2024年4月11日发(作者：眭英媛)
1
地矿测绘 2006,22(1):1～2
SurveyingandMappingofGeologyandMineralResources Vo.l22,No.1,2006
CN53-1124/TD ISSN1007-9394
RTK与城市一级导线测量的比较及精度分析
杨润书,潘纯建
(云南省地矿测绘院云南昆明 650218)
*
摘要:对RTK的基本原理作了简述,并对RTK的测量方法作了讨论,与城市一级导线测量结果进行了比较及精度分析。
关健词:RTK;一级导线;精度
中图分类号:P228.4 文献标识码:A 文章编号:1007-9394(2006)01-0001-02
AnalysisandComparisonwithPrecisionofRTKandUrbanFirst-order
TraverseSurvey
YANGRun-shu,PANChun-jian
(YunnanSurveyingandMappingInstituteofGeologyandMineralResources,KunmingYunnan650218,China)
Abstract:cisionandresultofRTK
andurbanFirst-ordertraversesurveyiscomparedandanalyzed.
Keywords:RTK;first-ordertraverse;precision
0 引言
以往GPS在测绘领域中的应用主要用于高精度的大地测
量和各类控制测量,而GPS的实时动态RTK模式,其快速实时
和操作便捷使GPS应用范围变得越来越广。常规的控制测量
通常要分级布网,逐级加密,还要考虑有较好的网形结构等。如
城市一级导线测量,不仅要构成一定的网形,至少两点间必须通
视,才能进行导线点间的传算,即便是在不需要布设控制点的地
区,为了导线点间的传递和网形,还必须布设和测量导线点,因
此增加了许多不必要的工作。而采用GPS-RTK技术进行测
量,就可以直接在所需点位的地区进行布设和测量,节省不少工
作量。因此有必要对RTK技术进行一级点的测量进行试验和
研究,试图用RTK来代替一级导线测量。
2 试验区概况及一级导线测量
试验区以楚雄市富民镇为中心,试验区内1∶500数字化测
2
图面积约为40km
。整个测区内地形主要为居民地、平地、丘
陵地,少部分为山地。最大比高约为200m,平均海拨为1850
m。测区附近有三、四等GPS网点10点,在三、四等GPS点下布
设一级导线网,网形为格网式多结点的导线网,导线相邻边长之
比均不超过3∶1,结点与结点之间或结点与起算点之间的导线长
度不得超过附合导线长度的0.7倍。一级导线网水平角采用两
台LeicaTC702及TOPCONGTS322等2s级全站仪同时进行观
测,水平角两测回测定。高程网以测区附近的三等水准点为基
准,布设成为结点水准网。按四等光电测距导线高程导线的要
求进行施测,垂直角及边长观测采用与水平角观测相同的仪器,
中丝法往返各三测回测定边长及垂直角。一级导线网的平均边
长为320m,测角中误差m
β
=±3.0″,平差后最弱点点位中误差
m
x
=±3.22cm,m
y
=±2.50cm,m
xy
=±4.08cm。四等光电测
距高程导线网最弱点高程中误差m
H
=±1.61cm。
1 RTK的测量原理
RTK(RealTimeKinematic)技术又称载波相位差分技术,是
实时处理基准站、流动站两个测站载波相位观测值的差分方法,
它又可分为修正法和差分法。修正法是将基准站的载波相位修
正值发送给流动站,改正流动站所接收到的载波相位,进而解求
坐标,也称准RTK;差分法是将基准站采集到的载波相位发送
给流动站,进行求差解算坐标,即真正的RTK。
RTK的关键技术在于数据处理技术和数据传输技术,RTK
定位要求基准站接收机观测到的载波相位观测值及站坐标等通
过数据通信链实时传送给流动站接收机,流动站不仅通过数据
链接收来自基准站各项数据,而且还要采集GPS观测数据,并
在系统内组成差分观测值进行实时处理,求得高精度的定位结
果。
*
收稿日期:
2005
3 RTK的测量方法
RTK测量通常采用的方法主要有两种:一种是“无投影/无
转换”法,即直接用接收机在基准站和流动站接收WGS-84坐
标,其后利用“点校正”的方法来求得地方坐标。这种方法基准
不一定要安置在已知点上,但需要至少3个已知点进行“点校
正”。另一种是“键入参数”法,把静态观测求得的WGS-84坐
标和地方坐标键入到手簿中,进行参数计算,可求得一套转换参
数。该方法基准站须架设在已知点上,但不需要到实地再进行
“点校正”。具体作业时也可以不在已知点上设置基准站,选择
-11-01
2 地矿测绘 第22卷
在有利于接收GPS信号和无线电传播的位置,这样系统能较好
的工作。
在已知点上设置1台GPS接收机作为基准站,并将一些必
要的数据如基准站的坐标、高程、坐标转换参数等输入GPS控
制手簿,1台或几台GPS接收机设置为流动站。基准站和流动
站同时接收卫星信号,基准站将接收到的卫星信号通过基准站
电台发送到流动站,流动站将接收到的卫星信号与基准站发来
的信号传输到控制手簿进行实时差分及平差处理,实时得到本
站的坐标和高程及其精度指标等,并随时将实测精度和预设精
度指标进行比较,一旦实测精度达到预设精度指标的要求,手簿
将提示测量人员是否接受该成果,接受后手簿将测得的坐标、高
程及精度同时存储到手簿中。
要使RTK连续快速地获得固定解,就必须使RTK移动站
连续、可靠、快速地接收到基准站发来的数据链信号,数据链传
输的可靠性除主要取决于无线电台的的质量外,也受地形地势
的影响。要保持高质量的数据传输,基准站的设置是高效、顺利
地进行RTK测量的关键之一,基准站的安置尽可能满足下列
条件:
1)RTK的基准站可以设立在有精确成果的已知点上,也可
以设在未知点上。
2)把基准站设立在要进行RTK测量区域中央一带的较高
控制点上,提高基准站和流动站天线的架设高度,以提高GPS
卫星信号接收质量和数据链传输质量,保证最终成果的可靠性
和精度。
3)缩短各RTK测量点与基准站之间的距离,使其能满足
“电磁波通视”。
4 RTK测量结果与全站仪测量一级导线结果的比较分析
本次在楚雄测区采用Trimble5700双频RTKGPS接收机和
5700GPS接收机实时动态测量,其标称精度:水平为±10mm+
-6-6
1×10D,垂直为±20mm+1×10D。在测区内架设两个基
准站,基本上完成了图根控制测量,在进行图根点测量的同时,
每天应不定时地检测一级导线点。全区共检测一级导线点50
个,其较差分布情况如表1所示。
表1 RTK测量与一级导线测量结果较差分布表
Tab.1 Distributiontableofcomparingwithresults
ofRTKandfirst-ordertraversesurvey
较差区间/cm
0.0-2.0
2.0-3.0
3.0-4.0
4.0-5.0
5.0-6.0
6.0-7.0
7.0-8.0
dx/点数 %
41 82
6 12
3 6
dy/点数 %
40 80
7 14
3 6
dH点数/ %
31 62
2 4
5 10
7 14
2 4
1 2
2 4
图1 RTK测量与一级导线测量结果较差分布图
Fig.1 Distributiondrawingofcompareingwith
resultsofRTKandfirst-ordertraversesurvey
从图1中显著地表示出平面位置的较差分布较为集中,而
高程较差的分布较为离散。
5 结束语
笔者通过对RTK测量与一级导线测量的比较和分析,得出
以下结论:
1)在通常条件下,利用RTK测量几秒钟即可获得一个点的
三维坐标,作业速度快、效率高。
2)RTK测量各点间的精度基本上是独立的,没有误差传递
和误差积累,这不同于导线测量和GPS网测量成果中点的精度。
3)用RTK进行一级导线点测量,通常可以满足《地质矿产
勘查测量规范》的要求。在一定条件下,平面精度能达到《城市
测量规范》的要求,但高程方面需要采取一定的措施才能达到
城市测量对高程精度的要求。
最大较差为:dx=-3.9cm,dy=3.4cm,dH=-7.7cm。
平均较差为:dx=-0.5cm,dy=-0.4cm,dH=1.0cm。由较
差计算得的中误差为m
x
=±1.06cm,m
y
=±1.02cm,m
H
=±
2.21cm,m
xy
=±1.47cm。
从前文所述的较差和中误差来看,平面位置中误差能够满
足《城市测量规范》要求,高程精度还不能完全满足《城市测量
规范》的要求,应采取一定措施加以改进。具体方法为:分析该
试验区用来检测一级导线点的具体情况,提高高程起算点的等
级,加大高程起算点的密度,可以达到城市测量高程精度的要求。
实践证明,无论是平面精度还是高程精度都能满足《地质
矿产勘查测量规范》对一级导线的精度要求,因此可以利用
RTK进行一级点平高测量。
[参 考 文 献]
[1] 杨润书.GPS基线解算的优化技术[J].测绘通报,2005,(5).
[2] GB/T18341-2001,地质矿产勘查测量规范[S].
[3] CJJ8-99,城市测量规范[S].
作者简介:杨润书(1963～),男,云南鹤庆人,正高级工程
师,工学硕士,现任云南省地矿测绘院总工程师、《地矿测绘》主
编、云南省测绘学会常务理事。
2024年4月11日发(作者：眭英媛)
1
地矿测绘 2006,22(1):1～2
SurveyingandMappingofGeologyandMineralResources Vo.l22,No.1,2006
CN53-1124/TD ISSN1007-9394
RTK与城市一级导线测量的比较及精度分析
杨润书,潘纯建
(云南省地矿测绘院云南昆明 650218)
*
摘要:对RTK的基本原理作了简述,并对RTK的测量方法作了讨论,与城市一级导线测量结果进行了比较及精度分析。
关健词:RTK;一级导线;精度
中图分类号:P228.4 文献标识码:A 文章编号:1007-9394(2006)01-0001-02
AnalysisandComparisonwithPrecisionofRTKandUrbanFirst-order
TraverseSurvey
YANGRun-shu,PANChun-jian
(YunnanSurveyingandMappingInstituteofGeologyandMineralResources,KunmingYunnan650218,China)
Abstract:cisionandresultofRTK
andurbanFirst-ordertraversesurveyiscomparedandanalyzed.
Keywords:RTK;first-ordertraverse;precision
0 引言
以往GPS在测绘领域中的应用主要用于高精度的大地测
量和各类控制测量,而GPS的实时动态RTK模式,其快速实时
和操作便捷使GPS应用范围变得越来越广。常规的控制测量
通常要分级布网,逐级加密,还要考虑有较好的网形结构等。如
城市一级导线测量,不仅要构成一定的网形,至少两点间必须通
视,才能进行导线点间的传算,即便是在不需要布设控制点的地
区,为了导线点间的传递和网形,还必须布设和测量导线点,因
此增加了许多不必要的工作。而采用GPS-RTK技术进行测
量,就可以直接在所需点位的地区进行布设和测量,节省不少工
作量。因此有必要对RTK技术进行一级点的测量进行试验和
研究,试图用RTK来代替一级导线测量。
2 试验区概况及一级导线测量
试验区以楚雄市富民镇为中心,试验区内1∶500数字化测
2
图面积约为40km
。整个测区内地形主要为居民地、平地、丘
陵地,少部分为山地。最大比高约为200m,平均海拨为1850
m。测区附近有三、四等GPS网点10点,在三、四等GPS点下布
设一级导线网,网形为格网式多结点的导线网,导线相邻边长之
比均不超过3∶1,结点与结点之间或结点与起算点之间的导线长
度不得超过附合导线长度的0.7倍。一级导线网水平角采用两
台LeicaTC702及TOPCONGTS322等2s级全站仪同时进行观
测,水平角两测回测定。高程网以测区附近的三等水准点为基
准,布设成为结点水准网。按四等光电测距导线高程导线的要
求进行施测,垂直角及边长观测采用与水平角观测相同的仪器,
中丝法往返各三测回测定边长及垂直角。一级导线网的平均边
长为320m,测角中误差m
β
=±3.0″,平差后最弱点点位中误差
m
x
=±3.22cm,m
y
=±2.50cm,m
xy
=±4.08cm。四等光电测
距高程导线网最弱点高程中误差m
H
=±1.61cm。
1 RTK的测量原理
RTK(RealTimeKinematic)技术又称载波相位差分技术,是
实时处理基准站、流动站两个测站载波相位观测值的差分方法,
它又可分为修正法和差分法。修正法是将基准站的载波相位修
正值发送给流动站,改正流动站所接收到的载波相位,进而解求
坐标,也称准RTK;差分法是将基准站采集到的载波相位发送
给流动站,进行求差解算坐标,即真正的RTK。
RTK的关键技术在于数据处理技术和数据传输技术,RTK
定位要求基准站接收机观测到的载波相位观测值及站坐标等通
过数据通信链实时传送给流动站接收机,流动站不仅通过数据
链接收来自基准站各项数据,而且还要采集GPS观测数据,并
在系统内组成差分观测值进行实时处理,求得高精度的定位结
果。
*
收稿日期:
2005
3 RTK的测量方法
RTK测量通常采用的方法主要有两种:一种是“无投影/无
转换”法,即直接用接收机在基准站和流动站接收WGS-84坐
标,其后利用“点校正”的方法来求得地方坐标。这种方法基准
不一定要安置在已知点上,但需要至少3个已知点进行“点校
正”。另一种是“键入参数”法,把静态观测求得的WGS-84坐
标和地方坐标键入到手簿中,进行参数计算,可求得一套转换参
数。该方法基准站须架设在已知点上,但不需要到实地再进行
“点校正”。具体作业时也可以不在已知点上设置基准站,选择
-11-01
2 地矿测绘 第22卷
在有利于接收GPS信号和无线电传播的位置,这样系统能较好
的工作。
在已知点上设置1台GPS接收机作为基准站,并将一些必
要的数据如基准站的坐标、高程、坐标转换参数等输入GPS控
制手簿,1台或几台GPS接收机设置为流动站。基准站和流动
站同时接收卫星信号,基准站将接收到的卫星信号通过基准站
电台发送到流动站,流动站将接收到的卫星信号与基准站发来
的信号传输到控制手簿进行实时差分及平差处理,实时得到本
站的坐标和高程及其精度指标等,并随时将实测精度和预设精
度指标进行比较,一旦实测精度达到预设精度指标的要求,手簿
将提示测量人员是否接受该成果,接受后手簿将测得的坐标、高
程及精度同时存储到手簿中。
要使RTK连续快速地获得固定解,就必须使RTK移动站
连续、可靠、快速地接收到基准站发来的数据链信号,数据链传
输的可靠性除主要取决于无线电台的的质量外,也受地形地势
的影响。要保持高质量的数据传输,基准站的设置是高效、顺利
地进行RTK测量的关键之一,基准站的安置尽可能满足下列
条件:
1)RTK的基准站可以设立在有精确成果的已知点上,也可
以设在未知点上。
2)把基准站设立在要进行RTK测量区域中央一带的较高
控制点上,提高基准站和流动站天线的架设高度,以提高GPS
卫星信号接收质量和数据链传输质量,保证最终成果的可靠性
和精度。
3)缩短各RTK测量点与基准站之间的距离,使其能满足
“电磁波通视”。
4 RTK测量结果与全站仪测量一级导线结果的比较分析
本次在楚雄测区采用Trimble5700双频RTKGPS接收机和
5700GPS接收机实时动态测量,其标称精度:水平为±10mm+
-6-6
1×10D,垂直为±20mm+1×10D。在测区内架设两个基
准站,基本上完成了图根控制测量,在进行图根点测量的同时,
每天应不定时地检测一级导线点。全区共检测一级导线点50
个,其较差分布情况如表1所示。
表1 RTK测量与一级导线测量结果较差分布表
Tab.1 Distributiontableofcomparingwithresults
ofRTKandfirst-ordertraversesurvey
较差区间/cm
0.0-2.0
2.0-3.0
3.0-4.0
4.0-5.0
5.0-6.0
6.0-7.0
7.0-8.0
dx/点数 %
41 82
6 12
3 6
dy/点数 %
40 80
7 14
3 6
dH点数/ %
31 62
2 4
5 10
7 14
2 4
1 2
2 4
图1 RTK测量与一级导线测量结果较差分布图
Fig.1 Distributiondrawingofcompareingwith
resultsofRTKandfirst-ordertraversesurvey
从图1中显著地表示出平面位置的较差分布较为集中,而
高程较差的分布较为离散。
5 结束语
笔者通过对RTK测量与一级导线测量的比较和分析,得出
以下结论:
1)在通常条件下,利用RTK测量几秒钟即可获得一个点的
三维坐标,作业速度快、效率高。
2)RTK测量各点间的精度基本上是独立的,没有误差传递
和误差积累,这不同于导线测量和GPS网测量成果中点的精度。
3)用RTK进行一级导线点测量,通常可以满足《地质矿产
勘查测量规范》的要求。在一定条件下,平面精度能达到《城市
测量规范》的要求,但高程方面需要采取一定的措施才能达到
城市测量对高程精度的要求。
最大较差为:dx=-3.9cm,dy=3.4cm,dH=-7.7cm。
平均较差为:dx=-0.5cm,dy=-0.4cm,dH=1.0cm。由较
差计算得的中误差为m
x
=±1.06cm,m
y
=±1.02cm,m
H
=±
2.21cm,m
xy
=±1.47cm。
从前文所述的较差和中误差来看,平面位置中误差能够满
足《城市测量规范》要求,高程精度还不能完全满足《城市测量
规范》的要求,应采取一定措施加以改进。具体方法为:分析该
试验区用来检测一级导线点的具体情况,提高高程起算点的等
级,加大高程起算点的密度,可以达到城市测量高程精度的要求。
实践证明,无论是平面精度还是高程精度都能满足《地质
矿产勘查测量规范》对一级导线的精度要求,因此可以利用
RTK进行一级点平高测量。
[参 考 文 献]
[1] 杨润书.GPS基线解算的优化技术[J].测绘通报,2005,(5).
[2] GB/T18341-2001,地质矿产勘查测量规范[S].
[3] CJJ8-99,城市测量规范[S].
作者简介:杨润书(1963～),男,云南鹤庆人,正高级工程
师,工学硕士,现任云南省地矿测绘院总工程师、《地矿测绘》主
编、云南省测绘学会常务理事。