GPS-RTK技术在城市建设地形测量中的应用

GPS-RTK技术在城市建设地形测量中的应用

摘要：GPS-RTK技术日趋成熟，RTK测量系统在测绘单位也在逐步普及。在经济高速发展的今天，城市建设日新月异，各种建设项目大面积展开。这些都需要精度高、实时性强的地形图作保障。当需要测量小范围地形图时，控制就成为影响成图速度的主要因素。而GPS-RTK技术的应用大大提高了工作效率，同时解决了工作中已知点不通视和长距离的导线测量带来的误差问题。其定位精度能满足大比例尺地形图测绘的要求。它既可直接采集碎部点，亦可作图根控制点，并实时提供坐标数据。这样不仅提高测量作业效率，降低了劳动强度，也节省了测量费用。本文将结合工程实例对GPS RTK在地形测量的应用进行论述。

关键词：GPS-RTK技术；城市建设；地形测量

引言

城市建设地形测量是测绘地形图的作业。即利用测量仪器对被测城市表面局部区域内各种地物、地貌和地形的空间位置和几何形状进行测定，并按照一定的比例尺缩小放大，依据一定的图示规则，绘制成地形图的工作。在城市地形测量中，传统观测仪器如水准仪、经纬仪、全站仪等因具有观测原理简单、观测精度高和操作简便等特点而得到广泛应用。但是，随着科学技术的发展和城市地形测量工作的深入，传统的测量手段逐渐不能适应地形测量的要求。一些较为先进、方便的地形测量方法如GPS-RTK技术、多线光测量技术等因其显著的优点以及传统测量方法无可比拟的优势，在地形测量中的运用越来越广泛，并有逐渐取代传统测量方式的趋势，在地形测量中发挥越来越大的作用。

一、GPS-RTK技术工作原理

GPS-RTK技术即实时载波相位差分技术，是实时处理两个测点载波相位观测量的差分方法，它分为两类：差分法和修正法。差分法是将基准站采集的载波相位发送给用户，进行求差解算坐标；修正法是将基准站载波相位修正值发送给用户，改正用户接收到的载波相位。基准站实时地将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等用无线电传送给运动中的流动站，流动站通过无线电接收基准站发射的信息，将载波相位观测值实时进行差分处理，得到基准站和流动站坐标差△X、△Y、△H。坐标差加上基准站坐标得到每个点的坐标，通过坐标转换参数转换得出流动站每个点的平面坐标X，Y和海拔高Ｈ。

应用RTK技术进行定位时要求基准站接收机实时地把观测数据（如伪距或相位观测值）及已知数据（如基准站点坐标）实时传输给流动站GPS接收机，流动站快速求解整周模糊度，在观测到４颗卫星后，可以实时地求解出厘米级的流动站动态位置。这比GPS静态、快速静态定位需要事后处理，其定位效率大

大提高。故RTK技术一出现其在测量中的应用立刻受到人们的重视。

二、GPS-RTK技术在城市建设地形测量中的应用

1、GPS在地籍控制测量中的应用

应用GPS进行地籍控制测量，不要求通视，这样避免了常规地籍控制工作点位选取的局限条件，并且GPS网状结构对GPS网精度的影响也甚小。正由于GPS具有布点灵活、全天候、速度快、精度高等优点，才使GPS技术在国内各省市的城市地籍控制测量中得以广泛应用。根据国家土地局颁布的《城镇地籍调查规程》要求，地籍平面控制网可布设为二、三、四等三角网，三边网和边角网，一、二级小三角网（锁），一、二级导线网及相应等级的GPS网，并且各等级地籍平面控制网点，根据城镇规模均可作为首级控制。四等网中最弱相邻点的相对点位中误差及四等以下网最弱点（相对于起算点）的点位中误差≤5cm。利用GPS技术进行地籍控制，没有常规三角网（锁）布设时要求近似等边及精度估算偏低时应加测对角线或增设起始边等繁琐要求，只要使用的GPS仪器精度与等级控制精度匹配，控制点位的选取符合GPS点位选取要求，那么所布设的GPS网精度就完全能够满足地籍规程要求。

2、RTK在地形控制测量中的应用

RTK控制测量，按其工作性质可分为外业和内业两大部分，外业工作主要包括：选点、建立测站标志、埋石、野外观测作业以及成果质量检核等；内业工作主要包括：技术设计、测后数据处理以及技术总结等。按照RTK测量实施的工作程序，大体分为几个阶段：GPS控制网的优化设计，选点与埋石，外业观测，成果检核，数据处理，编制报告。RTK测量是一项技术复杂、要求严格的工作，在满足用户对测量精度和可靠性等要求的情况下，尽可能地减少经费、时间和人力的消耗。因此，对其各阶段的工作，都要精心设计、组织和实施。为了满足实际的要求，RTK测量作业应遵守统一的规范和细则。RTK控制测量与GPS定位技术的发展水平密切相关，GPS接收机硬件与软件的不断改善，将直接影响测量工作的实施方法、观测时间、作业要求和成果的处理方法。

3、GPS-RTK在城市建设地形测量中的应用

在地形测量项目中，采用RTK系统进行野外碎步数据采集具有受天气因数影响小，测图精度高，无需考虑控制点间通视问题等优势，但是也存在不能观测居民地、树林，对复杂地形（如冲沟）观测困难等缺陷和问题。1)在地形测量过程中对于开阔区域的独立地物（如坟、出水口、高程点等）、现状地物（各类道路。水渠），RTK系统可以直接观测，其精度可达1-3cm。具体做法为在各类地物的定位点上安放流动站，待仪器的状态固定后输入各类地物相应的属性编码进行保存，在内业整理时有程序根据属性编码对各类地物进行相应的表示。2)在地形测量的开阔区域也会有一些居民地、厂房、废弃房、机井房、养殖场等独立或小片的建筑物和树林，我们对上述的地物进行分类，以项目效益最大化为原则采取不同的措施进行处理。三、GPS-RTK地形图测量实例

在某测区5平方公里1：2000地形测量中在进行碎部测量之前，需进行控制点的布设和测量。常规的地形图测绘方法通常是首先在测区内布设控制网点，这种控制网点，一般是在国家高等级控制网点的基础上加密成次级控制点，然后依据加密的控制点，布设图根控制点。

由于本次数字化测图采用GPS-RTK定位技术，不在需要布设常规测量控制网，我们首先收集到4个国家三等三角点，四个点均匀分布，包围整个测区，使用前经相关检测证明已知点精度符合使用要求。然后在测区的中部有房屋建筑地方选择地势较高的5层楼顶，四周通视条件好，有利于卫星信号接收和数据链发射的地方，做GPS静态控制点，作为测区的首级控制点（基准站架设点），从GPS接收机输出的坐标是GPS的WGS-84椭球大地坐标中的经度，纬度与大地高，要得到测图所用高斯平面坐标和正常高，必须进行坐标转换。坐标转换完成后（也成为点校正），RTK文件中已建立WGS-84坐标系与本工程所用的1954北京坐标系的转换参数，仪器可以自动求得1954北京坐标系坐标及1985国家高程基准的高程值。

地形测量阶段，直接利用RTK建立图根控制点和进行碎部点测量。通过本次测量实例，为了提高作业效率在卫星信号好的区域可以直接利用RTK进行碎部点测量；在房屋密集、卫星信号不好区域利用RTK所测的图根控制点架设全站仪进行野外全数字地形图测绘。

RTK地形测量流程如下：

通过本次地形测量实例总结了一些RTK技术在城市地形测量中对建筑物进行测量时的应用经验， RTK技术测量建筑物处理方式如下：①对于矮建筑物，将对中杆加高，让RTK系统的卫星接收天线伸到房顶后直接观测。②对于结构简单的高大建筑物，以RTK系统采用观测辅助点的方式观测方法，如观测房屋角A,B,C,D在其各自的延长线上观测辅助点，然后画草图并注记待测点、辅助点点号及联结顺序，内页编辑室按顺序连线，即可求出房角A,B,C,D点的具体位置。③对于结构复杂的高大建筑物和树林,在其附件适合位置利用GPS和RTK系统作图根控制点,然后用全站仪进行补测。

结束语

总之，城市地形测量技术经历了一段较长的发展历史，经过传统的测量技术，在现代化的技术带动下，开始向数字化测量技术进行转化，并逐步实现地形测量内外作业的一体化。城市地形测量方法的应用将越来越广泛，好的方法既可以很准确、快速地完成预期的任务，又能够利用其优势来为测量单位带来更好的经济效益。在未来的地形测量中，必然会有更多的测绘新技术新方法应用到工程测量

中，更好的促进城市的发展。

参考文献

[1]赵连华.如何利用GPS-RTK在城市建设中完成测量中工作[J].科技风,2013,(8):124．

[2]石金峰,李新慧,杨培章.GPS-RTK技术及其在控制测量中的应用[J].辽宁工程技术大学学报,2013,23(6)．

[3]杨俊.GPS-RTK结合全站仪的城市地形测量技术研究[J].科技资讯,2011,(25):37．

[4]杨晓华，周国强．全站仪与GPS-RTK相结合在地形测量中的应用[J].江西煤炭科技,2011,(4).