全球定位系统实时动态测量RTK核心技术综合规范.doc

CH
中国测绘行业标准
CH/T--

全球定位系统实时动态测量（RTK）
技术规范

Specifications for global position system real-time kinematic
(RTK) surveys

-03-31公布 -05-01实施

国家测绘局 发 布

目 次
前 言 0
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 坐标系统、高程系统和时间系统 2
5 RTK控制测量 2
6 RTK地形测量 5
7 仪器设备要求 7
8 资料提交和结果验收 8
附 录 A 参考点转换残差及转换参数表 9
附 录 B RTK基准站观察手簿 10
附 录 C 同一基准站二次观察点位平面坐标结果表 11
附 录 D 同一基准站三次观察高程结果表 12

前 言

本标准由国家测绘局提出并归口。
本标准关键起草单位： 浙江省测绘局、国家测绘局重庆测绘院。
本标准关键起草人：骆光飞、杨洪、葛中华、廖振环、闻洪峰、李凉、胡有顺。

全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范

1 范围

本标准要求了利用全球定位系统实时动态测量（RTK）技术，实施平面控制测量和高程控制测量、地形测量技术要求、方法。
RTK平面和高程控制测量适适用于布测外业数字测图和摄影测量和遥感基础控制点，RTK地形测量适适用于外业数字测图图根测量和碎部点数据采集。
其它对应精度定位测量可参考本标准实施。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件应用是必不可少。通常注日期引用文件，仅注日期版本适适用于本文件。通常不注日期引用文件，其最新版本（包含全部修改单）适适用于本文件。
GB/T 18314全球定位系统（GPS）测量规范
CH/T 全球导航卫星系统连续运行基准站网建设规范
CH 8016 全球定位系统（GPS）测量型接收机检定规程

3 术语和定义

下列术语和定义适适用于本文件：

3.1

实时动态测量 Real Time Kinematic
RTK技术是全球卫星导航定位技术和数据通信技术相结合载波相位实时动态差分定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中三维定位结果。
3.2

天线高 Antenna Height
观察时接收机天线相位中心至测站中心标志面高度。
3.3

基准站 Reference Station
在一定观察时间内，一台或几台接收机分别在一个或多个固定测站上，一直保持跟踪观察卫星，其它接收机在这些测站一定范围内流动作业，这些固定测站就称为基准站。
3.4

流动站 Roving Station
在基准站一定范围内流动作业接收机所设置测站。
3.5

单基准站RTK测量 Single Reference Station for RTK Surveying
只利用一个基准站，并经过数据通信技术接收基准站公布载波相位差分更正参数进行RTK测量。
3.6

网络RTK Network RTK
指在一定区域内建立多个基准站,对该地域组成网状覆盖，并进行连续跟踪观察，经过这些站点组成卫星定位观察值网络解算，获取覆盖该地域和该时间段RTK更正参数，用于该区域内RTK用户进行实时RTK更正定位方法。
3.7

截止高度角 Cut off
为了屏蔽遮挡物（如建筑物、树木等）及多路径效应影响所设定蔽遮高度角，低于此角视空域卫星不予跟踪。
3.8

空间位置精度因子（PDOP） Position Dilution of Precision
反应定位精度衰减因子和所测卫星空间几何分布相关，空间分布范围越大，PDOP值越小，定位精度越高；反之，PDOP值越大，定位精度越低。
3.9

固定解 Fixed solution
卫星载波相位观察量整周未知数整数解叫固定解。
3.10

观察次数 Observation times
同一流动站初始化观察次数。
3.11

历元 Epoch
指一个时期和一个事件起始时刻或表示某个测量系统参考日期。

4 坐标系统、高程系统和时间系统

4.1 坐标系统
全球定位系统实时动态（RTK）测量采取国家大地坐标系（CGCS）。
4.2 高程系统
高程系统采取正常高系统，基准为1985国家高程基准。
4.3 时间系统
RTK测量宜采取协调世界时(UTC）。当采取北京标按时间（BST）时，应考虑时区差和UTC进行换算。

5 RTK控制测量

5.1 通常要求
5.1.1 RTK控制测量前，应依据任务需要，搜集测区高等级控制点地心坐标、参心坐标、坐标系统转换参数和高程结果等，进行技术设计。
5.1.2 RTK平面控制点按精度划分等级为：一级控制点、二级控制点、三级控制点。RTK高程控制点按精度划分等级为等外高程控制点。
一级、二级、三级平面控制点及等外高程控制点，适适用于布设外业数字测图和摄影测量和遥感控制基础，能够作为图根测量、像片控制测量、碎部点数据采集起算依据。
5.1.3 平面控制点能够逐层布设、越级布设或一次性全方面布设，每个控制点宜确保有一个以上通视方向。
5.1.4 RTK测量可采取单基准站RTK和网络RTK两种方法进行。在通信条件困难时，也能够采取后处理动态测量模式进行测量。
5.1.5 有条件采取网络RTK测量地域，宜优先采取网络RTK技术测量。
5.1.6 RTK测量卫星状态应符合表1要求。

表1
观察窗口状态
截止高度角15°以上卫星个数
PDOP值
良好
≥6
<4
可用
5
≥4且≤6
不可用
<5
>6
5.1.7 经、纬度统计正确至0.00001”，平面坐标和高程统计正确至0.001m。天线高量取正确至0.001m。
5.2 RTK平面控制测量
5.2.1 RTK平面控制点点位选择要求根据GB/T18314 实施。
5.2.2 RTK平面控制点埋石依据技术设计要求确定。
5.2.3 RTK平面控制点测量关键技术要求应符合表2要求。
表2
等 级
相邻点间平均
边长/m
点位中误差/cm
边长相对
中误差
和基准站
距离/km
观察
次数
起算点等级
一级
≥500
≤±5
≤1/0
≤5
≥4
四等及以上
二级
≥300
≤±5
≤1/10000
≤5
≥3
一级及以上
三级
≥200
≤±5
≤1/6000
≤5
≥2
二级及以上
注1:点位中误差指控制点相对于最近基准站误差。
注2:采取基准站RTK测量一级控制点需最少更换一次基准站进行观察，每站观察次数不少于2次
注3:采取网络RTK测量各级平面控制点可不受流动站到基准站距离限制，但应在网络有效服务范围内。
注4:相邻点间距离不宜小于该等级平均边长1/2。

5.2.4 RTK控制点平面坐标测量时，流动站采集卫星观察数据，并经过数据链接收来自基准站数据，在系统内组成差分观察值进行实时处理，经过坐标转换方法将观察得到地心坐标转换为指定坐标系中平面坐标。
5.2.5 测区坐标系统转换参数获取：
a) 在获取测区坐标系统转换参数时，能够直接利用已知参数；
b) 在没有已知转换参数时，能够自己求解；
c) 国家大地坐标系和参心坐标系（如1954年北京坐标系、1980西安坐标系或地方独立坐标系）转换参数求解，应采取不少于3点高等级起算点两套坐标系结果，所选起算点应分布均匀，且能控制整个测区；
d) 转换时应依据测区范围及具体情况，对起算点进行可靠性检验，采取合理数学模型，进行多个点组合方法分别计算和优选；
e) RTK控制点测量转换参数求解，不能采取现场点校正方法进行。
5.2.6 RTK平面控制点测量基准站技术要求应满足：
a）采取网络RTK时，基准站网点设置要求按CH/T 要求；
b）自设基准站如需长久和常常使用，宜埋设有强制对中观察墩；
c）自设基准站应选择在高一级控制点上；
d）用电台进行数据传输时，基准站宜选择在测区相对较高位置；
e）用移动通信进行数据传输时，基准站必需选择在测区有移动通信接收信号位置；
f）选择无线电台通讯方法时，应按约定工作频率进行数据链设置，以避免串频；
g）应正确设置随机软件中对应仪器类型、电台类型、电台频率、天线类型、数据端口、蓝牙端口等；
h）应正确设置基准站坐标、数据单位、尺度因子、投影参数和接收机天线高等参数。
5.2.7 RTK平面控制点测量流动站技术要求应满足：
a）网络RTK测量流动站取得系统服务授权；
b）网络RTK 测量流动站应在有效服务区域内进行，并实现和服务控制中心数据通信；
c）用数据采集器设置流动站坐标系统转换参数，设置和基准站通信；
d）RTK流动站不宜在隐蔽地带、成片水域和强电磁波干扰源周围观察；
e）观察开始前应对仪器进行初始化，并得到固定解，当长时间不能取得固定解时，宜断开通信链路，再次进行初始化操作；
f）每次观察之间流动站应重新初始化；
g）作业过程中，如出现卫星信号失锁，应重新初始化，并经重合点测量检测合格后，方能继续作业；
h）每次作业开始前或重新架设基准站后，均应进行最少一个相同级或高等级已知点检核，平面坐标较差不应大于7cm；
i）RTK平面控制点测量平面坐标转换残差不应大于±2cm；
j）数据采集器设置控制点单次观察平面收敛精度不应大于2cm；
k）RTK平面控制点测量流动站观察时应采取三角架对中、整平，每次观察历元数应大于20个，采样间隔2s~5s，各次测量平面坐标较差应小于4cm；
l）应取各次测量平均坐标中数作为最终止果；
m）进行后处理动态测量时，流动站应先在静止状态下观察10~15min取得固定解，然后在不丢失初始化状态前提下进行动态测量。
5.3 RTK高程控制测量
5.3.1 RTK高程控制点埋设通常和RTK平面控制点同时进行，标石能够重合，重合时应采取圆头带十字标志。
5.3.2 RTK高程控制点测量关键技术要求应符合表3要求。
表3
大地高中误差/cm
和基准站距离/km
观察次数
起算点等级
≤±3
≤5
≥3
四等及以上水准
注1：大地高中误差指控制点大地高相对于最近基准站误差。
注2. 网络RTK高程控制测量可不受流动站到基准站距离限制，但应在网络有效服务范围内。

5.3.3 RTK高程控制点测量基准站技术要求，根据5.2.6实施。
5.3.4 RTK高程控制点测量流动站技术要求，根据5.2.7中a）至h）款实施。
5.3.5 RTK高程控制点测量高程异常拟合残差不应大于3cm。
5.3.6 RTK高程控制点测量设置高程收敛精度应≤±3cm。
5.3.7 RTK高程控制点测量流动站观察时应采取三角架对中、整平，每次观察历元数应不少于20个，采样间隔2s~5s，各次测量大地高较差应小于4cm。
5.3.8 应取各次测量大地高中数作为最终止果。
5.3.9 流动站高程异常能够采取数学拟合方法、似大地水准面精化模型内插等方法获取，拟合模型及似大地水准面模型精度依据实际生产需要确定。
5.4 结果数据处理和检验
5.4.1 RTK控制测量外业采集数据应立即进行备份和内外业检验。
5.4.2 RTK控制测量外业观察统计采取仪器自带内存卡或测量手簿，统计项目及结果输出包含下列内容：
a） 转换参考点点名（号）、残差、转换参数（参见附录A）；
b） 基准站点名（号）、天线高、观察时间（参见附录B）；
c）流动站点名（号）、天线高、观察时间；
d） 基准站发送给流动站基准站地心坐标、地心坐标增量；
e） 流动站平面、高程收敛精度；
f） 流动站地心坐标、平面和高程结果（参见附录C、参见附录D）；
g） 测区转换参考点、观察点网图。
在进行网络RTK时，a)至d)项可依据项目要求部分提供。
5.4.3 用RTK技术施测控制点结果应进行100％内业检验和不少于总点数10％外业检测，平面控制点外业检测可采取对应等级卫星定位静态（快速静态）技术测定坐标，全站仪测量边长和角度等方法，高程控制点外业检测可采取对应等级三角高程、几何水准测量等方法，检测点应均匀分布测区。检测结果应满足表4和表5要求。

表4
等级
边长校核
角度校核
坐标校核
测距中误差/mm
边长较差相对误差
测角中误差
/( ″)
角度较差限差
/( ″)
坐标较差中误差
/cm
一级
≤±15
≤1/14000
≤±5
14
≤±5
二级
≤±15
≤1/7000
≤±8
20
≤±5
三级
≤±15
≤1/4500
≤±12
30
≤±5

表5
高差较差/mm
≤
注：L为检测线路长度，以km为单位，不足1km时按1km计算。

6 RTK地形测量

6.1 通常要求
6.1.1 RTK地形测量适适用于外业数字测图，内容分为图根点测量和碎部点测量。
6.1.2 地形测量其它通常要求参见5.1.1、5.1.4、5.1.5、5.1.6、5.1.7。
6.1.3 摄影测量和遥感中RTK技术施测像片控制点要求，参摄影应百分比尺地形图测量规范实施。
6.2 关键技术指标
RTK地形测量关键技术要求应符合表6要求。

表6
等 级
图上点位中误差
/mm
高程中误差
和基准站距
离/km
观察次数
起算点等级
图根点
≤±0.1
1/10等高距
≤7
≥2
平面三级以上、
高程等外以上
碎部点
≤±0.3
符合对应百分比尺成
图要求
≤10
≥1
平面图根、高程
图根以上
注1:点位中误差指控制点相对于最近基准站误差。
注2:用网络RTK测量可不受流动站到基准站间距离限制，但宜在网络覆盖有效服务范围内。

6.3 RTK图根点测量
6.3.1 图根点标志宜采取木桩、铁桩或其它临时标志，必需时可埋设一定数量标石。
6.3.2 RTK图根点测量时，地心坐标系和地方坐标系转换关系获取方法参考5.2.5，也能够在测区现场经过点校正方法获取。
6.3.3 RTK图根点高程测定，经过流动站测得大地高减去流动站高程异常取得。
6.3.4 流动站高程异常能够采取数学拟合方法、似大地水准面精化模型内插等方法获取，也能够在测区现场经过点校正方法获取。
6.3.5 RTK图根点测量方法参考5.2、5.3中相关要求实施。
6.3.6 RTK平面控制点测量流动站观察时应采取三角架对中、整平，每次观察历元数应大于10个。
6.3.7 RTK图根点测量平面坐标转换残差不应大于图上0.07mm。RTK图根点测量高程拟合残差不应大于1/12等高距。
6.3.8 RTK图根点测量平面测量两次测量点位较差应不应大于图上0.1mm，高程测量两次测量高程较差不应大于1/10基础等高距，各次结果取中数作为最终结果。
6.4 RTK碎部点测量
6.4.1 RTK碎部点测量时，地心坐标系和地方坐标系转换关系获取方法参考5.2.5，也能够在测区现场经过点校正方法获取。当测区面积较大，采取分区求解转换参数时，相邻分区应不少于2个重合点。
6.4.2 RTK碎部点高程获取根据6.3.3、6.3.4、6.3.5实施。
6.4.2 RTK碎部点测量平面坐标转换残差不应大于图上±0.1mm。RTK碎部点测量高程拟合残差不应大于1/10基础等高距。
6.4.3 RTK碎部点测量流动站观察时可采取固定高度对中杆对中、整平，观察历元数应大于5个。
6.4.4 连续采集一组地形碎部点数据超出50点，应重新进行初始化，并检核一个重合点。当检核点位坐标较差小于图上0.5mm时，方可继续测量。
6.5 结果数据处理和检验
6.5.1 RTK地形测量外业采集数据应立即从数据统计器中导出，并进行数据备份，同时对数据统计器内存进行整理。
6.5.2 RTK地形测量外业观察统计采取仪器自带内存卡和数据采集器，统计项目及结果输出包含下列内容：
a） 转换参考点点名（号）、残差、转换参数；
b） 基准站、流动站天线高、观察时间；
c） 流动站地心、平面收敛精度；
d) 流动站地心坐标、平面和高程结果数据。
6.5.3 导出结果数据在计算机中用对应成图软件编辑成图。
6.5.4 用RTK技术施测图根点平面结果应进行100％内业检验和不少于总点数10％外业检测，外业检测采取对应等级全站仪测量边长和角度等方法进行，其检测点应均匀分布测区。
检测结果应满足表7要求。
表7
等级
边长校核
角度校核
坐标校核
测距中误差/mm
边长较差相对误差
测角中误差
/( ″)
角度较差限差
/( ″)
平面坐标较差
/mm
图根
≤±20
≤1/3000
≤±20
60
≤±0.15

6.5.5 用RTK技术施测图根点高程结果应进行100％内业检验和不少于总点数10％外业检测，外业检测采取对应等级三角高程、几何水准测量等方法进行，其检测点应均匀分布测区。
检测结果应满足表8要求。

表8
等级
高差较差
图根
≤1/7基础等高距

7 仪器设备要求

7.1 RTK接收设备
RTK接收设备应符合下列要求：
a）接收设备应包含双频接收机、天线和天线电缆、数据链套件（调制解调器、电台或移动通讯设备）、数据采集器等；
b）基准站接收设备应含有发送标准差分数据功效；
c）流动站接收设备应含有接收并处理标准差分数据功效；
d）接收设备应操作方便、性能稳定、故障率低、可靠性高；
e）接收机标称精度公式为：

式中：
——固定误差，单位为毫米(mm)；
——百分比误差系数，单位为毫米每千米(mm/km)；
d——流动站至基准站距离，单位为千米（km）。
RTK测量宜选择优于下列测量精度（RMS）指标双频接收机：
1）平面：
10+2×10×d
式中：
d——流动站至基准站距离，单位为千米（km）。
2）高程：
20+2×10×d
式中：
d——流动站至基准站距离，以千米（km）为单位。
7.2 接收设备检验
7.2.1 接收机通常检验应符合下列要求：
a）接收机及天线型号应和标称一致，外观应良好；
b）多种部件及其附件应匹配、齐全和完好；紧固部件应不得松动和脱落；
c）设备使用手册和后处理软件操作手册及磁（光）盘应齐全。
d）接收机检定按CH 8016实施，并应在有效使用周期内。
7.2.1 RTK前宜对设备进行以下检验：
a）基准站和流动站数据链联通检验；
b）数据采集器和接收机通讯联通检验。
7.3 接收设备维护
接收设备维护应符合下列要求：
a）接收设备应有专员保管，运输期间应有专员押送，并应采取防震、防潮、防晒、防尘、防蚀和防辐射等防护方法，软盘驱动器在运输中应插入保护片或废磁盘。
b）接收设备接头和连接器应保持清洁，电缆线不应扭折，不应在地面拖拉、碾砸。连接电源前，电池正负极连接应正确，观察前电压应正常。
c）当接收设备置于楼顶、高标或其它设施顶端作业时，应采取加固方法，在大风和雷雨天气作业时，应采取防风和防雷方法。
d）作业结束后，应立即对接收设备进行擦拭，并放入有软垫仪器箱内；仪器箱应置放于通风、干燥阴凉处，保持箱内干燥。
e）接收设备在室内存放时，电池应在充满状态下存放，应每隔1至2个月充放电一次。
f）仪器发生故障，应转交专业人员维修。

8 资料提交和结果验收

8.1 资料提交
RTK任务完成后，应提交下列资料：
a） 技术设计、技术总结和检验汇报；
b） 接收机检定资料；
c） 按要求应提交控制点点之记。
d） 按本规范5.4.2和6.5.2及技术设计书要求各类结果资料；
8.2 结果验收
RTK结果验收内容工作包含：
a） 技术设计和技术总结是否符合要求；
b） 转换参考点分布及残差是否符合要求；
c） 观察参数设置、观察条件及检测结果和输出结果是否符合要求；
d） 实地检验控制点精度及选点、埋石质量。
e） 实地检验地形测量各质量元素质量。

附 录 A 参考点转换残差及转换参数表
（资料性附录）

参考点转换残差及转换参数表见表A.1
表A.1 参考点转换残差及转换参数表

参考点地心坐标和地方坐标转换残差
序号
参考点名（号）
平面残差/cm
高程残差/cm

参考点地心坐标和地方坐标转换参数
平面转换参数：

高程转换参数：

附 录 B RTK基准站观察手簿
（资料性附录）

RTK基准站观察手簿见表B.1
表B.1 RTK测量基准站观察手簿

点号

点名

参考点等级

观察统计员

观察日期

采样间隔

接收机类型

接收机编号

开始统计时间

天线类型

天线编号

结束统计时间

近似纬度N
° ′ ″
近似经度E
° ′ ″
近似高程H
m
天线高测定
天线高测定方法及略图
点位略图
测前
测后

平均值：
平均值：
时间（UTC）
跟踪卫星号及信噪比
纬度
/(°′″)
经度
/(°′″)
大地高
/m
天气
情况

备注

附 录 C 同一基准站二次观察点位平面坐标结果表
（资料性附录）

同一基准站二次观察点位平面坐标结果表见表C.1

表C.1 同一基准站二次观察点位平面坐标结果表

基准站名称：
序
号
点
号
第一次坐标/m
第二次坐标/m
第三次坐标/m
中数/m
X1
Y1
X2
Y2
X3
Y3
X
Y

附 录 D 同一基准站三次观察高程结果表
（资料性附录）
同一基准站三次观察高程结果表见表D.1

表D.1 同一基准站三次观察高程结果表

基准站名称：
序号
点号
第一次高程H1/m
第二次高程H2/m
第三次高程H3/m
中数H/m