淺談GPSRTK技術在工程測量中的應用

　　摘 要：本文首先結合GPS工作原理及特點， 探討了GPS工程勘測技術在建立工測水準控制網中的方法和要求。并分析了GPS RTK技術在工程測量中的應用，同時就GPS RTK技術在工程測量中應用的優點進行了探討。

　　關鍵詞：GPS;控制測量;GPS RTK技術;重要作用

　　前言

　　GPS就是全球定位系統,它是隨著現代科學技術的迅速發展而建立起來的新一代緊密衛星導航定位系統。GPS衛星定位測量是研究利用GPS系統解決大地測量問題的一項空間技術。隨著全球定位系統(GPS)技術的快速發展，RTK測量技術也日益成熟，RTK測量技術逐步在測繪中得到應用。通過RTK技術能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態實時差分方法，是GPS應用的重大里程碑，它的出現為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業作業效率。

　　1、GPS控制測量概述

　　GPS控制測量工作與經典大地測量工作相類似，按其性質可分為外業和內業兩大部分。其中：外業工作主要包括選點(即觀測站址的選擇)、建立觀測標志、野外觀測作業以及成果質量檢核等;內業工作主要包括GPS測量的技術設計、測后數據處理以及技術總結等。如果按照GPS測量實施的工作程序，則大體可分為這樣幾個階段：技術設計;選點與建立標志;外業觀測;成果檢核與處理。

　　1.1 作業方法：采用兩臺(或兩臺以上)接收機，分別安置在一條(或數條)基線的端點，根據基線長度和要求的精度，按GPS測量系統外業的要求同步觀測四顆以上的衛星數時段，時段長度根據測量等級確定。

　　1.2 定位精度：基線測量的精度可達±(5mm+1ppm×D)，D為基線長度，以公里計。

　　1.3 作業要求：采取這種作業模式所觀測的獨立基線邊，應構成閉合圖形(如三角形、多邊形)，以利于觀測成果的檢核，增強網的強度，提高成果的可靠性和精確性。

　　1.4 適用范圍：建立國家大地控制網(二等或二等以下);建立精密工程控制網，如橋梁測量、隧道測量等;建立各種加密控制網，如城市測量、工程點測量、道路測量、勘界測量等;觀測中至少跟蹤四顆衛星，同時基線邊一般不要超過15km。

　　1.5 注意事項：所有已觀測基線應組成一系列封閉圖形，已利于外業檢核，提高成果可靠度。

　　2、控制測量布網方案分析

　　2.1 選點。由于GPS測量觀測站之間不一定要求相互通視，而且網的圖形結構也比較靈活，所以選點工作比常規控制測量的選點簡便。但由于點位的選擇對于保證觀測工作的順利進行并保證測量結果的可靠性有著重要的意義，所以在選點工作開始前，除收集和了解有關測區的地理情況和原有測量控制點分布及標架、標型、標石完好情況，決定其適宜的點位外，選點工作還應遵守以下原則：①點位應設在易于安裝接收設備、視野開闊的較高點上。②點位目標要顯著，視場周圍15以上不應有障礙物，以減小GPS信號被遮擋或被障礙物吸收。③點位應遠離大功率無線電發射源，其距離不小于200m;遠離高壓輸電線和微波無線電信號傳送綬道，其距離不得小于50m，以避免電磁場對GPS信號的干擾。④點位附近不應有大面積水域或不應有強烈干擾衛星信號接收的物體，以減弱多路徑效應的影響。⑤點位交通方便有利于其他手段擴展與聯測的地方。⑥地面基礎穩定，易于點的保存。⑦當所選點位需要進行水準聯測時，選點人員應實地踏勘水準路線。根據以上原則選擇了包括測區且分布較均勻的7個GPS點，之后埋設具有中心標志的標石，以精確標志點位，點的標石和標志必須穩定、堅固以利長久保存和利用。

　　2.2 觀測記錄。在外業觀測工作中，所有信息資料均須妥善記錄。記錄形式主要觀測記錄和測量手簿。測量手簿是在接收機啟動前及觀測過程中，由觀測者隨時填寫的。應記載觀測過程中發生的重要問題，問題出現的時間及其處理方式等。必須認真、及時填寫，堅決杜絕事后補記或追記。外業觀測中存儲介質上的數據文件應及時拷貝一式兩份，分別保存在專人保管的防水、防靜電的資料箱內。存儲介質的外面，適當處應貼制標簽，注明文件名、網區名、點名、時段名、采集日期、測量手簿編號等。接收機內存數據文件在轉錄到外存介質上時，不得進行任何剔除或刪改，不得凋用任何對數據實施重新加工組合的操作指令。

　　3、GPS RTK技術在工程測量中的應用

　　RTK(Real - time kinematic)實時動態差分法。這是一種新的常用的GPS測量方法，以前的靜態、快速靜態、動態測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態實時差分方法，是GPS應用的重大里程碑，它的出現為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業作業效率。

　　3.1控制測量：為滿足城市建成區和規劃區測繪的需要，城市控制網具有控制面積大、精度高、使用頻繁等特點，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級導線大多位于地面，隨著城市建設的飛速發展，這些點常被破壞，影響了工程測量的進度，如何快速精確地提供控制點，直接影響工作的效率。常規控制測量如導線測量，要求點間通視，費工費時，且精度不均勻。GPS 靜態測量，點間不需通視且精度高，但數據采集時間長，還需事后進行數據處理，不能實時知道定位結果，如內業發現精度不符合要求則必須返工。應用RTK技術將無論是在作業精度，還是作業效率上都具有明顯的優勢。

　　3.2線路中線定線：RTK測量技術用于市政道路中線或電力線中線放樣，放樣工作一人也可完成。將線路參數如線路起終點坐標、曲線轉角、半徑等輸入RTK的外業控制器，即可放樣。放樣方法靈活，即能按樁號也可按坐標放樣，并可以隨時互換。放樣時屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移動，直到誤差小于設定的為止。

　　3.3建筑物規劃放線：建筑物規劃放線，放線點既要滿足城市規劃條件的要求，又要滿足建筑物本身的幾何關系，放樣精度要求較高。使用RTK進行建筑物放樣時需要注意檢查建筑物本身的幾何關系，對于短邊，其相對關系較難滿足。在放樣的同時，需要注意的是測量點位的收斂精度，如果點位收斂精度不高的情況下，強制測量則有可能帶來較大的點位誤差。在點位精度收斂高的情況下，用RTK進行規劃放線一般能滿足要求。

　　3.4用地測量：在建設用地勘測定界測量中，RTK技術可實時地測定界址點坐標，確定土地使用界限范圍，計算用地面積，在土地分類及權屬調查時，應用RTK技術可實時測量權屬界限、土地分類修測，提高了測量速度和精度。

　　4、GPS RTK技術在工程測量中重要作用

　　4.1實時動態測量RTK是基于載波相位觀測值的實時動態定位技術。在RTK作業模式下，基準站通過數據錠—調制解調器，將其觀測值及站點的坐標信息用電磁信號一起發送給流動站。流動站不僅接收來自基準站的數據.同時本身也要采集GPS衛星信號，并取得觀測數據，在系統內組成差分觀測值進行實時處理，瞬時地給出精度為厘米級(相對于參考站)的流動站點位坐標。

　　4.2在RTK作業模式下，基準站通過數據鏈將其觀測位(仍距和載波相位觀測值)和測站坐標信息(如基準站坐標和天線高度)一但傳送給流動站，流動站在完成初始化后，一方面通過數據鏈接接收來自基被站的數據，另外，自身也采集rTP3觀測數據，并在系統內組成差分觀測值進行實時處理，再經過坐標轉換、高程擬合和投影改正，即可給出實用的厘米級定位結果。

　　參考文獻：

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　　[2]喬仰文等.GPS衛星定位原理及其在測繪中的應用.教育科學出版社.2002.5.

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