RTK技术在满伊铁路像控点测量中的应用

郭 琳

辽宁省城乡建设规划设计院，辽宁沈阳 100015

0 引言

RTK 又称实时动态(real time kinematics, RTK)测量系统，它是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。GPS RTK 测量系统主要由三大部分组成：GPS 接收设备、数据传输设备和软件系统。GPS 接收设备包括一台基准站GPS 接收机和多台流动站GPS 接收机；数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成，它是实现实时动态测量的关键设备；软件系统具有能够实时解算出流动站三维坐标的功能。

本文通过RTK 技术在内蒙古呼伦贝尔市至兴安盟的一条铁路——满伊铁路中1∶2000 带状地形图像片控制点测量中的应用，详细地介绍RTK 像控点测量的作业模式、RTK 测量成果的精度检验等情况，对RTK 技术应用于像控点测量提出了合理的建议。

1 满伊铁路测区概况

满伊铁路南起内蒙古自治区兴安盟阿尔山市伊尔施镇向北经杜拉尔、罕达盖、新巴尔虎左旗、最后到达新巴尔虎右旗的西乌胡里图，铁路总里程400KM。铁路沿线南部为阿尔山山脉，地形复杂，其中途经署秋农场、罕达盖林场、红花尔基林场、北部为巴尔虎草原，地势变化从海拔1000 余米降到海拔600余米。而且全线有哈拉哈河、乌尔逊河、克鲁伦河等大中河流，需要架设大中型桥梁。

2 满伊铁路控制网的基本概况

满伊铁路主线里程为400kM，铁路的首级控制采用GPS 技术布设E 级控制网。具体做法是每5kM 布设一对控制点，这连个点的间距不少于500m，在大型隧道的出入口和桥梁桥头位置另外布设控制点对。这样就能够保证在后续的施工测量中的精度要求。在前期的测图阶段，为保证工程的进度和使用方便，坐标系采用西安80 坐标系，控制网投影于高斯投影3度带的第39 带，中央子午线117°。而且先不考虑因高程变化带来的变形影响，即忽略从参考椭球面到高斯平面的改化。但在施工阶段需将国家坐标改化成施工坐标，以控制投影变形。满伊铁路沿线埋设控制点150 个。联测国家Ⅲ等以上三角点18 个，联测水准点5 个。控制点观测采用GPS 静态测量模式，所有平面点坐标均由GPS 后处理软件解算。高程系统采用1985 国家高程基准，控制点位高程全部联测四等水准。

3 航测资料及成图精度分析

测区航摄资料为2012 年11 月航摄，像幅23cm×23 cm，航摄仪类型为RC-10，焦距f=152mm，摄影比例尺为1∶10000,航测总面积700km2。航片的航向重叠率65%，旁向重叠35%，东北向飞行。地势平坦的地区航线按每4 条基线布设一个平高控制点的间隔进行航线布点，旁向按每两条航线布设一排平高控制点的方案进行布点，以确保每条航线都有一排外业平高控制点。丘陵地区的外业控制点的布设，是在平坦地区布点要求的基础上，在航带每两排平高控制点之间另增加一排高程控制点，以确保每条航线都有两排高程控制点，从而保证丘陵地区的内业高程精度。

满伊铁路带状图成图面积650km2。共需布设像控点1000余个。本次航测成图的精度指标如下：像控点平面点位中误差≤实地±5cm，像控点高程中误差≤实地±10cm。此次施测的像控点数量多，而且精度要求高，采用常规手段测量这些点位需要投入大量的人力物力，而铁路工程工期紧张，为了保证工程进度和质量，我们采用RTK 技术测量像控点的三维坐标。

4 利用RTK 施测像控点

RTK 在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)实时传输给移动站，移动站快速求解整周模糊度，在观测到卫星后，可以实时地求解出厘米级的动态位置。这比GPS 静态、快速静态定位需要事后进行处理来说，定位效率大大提高。RTK 技术也不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”，因此和传统测量相比，RTK 技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量上看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区，只要满足RTK 基本工作条件，它也能轻松地进行快速的、高精度的定位作业，使测量工作变的更容易、更轻松。移动站则利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作大大减少，减少人为误差，保证了作业精度。

RTK 测量之前首先要计算本测区的转换参数。转换参数直接关系到测量成果的准确性，在满伊铁路测量中我们采用的是南方S86T 双星接收机（标称精度5mm+1×10-6ppm），其自带的EGSTAR3.0 软件可方便的求解测区的转换参数，具体做法就是将测区全部控制点的80 坐标和相对应的WGS84 坐标分别导入到手簿中，利用软件中的求转换参数的功能进行求解，在解算7 参数之后要看求解的参数残差是否有超限的，对于超限残差要予以剔除，直到求解的参数满足精度要求为止。

在施测像控点之前要选择好基准站的架设位置，基准站应架设在测区无遮挡物的已知点或未知点上，此时，即可启动基准站、流动站点校正完成后即可开始测量。RTK 接收机接收到所设定的历元数后，这一点的测量过程即完成，同时显示该点的三维坐标。移动站的作业员同时负责像片的刺点、整饰。整个观测过程简单，易于操作是动态RTK 测量的又一重要特点。移动站作业时离开基准站的最大距离称为RTK 的作业半径，作业半径的大小取决于基准站的信号传输距离，本测区是带状测量，每天的作业距离不超过15km，作业半径完全满足《RTK 测量技术规程》中的要求。

5 精度分析

RTK 测量具有实时、高效的优点，但在作业中难免会出现粗差。为了保证像控点的精度要求，作业中我们非常注意成果的检核。在每天的作业之前，在已知点上校正结束以后，再去另外一个已知点实测此点的三维坐标，用以检验校正的精度，正确无误后才可以作业。对于测区中6%的像控点（60 个），我们还重测了其平面坐标，高程采用等外水准的方法予以联测，这样就可通过概率检验的方法检查是否含有粗差。

表1 像控点重合点精度较差 单位：mm

较差范围/mm 个数0 ～19 36

表2 GPS RTK 高程与等外水准高程较核

6 结论

通过以上的分析与研究， RTK 测量不仅能进行图根导线和像控点的测量，平面精度完全可以满足一二级导线的要求，而且高程精度可以满足等外水准(或相同精度的光电高程)的要求，这将极大的提高作业速度和生产效率。随着RTK 技术的不断完善，相信RTK 技术必将在测量领域发挥更大的作用。

[1]马祥.GPS技术在黄山风景区航测数字化测图中的应用.城市勘测，200801-78-04.

[2]徐绍铨,张华海,杨志强,王泽民. GPS测量原理及应用.武汉大学出版社，2005-7-1.

[3]李宏伟，等.RTK技术在高速公路像片控制测量中的应用.山东国土资源，2006：6-7.

[4]陈乃权，等.GPS 用于大比例尺航外像控点测量的几个主要问题.城市勘测，2001.2.

[5]丁克良，等.GPS RTK技术在铁路既有线勘测中的应用. 中国铁道科学, 200502-0049-05.