全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范

CH中华人民共和国测绘行业标准CH/T2021-2021 全球定位系统实时动态测量RTK技术标准Specifications for global position system real-time kinematic (RTK) surveys2010-03-31发布 2010-05-01实施国家测绘局 发 布 目 次前 言01范围12 标准性引用文件13 术语和定义14 坐标系统、高程系统和时间系统25 RTK控制测量26 RTK地形测量57 仪器设备要求78 资料提交和成果验收8附 录 A 参考点的转换残差及转换参数表9附 录 B RTK基准站观测手簿10附 录 C 同一基准站二次观测点位平面坐标成果表11附 录 D 同一基准站三次观测高程成果表12前 言本标准由国家测绘局提出并归口。本标准主要起草单位： 浙江省测绘局、国家测绘局重庆测绘院。本标准主要起草人：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技术标准1 范围本标准规定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、地形测量的技术要求、方法。RTK平面和高程控制测量适用于布测外业数字测图和摄影测量与遥感的根底控制点，RTK地形测量适用于外业数字测图的图根测量和碎部点数据采集。其他相应精度的定位测量可参照本标准执行。2 标准性引用文件以下文件对于本文件的应用是必不可少的。但凡注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。但凡不注日期的引用文件，其最新版本包括所有的修改单适用于本文件。GB/T 18314全球定位系统GPS测量标准CH/T 2021 全球导航卫星系统连续运行基准站网建设标准CH 8016 全球定位系统GPS测量型接收机检定规程3 术语和定义以下术语和定义适用于本文件：3.1 实时动态测量 Real Time KinematicRTK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。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 基准站 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基准站。3.4 流动站 Roving Station在基准站的一定范围内流动作业的接收机所设立的测站。3.5 单基准站RTK测量 Single Reference Station for RTK Surveying只利用一个基准站，并通过数据通信技术接收基准站发布的载波相位差分改正参数进行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用户进行实时RTK改正的定位方式。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的影响所设定的蔽遮高度角，低于此角视空域的卫星不予跟踪。3.8 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。3.9 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。0 观测次数 Observation times同一流动站初始化观测的次数。1 历元 Epoch指一个时期和一个事件的起始时刻或者表示某个测量系统的参考日期。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测量采用2000国家大地坐标系CGCS2000。 4.2 高程系统高程系统采用正常高系统，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5.1 一般规定 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。 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，适用于布设外业数字测图和摄影测量与遥感的控制根底，可以作为图根测量、像片控制测量、碎部点数据采集的起算依据。 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通视方向。 RTK测量可采用单基准站RTK和网络RTK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 有条件采用网络RTK测量的地区，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 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54且6不可用6 经、纬度记录精确至”，平面坐标和高程记录精确至。天线高量取精确至。5.2 RTK平面控制测量 RTK平面控制点的点位选择要求按照GB/T18314 执行。 RTK平面控制点的埋石根据技术设计要求确定。 RTK平面控制点测量主要技术要求应符合表2规定。表2等 级相邻点间平均边长/m点位中误差/cm边长相对中误差与基准站的距离/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最近基准站的误差。注2:采用基准站RTK测量一级控制点需至少更换一次基准站进行观测，每站观测次数不少于2次注3:采用网络RTK测量各级平面控制点可不受流动站到基准站距离的限制，但应在网络有效效劳范围内。注4:相邻点间距离不宜小于该等级平均边长的1/2。5.2.4 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基准站的数据，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。 测区坐标系统转换参数的获取：a) 在获取测区坐标系统转换参数时，可以直接利用的参数；b) 在没有转换参数时，可以自己求解；c) 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；d) 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；e) RTK控制点测量转换参数的求解，不能采用现场点校正的方法进行。5.2.6 RTK平面控制点测量基准站的技术要求应满足： a采用网络RTK时，基准站网点的设立要求按CH/T 2021的要求；b自设基准站如需长期和经常使用，宜埋设有强制对中的观测墩；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的位置；e用移动通信进行数据传输时，基准站必须选择在测区有移动通信接收信号的位置；f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，以防止串频；g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；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的技术要求应满足：a网络RTK测量的流动站获得系统效劳的授权；b网络RTK 测量流动站应在有效效劳区域内进行，并实现与效劳控制中心的数据通信；c用数据采集器设置流动站的坐标系统转换参数，设置与基准站的通信；dRTK的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；e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；f每次观测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，均应进行至少一个同等级或高等级点的检核，平面坐标较差不应大于7cm；iRTK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的单次观测的平面收敛精度不应大于2cm；kRTK平面控制点测量流动站观测时应采用三角架对中、整平，每次观测历元数应不小于20个，采样间隔2s5s，各次测量的平面坐标较差应不大于4cm；l应取各次测量的平均坐标中数作为最终结果；m进行后处理动态测量时，流动站应先在静止状态下观测1015min获得固定解，然后在不丧失初始化状态的前提下进行动态测量。5.3 RTK高程控制测量5.3.1 RTK高程控制点的埋设一般与RTK平面控制点同步进行，标石可以重合，重合时应采用圆头带十字的标志。5.3.2 RTK高程控制点测量主要技术要求应符合表3规定。 表3 大地高中误差/cm与基准站的距离/km观测次数起算点等级353四等及以上水准注1：大地高中误差指控制点大地高相对于最近基准站的误差。注2. 网络RTK高程控制测量可不受流动站到基准站距离的限制，但应在网络有效效劳范围内。 RTK高程控制点测量基准站的技术要求，按照5.2.6执行。 RTK高程控制点测量流动站的技术要求，按照5.2.7中a至h款执行。 RTK高程控制点测量高程异常拟合残差不应大于3cm。 RTK高程控制点测量设置高程收敛精度应3cm。 RTK高程控制点测量流动站观测时应采用三角架对中、整平，每次观测历元数应不少于20个，采样间隔2s5s，各次测量的大地高较差应不大于4cm。 应取各次测量的大地高中数作为最终结果。5.3.9 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方法获取，拟合模型及似大地水准面模型的精度根据实际生产需要确定。5.4 成果数据处理与检查5.4.1 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。5.4.2 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，记录工程及成果输出包括以下内容：a 转换参考点的点名号、残差、转换参数参见附录A；b 基准站点名号、天线高、观测时间参见附录B；c流动站点名号、天线高、观测时间；d 基准站发送给流动站的基准站地心坐标、地心坐标的增量；e 流动站的平面、高程收敛精度；f 流动站的地心坐标、平面和高程成果参见附录C、参见附录D；g 测区转换参考点、观测点网图。在进行网络RTK时，a)至d)项可根据工程要求局部提供。5.4.3 用RTK技术施测的控制点成果应进行100的内业检查和不少于总点数10的外业检测，平面控制点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，高程控制点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4和表5的要求。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 205 三级151/450012305表5 高差较差/mm注：L为检测线路长度，以km为单位，缺乏1km时按1km计算。6 RTK地形测量6.1 一般规定 RTK地形测量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. 地形测量其他一般规定参见。 摄影测量与遥感中RTK技术施测像片控制点的要求，参照相应比例尺地形图测量标准执行。6.2 主要技术指标RTK地形测量主要技术要求应符合表6规定。 表6 等 级图上点位中误差/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1/10等高距72平面三级以上、高程等外以上碎部点符合相应比例尺成图要求101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的误差。注2:用网络RTK测量可不受流动站到基准站间距离的限制，但宜在网络覆盖的有效效劳范围内。 6.3 RTK图根点测量 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。 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5.2.5，也可以在测区现场通过点校正的方法获取。 RTK图根点高程的测定，通过流动站测得的大地高减去流动站的高程异常获得。 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方法获取，也可以在测区现场通过点校正的方法获取。6.3.5 RTK图根点测量方法参照5.2、5.3中相关要求执行。6.3.6 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。6.3.7 RTK图根点测量平面坐标转换残差不应大于图上。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，高程测量两次测量高程较差不应大于1/10根本等高距，各次结果取中数作为最后成果。6.4 RTK碎部点测量 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5.2.5，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。 RTK碎部点高程的获取按照6.3.3、6.3.4、6.3.5执行。6.4.2 RTK碎部点测量平面坐标转换残差不应大于图上。RTK碎部点测量高程拟合残差不应大于1/10根本等高距。 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，观测历元数应大于5个。6. 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不大于图上0.5mm时，方可继续测量。6.5 成果数据处理与检查 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数据采集器，记录工程及成果输出包括以下内容：a 转换参考点的点名号、残差、转换参数；b 基准站、流动站的天线高、观测时间；c 流动站的地心、平面收敛精度；d) 流动站的地心坐标、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201/3000206056.5.5 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 等级高差较差图根1/7根本等高距7 仪器设备要求 RTK接收设备RTK接收设备应符合以下规定： a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；b基准站接收设备应具有发送标准差分数据的功能；c流动站接收设备应具有接收并处理标准差分数据功能；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)；比例误差系数，单位为毫米每千米(mm/km)；d流动站至基准站的距离，单位为千米km。RTK测量宜选用优于以下测量精度RMS指标的双频接收机：1平面：10+210d式中：d流动站至基准站的距离，单位为千米km。2高程：20+210d式中：d流动站至基准站的距离，以千米km为单位。 接收设备的检验 接收机的一般检验应符合以下要求：a接收机及天线型号应与标称一致，外观应良好；b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；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接收机的检定按CH 8016执行，并应在有效的使用周期内。 RTK前宜对设备进行以下的检验：a基准站与流动站的数据链联通检验； b数据采集器与接收机的通讯联通检验。 接收设备的维护接收设备的维护应符合以下要求：a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。b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。c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。d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、枯燥阴凉处，保持箱内枯燥。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 资料提交和成果验收8.1 资料提交RTK任务完成后，应提交以下资料：a 技术设计、技术总结和检查报告；b 接收机检定资料；c 按要求应提交的控制点点之记。d 按本标准5.4.2和6.及技术设计书要求的各类成果资料；8.2 成果验收RTK成果验收内容工作包括：a 技术设计和技术总结是否符合要求；b 转换参考点的分布及残差是否符合要求；c 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；d 实地检验控制点的精度及选点、埋石质量。e 实地检验地形测量各质量元素的质量。附 录 A 参考点的转换残差及转换参数表资料性附录 参考点的转换残差及转换参数 参考点的转换残差及转换参数表参考点地心坐标与地方坐标的转换残差序号参考点名号平面残差/cm高程残差/cm参考点地心坐标与地方坐标的转换参数平面转换参数：高程转换参数：附 录 B RTK基准站观测手簿资料性附录RTK基准站观测手簿表B.1 RTK测量基准站观测手簿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跟踪卫星号及信噪比纬度/()经度/()大地高/m天气状况备注附 录 C 同一基准站二次观测点位平面坐标成果表资料性附录同一基准站二次观测点位平面坐标成果表表C.1 同一基准站二次观测点位平面坐标成果表基准站名称：序号点号第一次坐标/m第二次坐标/m第三次坐标/m中数/mX1Y1X2Y2X3Y3XY附 录 D 同一基准站三次观测高程成果表资料性附录同一基准站三次观测高程成果表表D.1 同一基准站三次观测高程成果表基准站名称：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