摘要：本文介绍了GPS-RTK技术的工作原理，分析了GPS-RTK测量误差源及主要技术问题，介绍了提高RTK测量成果精确度和可靠性的方法。
关键词：GPS；地形图；测量技术；探讨
1 GPS-RTK技术的工作原理
GPS实时动态（RTK）测量技术是以载波相位观测量为依据的实时差分GPS测量技术，它能够实时地获得测站点在指定坐标系中的三维定位结果，能达到厘米级精度。RTK系统主要由一个参考站（即基准站）、若干个流动站、数据通讯系统三大部分组成。在RTK作业模式下基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信鼠一起传送到流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，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同时给出厘米级定位结果用时不到1s。流动站可处于静止状态也可处于运动状态庑成周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理只要能保持4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，并保证良好的测量环境，则流动站可随时给出厘米级定位结果。
RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术①数据处理技术：目前采用运动中快速求解整周模糊度的算法OTF已能在1min内实现整周模糊度快速准确求解，较好地解决GPS信号失锁状态下快速重新初始化。②数据传输技术：RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据（伪距观测值，相位观测值）及已知数据传输给流动站接收机，数据量比较大，一般都要求9600的波特率这在无线电上不难实现。
2 GPS-RTK测量误差源及主要技术问题
2.1 RTK测量误差源
RTK测量误差的主要源有GPS卫星、RTK设备、测量环境、用户专业水平、测量方法等5个因素。
2.1.1 GPS卫星
GPS系统本身的误差源包括GPS卫星数、卫星图形和大气状况等，同GPS静态定位的误差类似。此类误差可以称之为GPS系统误差，由RTK系统的控制终端进行实时显示、控制。大量的文献资料研究表明，RTK测量的基线长度同轨道误差和大气影响密切相关，基线越长，电离层和对流层的误差越大，观测结果的误差也越大解算结果的可靠性也越低，因此，RTK的作用半径控制在5km以内较为适宜。
2.1.2 RTK设备
国内市场的RTK品牌较多，RTK设备的优劣不仅影响测量精度，而且也影响成果的可靠性。RTK设备的影响因子主要包括数据链、天线类型和处理软件等。因此RTK应选择操作方便、性能稳定可靠、故障率低、可靠性高的仪器设备。厂家提供的RTK定位精度只是理想状态下的指标，只可作为参考，其实际精度还需要在工程项目中验证确定。
2.1.3 测量环境
与静态CTPS影响因子类似，测量环境会影响到RTK测量的精确性和可靠性。因此在观测过程中，观测者必须始终注意地形条件、基准站与流动站之间的障碍物、平面覆盖、多路径效应、电磁波干扰等环境因素。
2.1.4 测量方法（技术设计）
技术设计方案的合理陛和准确性直接影响测量成果的质量和可靠性。例如基准站的选择、坐标系的选择、观测时间的选择、质量控制方法等等。
2.2 RTK的转换参数
GPS-RTK测量在WGS-84坐标系中进行。得到较高精度的坐标。但通常的测量工作采用的是1980年西安坐标系或1954年北京坐标系，也有采用各种区域}生的独立坐标系，这就需要通过项目区控制点计算得到的四参数或七参数将WGS-84坐标转换到用户所需要的坐标系中。转换参数为四参数（包括二维平移向量、1个旋转角、1个尺度比）和七参数（包括三维平移向量、三维旋转值和1个尺度因子），一般情况下，根据不同的情况采用不同的转换参数。
2.2.1四参数的计算及优缺点
四参数的计算需要提供两个具有三维坐标的已知等级控制点，在进行计算前，需要通过单点定位得到基准站的坐标再利用移动站得到其他点的RTK模式下的测量坐标，最后通过计算机或掌上机的“四参数计算”程序分别输入已知坐标及单点定位坐标和移动站RTK模式下的测量坐标，即可计算出RTK四参数。四参数的求解较为简单，作用距离一般在5km范围之内，对于小面积的地形测量任务较为合适；四参数在需要搬站时必须重新进行四参数求解；使用范围受到很大的限制，四参数的测量精度随GPS卫星在天空中的位置的调整而有相应的变化，稳定性受到一定的影响。大多数RTK系统采用四参数进行实时转换所测成果同现有坐标成果可能有较大的差异，长距离时还会产生尺度比误差。因此采用四参数进行计算时应时刻控制RTK的作用距离尽量减少尺度比误差。
2.2.2 七参数的计算及优缺点
对大于15km2的测区进行测量，为提高整个测区的平面和高程精度就需要使用七参数方法。七参数的计算至少需要3个公共点，当多于3个公共点时，可按照最小二乘法求得7个参数的最或然值，对控制网进行三维平差，需要将A点的WGS-84坐标作为已知坐标。七参数的求解较为复杂，但它不受作业范围的限制，至少作用范围15km2，可以方便基准站的任意选择，在使用过程中测量精度相对稳定，精度也很高。
3 提高RTK测量成果精确度和可靠性的方法
通过RTK技术在地形图测绘中的应用，在提高成果精确性和可靠陛方面总结以下几点：
3.1对于在城市空旷区、山地地形测量等能充分满足RTK接收机数据采集要求的地区，RTK能快速完成碎部测量作业；但在建筑物密集、树林稠密等地区，会使RTK初始化速度大大降低或者出现失锁现象，可以采用RTK施测图根控制点，再利用全站仪测量RTK不能作业的测区。这种GPSBTK+全站仪测量碎部点的方法，能快速完成野外作业，两种作业方法能互相补充取长补短，最大可能地发挥各自的优势。
3.2 在利用RTK技术施测图根控制点时，要充分保证RTK高程控制数据的质量。外业观测时，观测条件要求比碎部点高，注意及时与已知点高程校核采用合适的数据处理方法剔除粗差。
3.3 对于不同型号的GPS RTK接收机所标称的精度不可盲目相信庀是一种理想状态下的技术指标，随着作业环境、时段信号等因素的影响而不同，其值只能作为参考。
3.4 初始化速度决定着RTK测量的速度，在山区、林区或建筑物密集区，GPS信号受到一定的影响，容易造成失锁想象，需要重新初始化，大大降低了测量精度和作业效率，解决这个问题的主要方法是选用初始化能力强、初始化时间短的RTK机型。
3.5 利用双基准站法施测控制点，可以提高定位测量精度，确保测量成果的可靠性。在利用双基准站法测量控制点时，注意以下几点：①控制点间距离应控制在2km左右，平面精度能达到一级导线的要求，高程精度能达到四等要求；②流动站宜采用三脚架进行对中整平③点位校正应选用精度较高的控制点。
3.6 基准站应尽量架设在地势较高目远离强电磁干扰源和信号反射物，流动站距离基准站控制在5km之内为宜。
3.7 小面积的地形图测绘宜采用四参数实施，方便快捷；超过15km2的范围宜采用七参数实施，测量成果的稳定性较高。
3.8为保证RTK测量的准确性癌地形图测绘作业过程中宜采用如下质量控制：
3.8.1已知点检核验证：用RTK测出高精度的控制点进行比较验证RTK测量模式的正常性发现问题即可改正。
3.8.2重新测量已测过的控制点_在RTK初始化完成后，首先重测已有的控制点，确认无误后再进行地形图的测绘。这样可防止各种校正参数、投影参数等指标的设置失误提高测图速度和质量。
参考文献：
[1] 邹德慧.全球定位系统（GPS）的使用状况与发展趋势[M].中国科技大学出版社，2009.
[2] 陈建堂.我国工程测量行业中全球卫星定位系统的使用状况[J].测量技术与发展.2011，（12）.
关键词：GPS；地形图；测量技术；探讨
1 GPS-RTK技术的工作原理
GPS实时动态（RTK）测量技术是以载波相位观测量为依据的实时差分GPS测量技术，它能够实时地获得测站点在指定坐标系中的三维定位结果，能达到厘米级精度。RTK系统主要由一个参考站（即基准站）、若干个流动站、数据通讯系统三大部分组成。在RTK作业模式下基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信鼠一起传送到流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，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同时给出厘米级定位结果用时不到1s。流动站可处于静止状态也可处于运动状态庑成周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理只要能保持4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，并保证良好的测量环境，则流动站可随时给出厘米级定位结果。
RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术①数据处理技术：目前采用运动中快速求解整周模糊度的算法OTF已能在1min内实现整周模糊度快速准确求解，较好地解决GPS信号失锁状态下快速重新初始化。②数据传输技术：RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据（伪距观测值，相位观测值）及已知数据传输给流动站接收机，数据量比较大，一般都要求9600的波特率这在无线电上不难实现。
2 GPS-RTK测量误差源及主要技术问题
2.1 RTK测量误差源
RTK测量误差的主要源有GPS卫星、RTK设备、测量环境、用户专业水平、测量方法等5个因素。
2.1.1 GPS卫星
GPS系统本身的误差源包括GPS卫星数、卫星图形和大气状况等，同GPS静态定位的误差类似。此类误差可以称之为GPS系统误差，由RTK系统的控制终端进行实时显示、控制。大量的文献资料研究表明，RTK测量的基线长度同轨道误差和大气影响密切相关，基线越长，电离层和对流层的误差越大，观测结果的误差也越大解算结果的可靠性也越低，因此，RTK的作用半径控制在5km以内较为适宜。
2.1.2 RTK设备
国内市场的RTK品牌较多，RTK设备的优劣不仅影响测量精度，而且也影响成果的可靠性。RTK设备的影响因子主要包括数据链、天线类型和处理软件等。因此RTK应选择操作方便、性能稳定可靠、故障率低、可靠性高的仪器设备。厂家提供的RTK定位精度只是理想状态下的指标，只可作为参考，其实际精度还需要在工程项目中验证确定。
2.1.3 测量环境
与静态CTPS影响因子类似，测量环境会影响到RTK测量的精确性和可靠性。因此在观测过程中，观测者必须始终注意地形条件、基准站与流动站之间的障碍物、平面覆盖、多路径效应、电磁波干扰等环境因素。
2.1.4 测量方法（技术设计）
技术设计方案的合理陛和准确性直接影响测量成果的质量和可靠性。例如基准站的选择、坐标系的选择、观测时间的选择、质量控制方法等等。
2.2 RTK的转换参数
GPS-RTK测量在WGS-84坐标系中进行。得到较高精度的坐标。但通常的测量工作采用的是1980年西安坐标系或1954年北京坐标系，也有采用各种区域}生的独立坐标系，这就需要通过项目区控制点计算得到的四参数或七参数将WGS-84坐标转换到用户所需要的坐标系中。转换参数为四参数（包括二维平移向量、1个旋转角、1个尺度比）和七参数（包括三维平移向量、三维旋转值和1个尺度因子），一般情况下，根据不同的情况采用不同的转换参数。
2.2.1四参数的计算及优缺点
四参数的计算需要提供两个具有三维坐标的已知等级控制点，在进行计算前，需要通过单点定位得到基准站的坐标再利用移动站得到其他点的RTK模式下的测量坐标，最后通过计算机或掌上机的“四参数计算”程序分别输入已知坐标及单点定位坐标和移动站RTK模式下的测量坐标，即可计算出RTK四参数。四参数的求解较为简单，作用距离一般在5km范围之内，对于小面积的地形测量任务较为合适；四参数在需要搬站时必须重新进行四参数求解；使用范围受到很大的限制，四参数的测量精度随GPS卫星在天空中的位置的调整而有相应的变化，稳定性受到一定的影响。大多数RTK系统采用四参数进行实时转换所测成果同现有坐标成果可能有较大的差异，长距离时还会产生尺度比误差。因此采用四参数进行计算时应时刻控制RTK的作用距离尽量减少尺度比误差。
2.2.2 七参数的计算及优缺点
对大于15km2的测区进行测量，为提高整个测区的平面和高程精度就需要使用七参数方法。七参数的计算至少需要3个公共点，当多于3个公共点时，可按照最小二乘法求得7个参数的最或然值，对控制网进行三维平差，需要将A点的WGS-84坐标作为已知坐标。七参数的求解较为复杂，但它不受作业范围的限制，至少作用范围15km2，可以方便基准站的任意选择，在使用过程中测量精度相对稳定，精度也很高。
3 提高RTK测量成果精确度和可靠性的方法
通过RTK技术在地形图测绘中的应用，在提高成果精确性和可靠陛方面总结以下几点：
3.1对于在城市空旷区、山地地形测量等能充分满足RTK接收机数据采集要求的地区，RTK能快速完成碎部测量作业；但在建筑物密集、树林稠密等地区，会使RTK初始化速度大大降低或者出现失锁现象，可以采用RTK施测图根控制点，再利用全站仪测量RTK不能作业的测区。这种GPSBTK+全站仪测量碎部点的方法，能快速完成野外作业，两种作业方法能互相补充取长补短，最大可能地发挥各自的优势。
3.2 在利用RTK技术施测图根控制点时，要充分保证RTK高程控制数据的质量。外业观测时，观测条件要求比碎部点高，注意及时与已知点高程校核采用合适的数据处理方法剔除粗差。
3.3 对于不同型号的GPS RTK接收机所标称的精度不可盲目相信庀是一种理想状态下的技术指标，随着作业环境、时段信号等因素的影响而不同，其值只能作为参考。
3.4 初始化速度决定着RTK测量的速度，在山区、林区或建筑物密集区，GPS信号受到一定的影响，容易造成失锁想象，需要重新初始化，大大降低了测量精度和作业效率，解决这个问题的主要方法是选用初始化能力强、初始化时间短的RTK机型。
3.5 利用双基准站法施测控制点，可以提高定位测量精度，确保测量成果的可靠性。在利用双基准站法测量控制点时，注意以下几点：①控制点间距离应控制在2km左右，平面精度能达到一级导线的要求，高程精度能达到四等要求；②流动站宜采用三脚架进行对中整平③点位校正应选用精度较高的控制点。
3.6 基准站应尽量架设在地势较高目远离强电磁干扰源和信号反射物，流动站距离基准站控制在5km之内为宜。
3.7 小面积的地形图测绘宜采用四参数实施，方便快捷；超过15km2的范围宜采用七参数实施，测量成果的稳定性较高。
3.8为保证RTK测量的准确性癌地形图测绘作业过程中宜采用如下质量控制：
3.8.1已知点检核验证：用RTK测出高精度的控制点进行比较验证RTK测量模式的正常性发现问题即可改正。
3.8.2重新测量已测过的控制点_在RTK初始化完成后，首先重测已有的控制点，确认无误后再进行地形图的测绘。这样可防止各种校正参数、投影参数等指标的设置失误提高测图速度和质量。
参考文献：
[1] 邹德慧.全球定位系统（GPS）的使用状况与发展趋势[M].中国科技大学出版社，2009.
[2] 陈建堂.我国工程测量行业中全球卫星定位系统的使用状况[J].测量技术与发展.2011，（12）.
