RTK测量规范(试行).doc

*中华人民共和国*标准* *-* 全球定位系统实时动态（RTK）测量技术规范（征求意见稿）*- - 发布 *- - 实施* * * * * 发布 目 次前 言.I引 言.II1 范围12 引用标准13 术语14 坐标系统、高程系统和时间系统35 RTK控制测量技术要求36 RTK地形测量技术要求77 仪器设备的要求88 资料提交和成果验收9附录 A 2000国家大地坐标系地球椭球参数11附录 B 平面控制标石埋设12附录 C 参考点的转换残差及转换参数表14附录 D RTK测量参考站观测手簿15附录 E 同一参考站三次点位平面坐标成果表16附录 F 同一参考站三次观测高程成果表17* *-*前 言本标准的附录A、附录B为规范性附录。本标准的附录C、附录D、附录E、附录F为资料性附录。本标准由国家测绘局提出并归口。本标准主要起草单位： 本标准主要起草人： 本标准由国家测绘局负责解释。* *-*引 言本标准是根据我国现阶段全球定位系统实时动态（RTK）测量的技术水平制定的。本标准内容涉及目前应用广泛的单参考站RTK测量技术和基于CORS系统的网络RTK测量技术。本标准是在GB/T 18314全球定位系统（GPS）测量规范、CJJ 73全球定位系统城市测量技术规程、GB50026工程测量规范的基础上，结合生产实际的情况制定的。全球定位系统实时动态（RTK）定位测量除应符合本标准的要求外，还应符合国家现行的有关强制性标准、规范的规定。 II全球定位系统实时动态（RTK）测量技术规范1 范围本标准规定利用全球定位系统实时动态测量（RTK）技术，实施平面一级、二级、三级控制测量和五等高程控制测量、地形测量的技术要求、方法。其他相应精度的定位测量可参照本标准执行。2 引用标准下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 18314全球定位系统（GPS）测量规范CJJ 73 全球定位系统城市测量技术规程CH/T 2008-2005 全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范CH 8016 全球定位系统（GPS）测量型接收机检定规程GB 50026 工程测量规范GB/T 14912 1500 11000 12000外业数字测图技术规程3 术语3.1 实时动态测量（RTK） Real Time KinematicRTK测量技术是全球卫星导航定位技术与数据通信技术相结合的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的三维定位结果。在RTK测量模式下，参考站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站，流动站不仅采集卫星观测数据，还通过数据链接收来自参考站的数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理。3.2 天线高 Antenna Height观测时接收机天线相位中心至测站中心标志面的高度。3.3 参考站 Reference Station在一定的观测时间内，一台或几台接收机分别在一个或几个固定测站上，一直保持跟踪观测卫星，其余接收机在这些测站的一定范围内流动作业，这些固定测站就称为参考站。3.4 流动站 Roving Station在参考站的一定范围内流动作业的接收机所设立的测站。3.5 2000国家大地坐标系（CGCS2000） China Geodetic Coordinate System 20002000国家大地坐标系的定义包括原点、三个坐标轴的指向、尺度以及地球椭球的4个基本参数。其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转，X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点，Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系；尺度采用广义相对论意义下的尺度；地球椭球4个基本参数为长半轴、扁率、地心引力常数和自转角速度。3.6 连续运行参考站系统 （CORS系统 ） Continuously Operating Reference Station由多个GNSS基准站组成，通过互联网或无线通信网络向系统覆盖的服务区内用户提供参考站坐标和参考站卫星观测数据，用户根据参考站数据进行事后精密定位，也可接收数据播发站发播的载波相位观测数据进行实时精密定位。3.7 单参考站RTK测量 Single Reference Station for RTK Surveying只设置一个参考站，并通过数据通信技术接收广播星历改正数的RTK测量技术。3.8网络RTK Network RTK指在一定区域内建立多个参考站,对该地区构成网状覆盖，并进行连续跟踪观测，通过这些站点组成卫星定位观测值的网络解算，获取覆盖该地区和该时间段的RTK改正参数，用于该区域内RTK测量用户进行实时RTK改正的定位方式。3.9 截止高度角 Elevation Mask Angle为了削弱多路径效应、对流层延迟和电离层延迟等卫星定位测量误差影响所设定的角度值，低于此角度视野域内的卫星不予跟踪。3.10 空间位置精度因子（PDOP） Position Dilution of Precision反映定位精度衰减的因子，与所测卫星的空间几何分布有关，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。3.11 固定解 Fixed solution卫星载波相位观测量的整周未知数的整数解叫固定解。3.12 初始化 On The Fly接收机在定位前确定整周未知数的过程。3.13 观测次数 Observation times同一流动站初始化观测的次数。3.14 历元 Epoch 地球坐标或轨道参数所对应的某一时刻。3.15 似大地水准面精化 Quasi-Geoid Refinement利用卫星定位观测数据，重力数据，水准数据等观测数据获得精度较高的似大地水准面成果的一项技术。4 坐标系统、高程系统和时间系统4.1 坐标系统4.1.1 全球定位系统实时动态（RTK）测量采用地心坐标系，即2000国家大地坐标系，当RTK测量成果要求提供其它参心坐标系（如1954年北京坐标系、1980西安坐标系或地方独立坐标系）时，应进行坐标转换。 2000国家大地坐标系地球椭球基本参数，见附录A。 4.2 高程系统4.2.1高程系统采用正常高系统，按照1985国家高程基准起算。4.3 时间系统 4.3.1 RTK测量宜采用协调世界时UTC。当采用北京标准时间BST时，应考虑时区差与UTC进行换算。5 RTK控制测量技术要求5.1 一般规定5.1.1 RTK控制测量前，应根据任务需要，收集测区高等级控制点的地心坐标、参心坐标、坐标系统转换参数和高程成果等，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五等高程点。5.1.3 平面控制点可以逐级布设、越级布设或一次性全面布设，每个控制点宜保证有一个以上的等级点与之通视。5.1.4 RTK测量可采用单参考站RTK测量和网络RTK测量两种方法进行。在通信条件困难时，也可以采用后处理动态测量模式进行测量。5.1.5 已建立CORS网的地区，宜优先采用网络RTK技术测量。5.1.6 RTK测量卫星的状态应符合表1规定。表1 RTK测量卫星状态的基本要求观测窗口状态截止高度角15以上的卫星个数PDOP值良好64可用56不可用65.1.7 经、纬度记录精确至0.00001”，平面坐标和高程记录精确至0.001m。天线高量取精确至0.001m。5.2 RTK平面控制点测量5.2.1 RTK平面控制点的点位选择要求参照CJJ 73 执行。5.2.2 RTK平面控制点的埋石参见附录B。5.2.3 RTK平面控制点测量主要技术要求应符合表2规定。表2 RTK平面控制点测量主要技术要求等 级相邻点间 距离（m）点位中误差（cm）边长相对中误差与参考站的距离（km）观测次数起算点等级一级5005 1/2000054四等及以上二级3005 1/1000053一级及以上三级2005 1/600052二级及以上注：1.点位中误差指控制点相对于起算点的误差。2.采用单参考站RTK测量一级控制点需更换参考站进行观测，每站观测次数不少于2次。3.采用网络RTK测量各级平面控制点可不受流动站到参考站距离的限制，但应在网络有效服务范围内。5.3 RTK平面控制点坐标的测定5.3.1 RTK控制点平面坐标测量时，流动站采集卫星观测数据，并通过数据链接收来自参考站的数据，在系统内组成差分观测值进行实时处理，通过坐标转换方法将观测得到的地心坐标转换为指定坐标系中的平面坐标。5.3.2 在获取测区坐标系统转换参数时，可以直接利用已知的参数。在没有已知转换参数时，可以自己求解。地心坐标系（2000国家大地坐标系）与参心坐标系（如1954年北京坐标系、1980西安坐标系或地方独立坐标系）转换参数的求解，应采用不少于3点的高等级起算点两套坐标系成果，所选起算点应分布均匀，且能控制整个测区。转换时应根据测区范围及具体情况，对起算点进行可靠性检验，采用合理的数学模型，进行多种点组合方式分别计算和优选。5.3.3 RTK平面控制点测量参考站的技术要求 （1）采用网络RTK测量时，CORS网点的设立要求按CH/T 2008-2005执行。（2）自设参考站如需长期和经常使用，宜埋设有强制对中的观测墩。（3）自设参考站应选择在高一级控制点上。（4）用电台进行数据传输时，参考站宜选择在测区相对较高的位置。用移动通信进行数据传输时，参考站必须选择在测区有移动通信接收信号的位置。（5）选择无线电台通讯方法时，应按约定的工作频率进行数据链设置，以避免串频。（6）应正确设置随机软件中对应的仪器类型、电台类型、电台频率、天线类型、数据端口、蓝牙端口等。（7）应正确设置参考站坐标、数据单位、尺度因子、投影参数和接收机天线高等参数。5.3.4 RTK平面控制点测量流动站的技术要求（1）网络RTK测量的流动站获得系统服务的授权。（2）网络RTK 测量流动站应在CORS网的有效服务区域内进行，并实现数据与服务控制中心的通讯。（3）用测量手簿设置流动站的与当地坐标的转换参数、平面和高程的收敛精度，设置与参考站的通讯。（4）RTK测量流动站不宜在隐蔽地带、成片水域和强电磁波干扰源附近观测。（5）观测开始前应对仪器进行初始化，并得到固定解，当长时间不能获得固定解时，宜断开通信链路，再次进行初始化操作。（6）每次观测之间流动站应重新初始化。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。（7）每次作业开始与结束前，均应进行一个以上已知点的检核。（8）RTK平面控制点测量平面坐标转换残差应2cm。（9）测量手簿设置控制点的单次观测的平面收敛精度应2cm。（10）RTK平面控制点测量流动站观测时应采用三角架对中、整平，每次观测历元数应大于20个，各次测量的平面坐标较差应满足4cm要求后取中数作为最终结果。（11）进行后处理动态测量时，流动站应先在静止状态下观测10-15min，然后在不丢失初始化状态的前提下进行动态测量。5.4 RTK高程控制点测量5.4.1 RTK高程控制点的埋设一般与RTK平面控制点同步进行，标石可以重合。5.4.2 RTK高程点控制测量主要技术要求应符合表3规定。 表3 RTK高程控制点测量主要技术要求 等 级高程中误差与基准站的距离（km）观测次数起算点等级五等3cm53四等水准及以上注：1.高程中误差指控制点高程相对于起算点的误差。 2.网络RTK高程控制测量可不受流动站到参考站距离的限制，但应在网络有效服务范围内。5.5 RTK高程控制点高程的测定5.5.1 RTK控制点高程的测定，是将流动站测得的大地高减去流动站的高程异常获得。5.5.2 流动站的高程异常可以采用数学拟合方法、似大地水准面精化模型内插等获取。当采用数学拟合方法时，拟合的起算点平原地区一般不少于6点，拟合的起算点点位应均匀分布于测区四周及中间，间距一般不宜超过5km，地形起伏较大时，应按测区地形特征适当增加拟合的起算点数。当测区面积较大时，宜采用分区拟合的方法。5.5.3 RTK高程控制点测量参考站的技术要求，参照5.3.3执行。5.5.4 RTK高程控制点测量流动站的技术要求，参照5.3.4中（1）至（7）款执行。5.5.5 RTK高程控制点测量高程异常拟合残差应3cm。5.5.6 RTK高程控制点测量设置高程收敛精度应3cm。5.5.7 RTK高程控制点测量流动站观测时应采用三角架对中、整平，每次观测历元数应大于20个，各次测量的高程较差应满足4cm要求后取中数作为最终结果。5.5.8 当采用似大地水准面精化模型内插测定高程时，似大地水准面模型内符合精度应小于2cm。如果当地某些区域高程异常变化不均匀，拟合精度和似大地水准面模型精度无法满足高程精度要求时，可对RTK测量大地高数据进行后处理或用几何水准测量方法进行补充。5.6 成果数据处理与检查5.6.1 RTK控制测量外业采集的数据应及时进行备份和内外业检查。5.6.2 RTK控制测量外业观测记录采用仪器自带内存卡或测量手簿，记录项目及成果输出包括下列内容：（1） 参考点的点名（号）、残差、转换参数；（2） 参考站点名（号）、流动站点名（号）；（3） 参考站、流动站的天线高、观测时间；（4） 参考站发送给流动站的参考站地心坐标、地心坐标的增量；（5） 流动站的平面、高程收敛精度；（6） 流动站的地心坐标、平面和高程成果；（7） 测区转换参考点、观测点网图。5.6.3 用RTK技术施测的平面控制点成果应进行100的内业检查和不少于总点数10的外业检测，外业检测可采用相应等级的卫星定位静态（快速静态）技术测定坐标，全站仪测量边长和角度等方法，检测点应均匀分布测区。检测结果应满足表4的要求。表4 RTK平面控制点检测精度要求 等级边长校核角度校核坐标校核测距中误差(mm)边长较差的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151/140005145二级151/70008 225 三级151/4500123455.6.4 用RTK技术施测的高程控制点成果应进行100的内业检查和不少于总点数10的外业检测。外业检测可采用相应等级的三角高程、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5的要求。表5 RTK高程控制点检测精度要求等级检核高差（mm）五等注： D为检测线路长度，以km为单位。6 RTK地形测量技术要求6.1 一般规定6.1.1 RTK地形测量内容分为图根点测量和碎部点测量。6.1.2 RTK地形测量其他一般规定参见5.1.1、5.1.4、5.1.5、5.1.6、5.1.7。6.2 RTK地形测量主要技术要求应符合表6规定。 表6 RTK地形测量主要技术要求 等 级点位中误差（图上mm）高程中误差与基准站的距离（km）观测次数起算点等级图根点0.11/10等高距72平面三级、高程五等以上碎部点0.3相应比例尺成图要求101平面图根、高程五等以上注：1.点位中误差指控制点相对于起算点的误差。2.采用网络RTK测量可不受流动站到参考站间距离的限制，但宜在网络覆盖的有效服务范围内。 6.3 RTK图根点测量6.3.1图根点标志宜采用木桩、铁桩或其他临时标志，必要时可埋设一定数量的标石。6.3.2 RTK图根点测量时，地心坐标系与地方坐标系的转换关系的获取方法参照5.3.2，也可以在测区现场通过点校正的方法获取。6.3.3 RTK图根点测量方法参照5.3、5.5执行。6.3.4 RTK平面控制点测量流动站观测时应采用三角架对中、整平，每次观测历元数应大于10个。6.3.5 RTK图根点测量平面坐标转换残差应图上0.07mm。RTK图根点测量高程拟合残差应不大于1/12等高距。6.3.6 RTK图根点测量平面测量两次测量点位较差应图上0.1mm，高程测量两次测量高程较差应1/10等高距，两次结果取中数作为最后成果。6.4 RTK碎部点测量6.4.1 RTK碎部点测量时，地心坐标系与地方坐标系的转换关系的获取方法参照5.3.2，也可以在测区现场通过点校正的方法获取。 当测区面积较大，采用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碎部点测量平面坐标转换残差应图上0.1mm。RTK碎部点测量高程拟合残差应1/10等高距。6.4.3 RTK碎部点测量流动站观测时可采用固定高度对中杆对中、整平，每次观测历元数应大于5个。6.4.4 连续采集一组地形碎部点数据超过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图上0.30mm时，方可继续测量。6.5 成果数据处理与检查6.5.1 RTK地形测量外业采集的数据应及时从数据记录器中导出，并进行数据备份，同时对数据记录器内存进行整理。6.5.2 RTK地形测量外业观测记录采用仪器自带内存卡和测量手簿，记录项目及成果输出包括下列内容：（1） 转换参考点的点名（号）、残差、转换参数；（2） 参考站、流动站的天线高、观测时间；（3） 流动站的平面、高程收敛精度； 流动站的2000国家大地坐标、平面和高程成果数据；6.5.3导出的成果数据在计算机中用相应的成图软件编辑成图。6.5.4 用RTK技术施测的图根点平面成果应进行100的内业检查和不少于总点数10的外业检测，外业检测采用相应等级的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的要求。表7RTK图根点平面检测精度要求 等级边长校核角度校核坐标校核测距中误差(mm)边长较差的相对误差测角中误差( )角度较差限差( )平面坐标较差（mm）图根201/30002060图上0.16.5.5 用RTK技术施测的图根点高程成果应进行100的内业检查和不少于总点数10的外业检测，外业检测采用相应等级的三角高程、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的要求。表8 RTK图根点高差检测精度要求等级高程检核高差（mm）图根注： D为检测线路长度，以km为单位。7 仪器设备的要求7.1 RTK测量接收设备应符合下列规定： （1）接收设备应包括双频接收机、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；（2）参考站接收设备应具有发送标准差分数据的功能；（3）流动站接收设备应具有接收并处理标准差分数据功能；（4）接收设备应操作方便、性能稳定、故障率低、可靠性高；（5）接收机标称精度公式为：其中，为固定误差(mm)；为比例误差系数(mm/km)；d为流动站至基准站的距离，以km为单位。RTK测量宜选用优于下列测量精度（RMS）指标的双频接收机：平面：10+210d高程：20+210d7.2 接收设备的检验1、接收机的一般检验应符合下列要求：（1）接收机及天线型号应与标称一致，外观应良好；（2）各种部件及其附件应匹配、齐全和完好；紧固的部件应不得松动和脱落；（3）设备使用手册和后处理软件操作手册及磁（光）盘应齐全。（4）接收机的检定按CH 8016执行，并应在有效的使用周期内。2、RTK测量前宜对设备进行以下的检验：（1）基准站与流动站的数据链联通检验； （2）数据采集器与接收机的通讯联通检验。7.3 接收设备的维护应符合下列要求：（1）接收设备应有专人保管，运输期间应有专人押送，并应采取防震、防潮、防晒、防尘、防蚀和防辐射等防护措施，软盘驱动器在运输中应插入保护片或废磁盘。（2）接收设备的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，观测前电压应正常。（3）当接收设备置于楼顶、高标或其他设施顶端作业时，应采取加固措施，在大风和雷雨天气作业时，应采取防风和防雷措施。（4）作业结束后，应及时对接收设备进行擦拭，并放入有软垫的仪器箱内；仪器箱应置放于通风、干燥阴凉处，保持箱内干燥。（5）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个月存放电一次。（6）仪器发生故障，应转交专业人员维修。8 资料提交和成果验收8.1 RTK测量任务完成后，应提交下列资料：（1） 技术设计、技术总结和检查报告；（2） 接收机检定资料；（3） 按要求应提交的控制点点之记。（4） 按本规范5.6.2和6.5.2要求的各类成果资料；8.2 RTK成果验收内容工作包括：（1） 技术设计和技术总结是否符合要求；（2） 转换参考点的分布及残差是否符合要求；（3） 观测的参数设置、观测条件及检测结果和输出的成果是否符合要求；（4） 实地检验控制点的精度及选点、埋石质量。（5） 实地检验地形测量各质量元素的质量。附录 A 2000国家大地坐标系地球椭球参数（规范性附录）2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下： 长半轴 a6378137m 扁率f1/298.257222101 地心引力常数GM3.9860044181014m3s-2 自转角速度7.292l1510-5rad s-1 附录 B 平面控制标石埋设（规范性附录）一、 二级平面控制点地面标石规格及埋设结构图，如图B.1所示。图B.1一、二级平面控制点标石规格（单位cm）三级平面控制地面点标石规格及埋设结构图，如图B.2所示。图B.2三级平面控制点标石规格（单位cm）建筑物上标石规格及埋设结构图，如图B.3所示。图B.3建筑物上标石规格（单位cm）岩层标石规格及埋设结构图，如图B.4所示。图B.4岩层标石规格（单位cm）公路标石规格及埋设结构图，如图B.5所示。图B.5公路标石规格（单位cm）附录 C 参考点的转换残差及转换参数表（资料性附录）参考点的WGS-84坐标与当地坐标的转换残差序号参考点名（号）平面残差（cm）高程残差（cm）参考点的WGS-84坐标与当地坐标的转换参数平面转换参数：高程转换参数：附录 D RTK测量参考站观测手簿（资料性附录）点号点名参考点等级观测记录员观测日期采样间隔接收机类型接收机编号开始记录时间天线类型天线编号结束记录时间近似纬度N 近似经度E 近似高程Hm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（PRN）及信噪比纬度经度大地高m天气状况备注附录 E 同一参考站三次点位平面坐标成果表（资料性附录）参考站名称：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）X1Y1X2Y2X3Y3XY附录 F 同一参考站三次观测高程成果表（资料性附录）参考站名称：序号点号第一次高程（m）H1第二次高程（m） H2第三次高程（m） H3中数（m）H