摘要：通過與現有的方法的分析比較，論述了GPS   RTK技術不僅可以滿足像控點測量的精度要求，而且與常規方法具有很大的優越性，展示了RTK在航測中的廣泛應用前景。

    關鍵詞：GPS RTK；像控點測量
     
    一、 概 述
    W市為了城市快速發展的需求，需要測繪市區1:500和該市開發區1:1000地形圖進行城市中長期設計規劃，本課題組承擔了該市測區全部的航空攝影測量外業控制測量任務，測區共需測設像控點400余個，測區面積約為80km2。

    測區內市區建筑物較多，在經濟開發區和郊區有村莊、池塘、樹林等，測區地形以丘陵為主，山上樹木茂盛，通視條件較差。在測區內有1990年測量的三等控制點四十余個，但因城市發展和人為破壞，只有少數的控制點可以使用，大部分已經無法使用。

    像控點采用ASHTECH Z-X型儀器進行測定，從測量結果來看，RTK 
    技術不僅可以滿足像控點的精度要求，而且可以大量節省測量時間，與傳統像控點測量方法相比顯示了較大的優越性。
     
    二、 像片控制點的一般測量方法

    測定像片控制點的平面坐標，通常采用的方法：①導線。較長路線采用符合導線；短距離通常采用支導線法。②線形鎖。③交會法。當已知點為三個時，采用前方交會或側方交會；已知點為四個是可以采用后方交會。④引點法。在通視條件受到限制時，可以采用引點的方法在通視較好的地方做一個過渡點。

    高程控制點根據地形條件可以采用：①高程導線；②測圖水準和經緯儀水準；③三角高程路線；④獨立交會高程點。

    上述傳統的像控點測量方法在該市的實際測量中收到了諸多限制：

    ① 高等級的控制點成果很少，采用傳統測量方法實施困難極大；
    ② 由于像控點大多都位于房頂和明顯地物折角頂點等影像清晰的明顯地物上，往往這些點的通視條件較差，施測中需要投入大量的輔助性工作，成本高；
    ③ 
    工程時間要求緊，采用上述方法，一天只能測量5~6個點（依據在該市實際進行實測的情況），在困難地區有時只能測量3~4個點，根本無法如期完成測量任務；
    ④ 應用傳統的測定方法，內業計算工作量較大，且出錯率高，返工現象較嚴重。
    基金項目：國家自然科學基金資助項目（40171082），測繪遙感信息工程國家重點實驗室資助項目（WKL（02）0201）
    作者簡介：魯鐵定（1974- ），男，陜西富平人，碩士，講師，主要從事測量數據處理及GPS應用研究。
    由于在該測區應用傳統的像控點測定方法很難實施，所以，所有的像控點采用了GPS RTK技術，采用兩臺ASHTECH 
    Z-X雙頻GPS接收機實時動態測量模式進行。
     
    三、 RTK原理

    GPS實時動態測量（Real-Time 
    Kinematic）簡稱RTK，具體作業方法是在已知點上設置一臺GPS接收機作為基準站，并將一些必要的數據如基準站的坐標、高程、坐標轉換參數等輸入GPS控制手簿，一至多臺GPS接收機設置為流動站。基準站和流動站同時接收衛星信號，基準站將接收到的衛星信號通過基準站電臺發送到流動站，流動站將接收到的衛星信號與基準站發來的信號傳輸到控制手簿進行實時差分及平差處理，實時得到本站的坐標和高程及其實測精度，并隨時將實測精度和預設精度指標進行比較，一旦實測精度達到預設精度指標，手簿將提示測量人員是否接受該成果，接受后手簿將測得的坐標、高程及精度同時記錄進手簿。
     
    四、 技術要點

    1、 基準站的選擇

    RTK定位測量中，流動站隨著與基準站距離的增大，初始化的時間將會延長，精度將會降低，所以流動站與基準站之間的距離不能太大，一般不超過10km范圍。目前國際測繪領域的RTK，無論是單頻和雙頻RTK系統，都采用UHF電臺播發差分信號，為了接收到基準站發射的差分信號，要求基準站和流動站之間的天線必須“準光學通視”。這在沙漠、戈壁、沙灘、岸邊、平原等地區的幾公里范圍內，一般都能順利進行RTK測量。但在城區和丘陵地帶則難以成功實施RTK測量。為了提高各點到基準站的距離，應使其能準光學通視，在測量中，事先選擇了測區均勻分布的6個已有國家坐標的四等點作為控制點，在其上設置基準站。同時要考慮到基準站上的“凈空”，即基準站上空無衛星信號的大面積遮掩和影響RTK數據鏈通訊的無線電干擾，以及提高基準站天線的架設高度。

    2、 坐標轉換參數的求解

    在測區像控點的測量中，要求采用的是國家北京54坐標系，因此在RTK作業時，流動站所得到的坐標應為高斯平面坐標。求取轉換參數的方法主要有①在有控制點的WGS-84坐標和國家北京54坐標時，根據兩套坐標系統建立關系求得轉換參數；②在測區已經進行了GPS控制測量，應用已求得的轉換參數人工輸入轉換參數，從而進行兩種坐標的轉換；③采用地圖投影的方式，即使用已知的投影方式來確定轉換參數。在使用②和③方法進行求取轉換參數時，基準站的坐標必須放在已知點上，而且基準站的WGS-84坐標必須是已知的國家北京54坐標通過已知的轉換參數和投影方式反算得到。

    應用控制點求解轉換參數時，可以有不同的作業方式：①基準站位于已知點上，該點的WGS-84坐標的獲得可以采用已有的靜態數據，直接將控制點的WGS－84坐標和北京54坐標輸入手簿直接求取，或者也可以點采集的方式獲取，此法是在無WGS－84坐標成果的情況下使用的一種方法，基準站的WGS－84坐標通過單點定位得到，再用流動站到控制點上去采集WGS－84坐標，然后再應用采集的數據進行轉換參數的求取。②當在某些特殊的地方，無合適的控制點坐標來設置基準站，可以采用基準站任意擺放的方式，即虛擬一個基準站的北京54坐標，基準站的WGS－84坐標直接測量手簿讀取，然后流動站再到各個控制點上去采集WGS－84坐標，由于基準站的北京坐標是一個虛擬坐標，所以在求解轉換參數時基準站不得參與轉換參數的求解。

    在求解轉換參數時，要求控制點的個數在3個以上，此外，通過實際作業發現，利用遠離作業區的控制點求解的轉換參數，誤差較大，所以在求解轉換參數時，最好使用作業區附近的控制點來求解轉換參數。

    3、 RTK作業前的檢驗

    RTK測量的可靠性取決于數據鏈傳輸質量和流動站的觀測環境，雖然RTK技術使用了較好的數據處理方法，但畢竟RTK使利用非常有限的數據量，而且實時處理難以消除由于衛星信號暫時遮掩、無線電傳輸錯誤所造成的誤差。對于每日施工前、設置新的基準站和接收機或控制器內的數據或參數更新后都要進行復測檢核。通過檢驗，一方面可以發現在基準站和流動站設置中的問題，另一方面可以檢驗RTK作業的精度情況是否可以滿足像控點的精度指標。

    在作業中RTK的檢驗可以采用測區內的高等級控制點，即在設置好基準站和流動站后，求解完轉換參數，測定點的坐標前，將流動站放置到已有的未參與參數轉換的控制點上進行比較，然后將測定坐標與已有的成果進行比較。此外，為了提高像控點測定的可靠性，在檢驗時，盡量使檢驗點在該基準站作業范圍的邊緣（一般距離基準站在5km左右）。

    在控制點成果較少的情況下，也可以使用前一次測定的結果與本次測量結果進行比較，以達到檢驗的目的。

    通過在測定過程中的實際檢驗情況，與已有的高等級控制點的檢驗較差最大為5.49cm，高程較差最大值為7.2cm，均可以滿足對像控點的精度要求。

    4、 RTK作業中注意的問題

    在應用RTK測量中，要注意以下幾個問題：①減少信號的干擾。對于基準站而言，要避開在測站周圍100-500m范圍的UHF、VHF、TV和BP機發射臺，避開用于航空導航的雷達裝置等強電磁波輻射源。②在進行RTK測量前，要登錄相關網站查看太陽的活動信息，避開太陽黑子爆發活動期。在太陽活動平靜期，其影響小于5ppm，當太陽黑子爆發時，其影響可達到50ppm。實踐證明，在太陽黑子爆發期，不但RTK測量無法進行，即使靜態GPS測量也會受到嚴重影響。③作業前，使用隨機軟件做好衛星星歷的預報，應選擇PDOP值小于5的情況下進行RTK測量，否則在野外測量中很難得到‘固定解’。
      
    五、 結論

    1、 
    與傳統像片控制測量相比，RTK技術不僅能達到像控點測量的精度要求，而且誤差分布均勻，不存在誤差的積累，完全可以滿足1：500,1:1000航測成圖的要求。
    2、 
    通過20余天的實際測量結果來看，RTK技術用于像控點的測量，操作簡便，靈活方便，不但可以大幅度提高測量速度，而且能夠大大減小作業人員的勞動強度，這在像控點測量中優為顯著。
    3、 基準站的選擇對于RTK測量非常重要，它將直接影響到流動站的施測精度和測量速度，應注意二者之間的“準光學通視”。
    4、 
    應根據測區的實際情況選擇合適的坐標轉換參數求解方法，參與坐標轉換的已知點應在3個以上，且分布要均勻，做到在滿足精度要求的情況下，盡可能的減少外業的工作強度。
     
    參考文獻：
    [1]GB 7931-87，1:500,1:1000,1:2000地形圖航測攝影測量外業規范[S].
    [2]劉大杰，施一民等.全球定位系統（GPS）的原理與數據處理[M].上海:同濟大學出版社，1996.