仅获取二级点平面成果，同时获取了高程成果。两次GPS-RTK高程测量的成果较差，最大为-4.3cm，最小为0cm。观测值中误差为±2.1cm，平均值中误差为±1.5cm。四等水准测量与GPS-RTK高程测量成果较差最大为-5.1cm，最小为-0.1cm，高程较差中误差为±2.5cm。如果四等水准网高程中误差取±2.0cm，GPS-RTK高程测量的中误差采用其预设精度±3cm，则利用误差传播定律可以得到高程较差理论中误差为±3.6cm，高程较差允许误差为±7.2cm。GPS-RTK高程与四等水准高程比较求得的高程较差中误差小于高程较差理论中误差。
（二）工程测量
某隧道右线全长3765m，进口里程K1+820、出口里程K5+585；测区跨A山山脉，山势陡峭，森林茂密，植被覆盖率达90%以上，气候多变，昼夜温差较大，交通不便，两端口间无捷径相通，分别需绕道路径达40余km和80km。在此条件下，用常规方法进行隧道控制测量，难达到精度要求，因此，本次选用GPS-RTK进行隧道洞外平面控制测量。
控制网应按二级GPS网的技术要求布没和施测，各开挖洞口布设的GPS点应不少于3个，且在进出口各联测一个线路定测导线点。其中E004、EO11-1为线路定测导线点。
图1 控制网图
实际作业中采用4台GPS接收机按照静态测量的方法进行。观测严格执行调度计划，按规定时间进行同步观测。为确保控制网实测精度，每个时段观测时间均大于9O分钟。天线的对中精度为lmm，每时段观测前后分别量取天线高，误差不大于2mm，取两次平均值作为最终结果。
采用的平面坐标系统为1954年北京坐标系统，本标段坐标成果中央子午线经度为120。45。基线解算采用Trimble天宝后处理软件TGO进行，基线解算模型采用双差固定解、单基线解算模式。无约束平差是在WGS-84椭球空间直角坐标系下进行。然后以E004为已知点，进行二维约束平差，得到各网点在1954坐标系下的平面坐标如表1所示。
从表1中可以看出，点位纵坐标误差最大的点为E01l-l，误差3.6mm；点位横坐标误差最大的点为GPS-X2，误差2.9mm，完全可以满足规范规定的要求。
参考文献：
[1]王黎明.GPS-RTK测量技术在地籍测量中的应用[J].科技创新与应用，2014年28期.
[2]汪学勇，朱泽川，王建.GPS-RTK 技术在地形测量中的应用探讨[J].地球，2014年9期.
【关键词】GPS-RTK；控制测量；地籍测量
一、GPS-RTK技术原理及在控制测量中的优略势
（一）GPS-RTK
RTK即实时动态测量系统，它是集计算机技术、数字通讯技术、无线电技术和GPS测量定位技术为一体的组合系统，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。RTK实时相对定位原理是基准站把接收到的所有卫星信息（包括伪距和载波相位观测值）和基准站的一些信息（如基站坐标天线高等）都通过无线电通讯系统传递到流动站，流动站在接收卫星数据的同时，也接受基准站传递的卫星数据。在流动站完成初始化后，把接收到的基准站信息传送到控制器内并将基准站的载波观测信号与本身接受到的载波观测信号进行差分处理，即可实时求得未知点的坐标。
（二）RTK技术在控制测量中应用的优点
首先，RTK技术在控制测量中的应用具有高效性。由于RTK技术是流动站小组作业，其只需在每个待测点停留几秒钟，如此便可实现每组的个人能够完成距离基准站5km-20km的测量范围，因此，测量效率远非常规测量技术所能媲美。其次，RTK技术在控制测量中的应用具有高精度性。采用RTK技术能够对待测点的位置进行实时测定，并且测量精度可以达到厘米级，因而避免由于粗精度误差而造成返工重测的现象。此外，RTK技术还不受通视条件和时间的限制，因此操作比较方便简单。
（三）RTK技术在控制测量中应用的缺点
首先，RTK技术的测量半径约为5km-20km，因而距离有限。其次，由于在测量作业时，需要不断将基准站进行移动和架设中继站，因此其通讯对RTK的工作效率产生一定的影响。再次，由于缺乏对数据完整性的监控，因而避免粗差和可靠性不能得到充分保证。最后，由于基准站多次移动，因而只能采用充电电池作为电源。
二、GPS-RTK在控制测量中的应用
（一）城市规划
城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市I、II、III级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。常规的城市地籍测量采用的是三角网、导线网方法来实施测量的，这些测量技术要求相邻控制点之间必须通视，技术规范对于导线的长度、图形都有相应的特定要求，而且，在野外测量布设的过程中不能实时的知道导线的精度，这就容易造成测量完成之后，回到室内进行评查处理后，发现测量精度不符合规范的要求，需要重新返工重测，给测量工作带来了麻烦，加大了测量工作的工作量。而GPS-RTK测量技术解决了常规控制测量中的这些问题，这种方法在测量过程中不要求点与点之间的通视和进行导线的平差，甚至对控制点之间的图形、边长都没有特定的要求，而且，采用RTK测量的同一点位相对于静态GPS观测点基本上是一致的，其坐标差值较小；而对于常规仪器观测的Ⅰ、Ⅱ级导线来说有部分相差较大，这也可能是常规测量的误差积累所引起的。由此可见，RTK技术可用于常规的控制测量，它将对传统逐级布网的理念予以更新。
（二）像控点测量
像控点测量是航空摄影测量外业主要工作之一，传统的方法要布设大量的导线来测量部分平高点，内业再空三加密。采用RTK技术测量，只需在测区内或测区附近的高等级控制点架设基准站，（若测区内或测区附近无高等级控制点，可先加密），流动站直接测量各像控点的平面坐标和高程，对不易设站的像控点，可采用手簿提供的交会法等间接的方法测量。像控点的精度要求对于RTK测量来说是不难达到的。与传统作业相比较，它不需要逐级布设控制点；与静态GPS 测量相比，缩短了作业时间，因而大大提高了作业效率，功效至少提高3～5倍。
（三）线路中线定线
RTK测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样，放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，即可放样。放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。
（四）建筑物规划放线
建筑物规划放线，放线点既要满足城市规划条件的要求，又要满足建筑物本身的几何关系，放样精度要求较高。使用RTK进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系，对于短边，其相对关系较难满足。在放样的同时，需要注意的是测量点位的收敛精度，如果点位收敛精度不高的情况下，强制测量则有可能带来较大的点位误差。在点位精度收敛高的情况下，用RTK进行规划放线一般能满足要求。
其他方面测量RTK技术还可用于地形测量、水域测量、管线测量、房产测量等方面。
三、GPS-RTK在控制测量中的应用实例
（一）地籍测量
在某市某镇30平方公里1：500地形测量中，采用GPS-RTK技术来代替常规二级导线测量。按照上述作业流程进行作业。基准站设置在测区中部的山坡顶或楼顶中等符合基准站的架设条件的高点，与已知点相距约2km的距离。选取了测区9个具有四等水准成果的E级GPS点解算出WGS 84坐标系与当地坐标系之间的转换参数，水平残差最大为±2.1cm，垂直残差最大为±1.5cm。为了提高二级点的观测精度，将天线设置在对点器上，观测时间大于20秒，每个点观测三次观测取平均值；机内精度指标预设为点位中误差±2cm，高程中误差±3cm；观测中，符合限差时进行记录。观测过程中，对一些一级点以及已观测的二级点进行重复观测，一方面作为已知点进行检核，另一方面可以间接说明GPS-RTK的测量精度。通过对30个GPS-RTK点与一级点坐标比较得到，坐标较差值最大为±3.5cm，最小为±0.4cm。坐标较差值的中误差为±1.7cm，这说明GPS-RTK技术能满足《城市测量规范》中最弱点的点位中误差（相对于起算点）不大于±5cm的要求。 同时对部分二级控制点进行了四等水准测量。平差后，每公里高差中误差为±5.2mm，最弱点高程中误差为±5.3mm。GPS-RTK作业时，不仅获取二级点平面成果，同时获取了高程成果。两次GPS-RTK高程测量的成果较差，最大为-4.3cm，最小为0cm。观测值中误差为±2.1cm，平均值中误差为±1.5cm。四等水准测量与GPS-RTK高程测量成果较差最大为-5.1cm，最小为-0.1cm，高程较差中误差为±2.5cm。如果四等水准网高程中误差取±2.0cm，GPS-RTK高程测量的中误差采用其预设精度±3cm，则利用误差传播定律可以得到高程较差理论中误差为±3.6cm，高程较差允许误差为±7.2cm。GPS-RTK高程与四等水准高程比较求得的高程较差中误差小于高程较差理论中误差。
（二）工程测量
某隧道右线全长3765m，进口里程K1+820、出口里程K5+585；测区跨A山山脉，山势陡峭，森林茂密，植被覆盖率达90%以上，气候多变，昼夜温差较大，交通不便，两端口间无捷径相通，分别需绕道路径达40余km和80km。在此条件下，用常规方法进行隧道控制测量，难达到精度要求，因此，本次选用GPS-RTK进行隧道洞外平面控制测量。
控制网应按二级GPS网的技术要求布没和施测，各开挖洞口布设的GPS点应不少于3个，且在进出口各联测一个线路定测导线点。其中E004、EO11-1为线路定测导线点。
图1 控制网图
实际作业中采用4台GPS接收机按照静态测量的方法进行。观测严格执行调度计划，按规定时间进行同步观测。为确保控制网实测精度，每个时段观测时间均大于9O分钟。天线的对中精度为lmm，每时段观测前后分别量取天线高，误差不大于2mm，取两次平均值作为最终结果。
采用的平面坐标系统为1954年北京坐标系统，本标段坐标成果中央子午线经度为120。45。基线解算采用Trimble天宝后处理软件TGO进行，基线解算模型采用双差固定解、单基线解算模式。无约束平差是在WGS-84椭球空间直角坐标系下进行。然后以E004为已知点，进行二维约束平差，得到各网点在1954坐标系下的平面坐标如表1所示。
从表1中可以看出，点位纵坐标误差最大的点为E01l-l，误差3.6mm；点位横坐标误差最大的点为GPS-X2，误差2.9mm，完全可以满足规范规定的要求。
参考文献：
[1]王黎明.GPS-RTK测量技术在地籍测量中的应用[J].科技创新与应用，2014年28期.
[2]汪学勇，朱泽川，王建.GPS-RTK 技术在地形测量中的应用探讨[J].地球，2014年9期.