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摘要：实时动态（RTK）测量系统，是GPS 测量技术与数据传输技术的结合，是GPS 测量技术中的一个新突破。本文结合工程实例，介绍了GPS -RTK在城市控制测量中的应用，并就其测量精度、方法进行了分析、比较，获得了满足地理信息大数据要求的城市数据。
关键词：GPS测量;城市建筑;大数据
RTK 测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS 测量技术，其基本思想是：在基准站上设置1 台GPS 接收机，对所有可见GPS 卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS 接收机在接收GPS 卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。
1.工程实例
从化区，广东省广州市三个城市副中心之一，位于广东省广州市东北面，东与龙门县、增城区接壤，南跟白云区毗邻，西和清远市、花都区交界，北面同佛冈、新丰县相连。北回归线横跨境内南端的太平镇，气候温和，雨量充沛。随着次贷危机的平稳解冻，广州的建设速度正在加快，道路基础设施的建设日新月异。这就要求地理信息大数据的更新必须足够迅速。2014年12月上旬，某商业地图运营商委托我方进行最新的道路及地表物的测量。我单位使用了多站联合移动GPS测量的方式对该地区进行了高精度测量。
该地区在从化中学以东、街口大桥以西、东富广场以北、从化体校以南，东西长度约1.9公里，南北长度约3.0公里。该地区道路支巷比较密集，实际测量路径长度694公里，GPS固定基站假设6处，移动基站采用车载方式运行，最终目标数据在移动基站上测出。
图1：测量区卫星地貌
固定基站采用采用G PS-R TK 技术对测区进行图根控制测量。为了满足1∶500数字化地形测量的需要，在此基础上采用R TK技术在测区内做了一定数量的一级图根点进行图根控制网的加密工作。
2 GPS RTK测量技术
2.1 基准站的选定原则
数据传输系统由基准站发射电台和流动站接收电台组成，它们是实时动态测量的关键设备，稳定可靠的数据链是动态初始化的前提，保持高质量的数据传输，可以减少整周模糊度的解算时间，大大提高工作效率，所以基准站的安置是顺利实施R TK 作业的关键之一，基准站安置应满足下列条件：
（1）基准站可设立在有精确坐标的已知点上，也可设在未知点上（最好设在已知点上），如果不架设在已知点，可通过找到控制点，重设当地坐标。
（2）基准站安置应选择地势较高、视空无遮挡、电台有良好覆盖域的地方，城市测量首选测区高大建筑物上。
（3）为防止数据链的丢失和多路径效应，应远离大面积水域、大型建筑物等，基准站周围应无G PS 信号反射物（大型停车场、大型建筑物、车辆拥挤的街区等）、200 m 范围内无高压电线、电视台、无线电发射台等干扰源。
2.2 布网
G PS 基线向量网的等级：依据国家测量规范、各行业测量规范、任务要求来定等级。根据我国1992 年所颁布的全球定位系统测量规范，G PS 基线向量网被分成了A，B，C，D，E 5 个级别（详见表1）
表1 GPS 基线向量网等级表
注：A 级网一般为区域或国家框架网，区域动力学网;B 级网为国家大地控制网或地方框架网;C 级网为地方控制网和工程控制网;D 级网为工程控制网;E 级网为体图网。
2.3 控制测量
利用G PS-R TK 协同全站仪进行数字化测图的作业流程图所示，包括控制测量、图根点测量、碎部点测量和数字化测图。其中，利用R TK技术既可测量图根点，又可测量碎部点。如图2所示。
图2 数字化测图作业流程
控制测量可以直接用R TK 建立G PS 控制网。从这一点上来说，如果在数字测图工作中选用既可以进行静态测量又可以进行R TK 测量的G PS 仪器，就可以完成整个数字测图的全部控制测量外业和大部分地形测量工作，只有少部分无法使用G PS-R TK 进行测量的区域需要使用全站仪进行测量。而且使用G PS 动态测量技术进行地形点和碎部点的测量工作，还可以大大减少图根控制点的数量。因为G PS 动态测量的作业半径一般可以达到15km 甚至更长，所以相邻图根控制点间的距离可以在20 至25km 左右，从而大大减少了控制测量的工作量。
2.4 地形测量和碎部测量
在地形测量项目中，采用G PS-R TK 系统进行碎部数据采集具有受天气因素影响小、测图精度高、无须考虑控制点间的通视问题等优点，但是也存在不能观测居民地及复杂地形（如沟渠）观测困难等缺陷。
（1）在地形测量过程中对于开阔区域的独立地物、线状地物，G PS-R TK 系统可以直接观测，其精度可达1～2cm。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，在内业整理时由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，对上述地物进行分类，以项目效益最大化为原则，采取不同的措施进行处理。G PS-R TK 系统对地形测量中遇到的建筑物处理方式如下：
①对于低矮建筑物，将对中杆加高，让G PS-R TK 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G PS2R TK 系统采用观测辅助点的方式观测，如图3所示，欲观测房角A、B、C、D，在其各自的延长线上观测辅助点1～8，然后画草图并注记待测点、辅助点点号及连接顺序，内业编辑时按顺序连线，即可求出房角A、B、C、D;③对于结构复杂的高大建筑物，在其附近合适位置利用G PS-R TK 系统做图根控制点，然后用全站仪补测。
（3）地形测量项目多分布于城镇、厂矿等经济相对发达的区域，此区域内通讯、电力系统都比较发达，输电塔、高压杆、低压杆、通讯杆比比皆是。在G PS-R TK 系统碎部数据的采集中，对高压杆、低压杆、通讯杆等必须精确定位，而各类杆均有一定的粗细与高度，当G PS 卫星接收天线靠紧杆位后会遮挡一部分卫星信号，且杆上的电力线、通讯线均具有电磁干扰，会给数据采集造成困难。如果以G PS-R TK 系统采集其他碎部数据，以全站仪补测各类电杆、通讯杆，工作量会成倍增加。
3 RTK 与全站仪数字化测图比较
RTK 数字化测量与全站仪数字化测图的比较如表2 所示。
从表2 可看出，利用G PS-R TK 定位技术进行数字化测图比全站仪数字化测图更具有优势。在从化1：500 地形图测绘项目中，如地势较为开阔就尽量采用R TK 定位技术进行作业;当遇到高大建筑物等信号遮挡区域时，采用全站仪测图。可见，在从化数字化测图工程中，采用R TK 协同全站仪进行数字化测图，而非单一方式作业，对提高整体工效是非常有意義的。
表2 RTK 数字化测量与全站仪数字化测图的比较
4 结束语
总之，在城市测量中，RTK 测量是一场革命性的飞跃，其特点使城市控制、地形、工程以及像控等测量变得简单、方便和耳目一新。在应用方面正逐渐取代常规的测量手段。而RTK 系统的质量越高，其初始化能力就越强，受环境的限制就越小，精度也就越高，其优势也就越明显。
参考文献：
[1]华志.GPS（RTK）平面定位技术在城市测量中的应用浅谈.[J].科技致富向导，2012.10（10）：68-69
[2]文超;黎金峰.动态GPS在城市测量中的应用.[J].珠江水运，2014.6（06）：73-74
关键词：GPS测量;城市建筑;大数据
RTK 测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS 测量技术，其基本思想是：在基准站上设置1 台GPS 接收机，对所有可见GPS 卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS 接收机在接收GPS 卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。
1.工程实例
从化区，广东省广州市三个城市副中心之一，位于广东省广州市东北面，东与龙门县、增城区接壤，南跟白云区毗邻，西和清远市、花都区交界，北面同佛冈、新丰县相连。北回归线横跨境内南端的太平镇，气候温和，雨量充沛。随着次贷危机的平稳解冻，广州的建设速度正在加快，道路基础设施的建设日新月异。这就要求地理信息大数据的更新必须足够迅速。2014年12月上旬，某商业地图运营商委托我方进行最新的道路及地表物的测量。我单位使用了多站联合移动GPS测量的方式对该地区进行了高精度测量。
该地区在从化中学以东、街口大桥以西、东富广场以北、从化体校以南，东西长度约1.9公里，南北长度约3.0公里。该地区道路支巷比较密集，实际测量路径长度694公里，GPS固定基站假设6处，移动基站采用车载方式运行，最终目标数据在移动基站上测出。
图1：测量区卫星地貌
固定基站采用采用G PS-R TK 技术对测区进行图根控制测量。为了满足1∶500数字化地形测量的需要，在此基础上采用R TK技术在测区内做了一定数量的一级图根点进行图根控制网的加密工作。
2 GPS RTK测量技术
2.1 基准站的选定原则
数据传输系统由基准站发射电台和流动站接收电台组成，它们是实时动态测量的关键设备，稳定可靠的数据链是动态初始化的前提，保持高质量的数据传输，可以减少整周模糊度的解算时间，大大提高工作效率，所以基准站的安置是顺利实施R TK 作业的关键之一，基准站安置应满足下列条件：
（1）基准站可设立在有精确坐标的已知点上，也可设在未知点上（最好设在已知点上），如果不架设在已知点，可通过找到控制点，重设当地坐标。
（2）基准站安置应选择地势较高、视空无遮挡、电台有良好覆盖域的地方，城市测量首选测区高大建筑物上。
（3）为防止数据链的丢失和多路径效应，应远离大面积水域、大型建筑物等，基准站周围应无G PS 信号反射物（大型停车场、大型建筑物、车辆拥挤的街区等）、200 m 范围内无高压电线、电视台、无线电发射台等干扰源。
2.2 布网
G PS 基线向量网的等级：依据国家测量规范、各行业测量规范、任务要求来定等级。根据我国1992 年所颁布的全球定位系统测量规范，G PS 基线向量网被分成了A，B，C，D，E 5 个级别（详见表1）
表1 GPS 基线向量网等级表
注：A 级网一般为区域或国家框架网，区域动力学网;B 级网为国家大地控制网或地方框架网;C 级网为地方控制网和工程控制网;D 级网为工程控制网;E 级网为体图网。
2.3 控制测量
利用G PS-R TK 协同全站仪进行数字化测图的作业流程图所示，包括控制测量、图根点测量、碎部点测量和数字化测图。其中，利用R TK技术既可测量图根点，又可测量碎部点。如图2所示。
图2 数字化测图作业流程
控制测量可以直接用R TK 建立G PS 控制网。从这一点上来说，如果在数字测图工作中选用既可以进行静态测量又可以进行R TK 测量的G PS 仪器，就可以完成整个数字测图的全部控制测量外业和大部分地形测量工作，只有少部分无法使用G PS-R TK 进行测量的区域需要使用全站仪进行测量。而且使用G PS 动态测量技术进行地形点和碎部点的测量工作，还可以大大减少图根控制点的数量。因为G PS 动态测量的作业半径一般可以达到15km 甚至更长，所以相邻图根控制点间的距离可以在20 至25km 左右，从而大大减少了控制测量的工作量。
2.4 地形测量和碎部测量
在地形测量项目中，采用G PS-R TK 系统进行碎部数据采集具有受天气因素影响小、测图精度高、无须考虑控制点间的通视问题等优点，但是也存在不能观测居民地及复杂地形（如沟渠）观测困难等缺陷。
（1）在地形测量过程中对于开阔区域的独立地物、线状地物，G PS-R TK 系统可以直接观测，其精度可达1～2cm。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，在内业整理时由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，对上述地物进行分类，以项目效益最大化为原则，采取不同的措施进行处理。G PS-R TK 系统对地形测量中遇到的建筑物处理方式如下：
①对于低矮建筑物，将对中杆加高，让G PS-R TK 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G PS2R TK 系统采用观测辅助点的方式观测，如图3所示，欲观测房角A、B、C、D，在其各自的延长线上观测辅助点1～8，然后画草图并注记待测点、辅助点点号及连接顺序，内业编辑时按顺序连线，即可求出房角A、B、C、D;③对于结构复杂的高大建筑物，在其附近合适位置利用G PS-R TK 系统做图根控制点，然后用全站仪补测。
（3）地形测量项目多分布于城镇、厂矿等经济相对发达的区域，此区域内通讯、电力系统都比较发达，输电塔、高压杆、低压杆、通讯杆比比皆是。在G PS-R TK 系统碎部数据的采集中，对高压杆、低压杆、通讯杆等必须精确定位，而各类杆均有一定的粗细与高度，当G PS 卫星接收天线靠紧杆位后会遮挡一部分卫星信号，且杆上的电力线、通讯线均具有电磁干扰，会给数据采集造成困难。如果以G PS-R TK 系统采集其他碎部数据，以全站仪补测各类电杆、通讯杆，工作量会成倍增加。
3 RTK 与全站仪数字化测图比较
RTK 数字化测量与全站仪数字化测图的比较如表2 所示。
从表2 可看出，利用G PS-R TK 定位技术进行数字化测图比全站仪数字化测图更具有优势。在从化1：500 地形图测绘项目中，如地势较为开阔就尽量采用R TK 定位技术进行作业;当遇到高大建筑物等信号遮挡区域时，采用全站仪测图。可见，在从化数字化测图工程中，采用R TK 协同全站仪进行数字化测图，而非单一方式作业，对提高整体工效是非常有意義的。
表2 RTK 数字化测量与全站仪数字化测图的比较
4 结束语
总之，在城市测量中，RTK 测量是一场革命性的飞跃，其特点使城市控制、地形、工程以及像控等测量变得简单、方便和耳目一新。在应用方面正逐渐取代常规的测量手段。而RTK 系统的质量越高，其初始化能力就越强，受环境的限制就越小，精度也就越高，其优势也就越明显。
参考文献：
[1]华志.GPS（RTK）平面定位技术在城市测量中的应用浅谈.[J].科技致富向导，2012.10（10）：68-69
[2]文超;黎金峰.动态GPS在城市测量中的应用.[J].珠江水运，2014.6（06）：73-74