浅谈GPSRTK技术在工程测量中的应用

　　摘 要：本文首先结合GPS工作原理及特点， 探讨了GPS工程勘测技术在建立工测水准控制网中的方法和要求。并分析了GPS RTK技术在工程测量中的应用，同时就GPS RTK技术在工程测量中应用的优点进行了探讨。

　　关键词：GPS;控制测量;GPS RTK技术;重要作用

　　前言

　　GPS就是全球定位系统,它是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代紧密卫星导航定位系统。GPS卫星定位测量是研究利用GPS系统解决大地测量问题的一项空间技术。随着全球定位系统(GPS)技术的快速发展，RTK测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。通过RTK技术能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。

　　1、GPS控制测量概述

　　GPS控制测量工作与经典大地测量工作相类似，按其性质可分为外业和内业两大部分。其中：外业工作主要包括选点(即观测站址的选择)、建立观测标志、野外观测作业以及成果质量检核等;内业工作主要包括GPS测量的技术设计、测后数据处理以及技术总结等。如果按照GPS测量实施的工作程序，则大体可分为这样几个阶段：技术设计;选点与建立标志;外业观测;成果检核与处理。

　　1.1 作业方法：采用两台(或两台以上)接收机，分别安置在一条(或数条)基线的端点，根据基线长度和要求的精度，按GPS测量系统外业的要求同步观测四颗以上的卫星数时段，时段长度根据测量等级确定。

　　1.2 定位精度：基线测量的精度可达±(5mm+1ppm×D)，D为基线长度，以公里计。

　　1.3 作业要求：采取这种作业模式所观测的独立基线边，应构成闭合图形(如三角形、多边形)，以利于观测成果的检核，增强网的强度，提高成果的可靠性和精确性。

　　1.4 适用范围：建立国家大地控制网(二等或二等以下);建立精密工程控制网，如桥梁测量、隧道测量等;建立各种加密控制网，如城市测量、工程点测量、道路测量、勘界测量等;观测中至少跟踪四颗卫星，同时基线边一般不要超过15km。

　　1.5 注意事项：所有已观测基线应组成一系列封闭图形，已利于外业检核，提高成果可靠度。

　　2、控制测量布网方案分析

　　2.1 选点。由于GPS测量观测站之间不一定要求相互通视，而且网的图形结构也比较灵活，所以选点工作比常规控制测量的选点简便。但由于点位的选择对于保证观测工作的顺利进行并保证测量结果的可靠性有着重要的意义，所以在选点工作开始前，除收集和了解有关测区的地理情况和原有测量控制点分布及标架、标型、标石完好情况，决定其适宜的点位外，选点工作还应遵守以下原则：①点位应设在易于安装接收设备、视野开阔的较高点上。②点位目标要显著，视场周围15以上不应有障碍物，以减小GPS信号被遮挡或被障碍物吸收。③点位应远离大功率无线电发射源，其距离不小于200m;远离高压输电线和微波无线电信号传送绶道，其距离不得小于50m，以避免电磁场对GPS信号的干扰。④点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的物体，以减弱多路径效应的影响。⑤点位交通方便有利于其他手段扩展与联测的地方。⑥地面基础稳定，易于点的保存。⑦当所选点位需要进行水准联测时，选点人员应实地踏勘水准路线。根据以上原则选择了包括测区且分布较均匀的7个GPS点，之后埋设具有中心标志的标石，以精确标志点位，点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保存和利用。

　　2.2 观测记录。在外业观测工作中，所有信息资料均须妥善记录。记录形式主要观测记录和测量手簿。测量手簿是在接收机启动前及观测过程中，由观测者随时填写的。应记载观测过程中发生的重要问题，问题出现的时间及其处理方式等。必须认真、及时填写，坚决杜绝事后补记或追记。外业观测中存储介质上的数据文件应及时拷贝一式两份，分别保存在专人保管的防水、防静电的资料箱内。存储介质的外面，适当处应贴制标签，注明文件名、网区名、点名、时段名、采集日期、测量手簿编号等。接收机内存数据文件在转录到外存介质上时，不得进行任何剔除或删改，不得凋用任何对数据实施重新加工组合的操作指令。

　　3、GPS RTK技术在工程测量中的应用

　　RTK(Real - time kinematic)实时动态差分法。这是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。

　　3.1控制测量：为满足城市建成区和规划区测绘的需要，城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀。GPS 静态测量，点间不需通视且精度高，但数据采集时间长，还需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则必须返工。应用RTK技术将无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。

　　3.2线路中线定线：RTK测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样，放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，即可放样。放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。

　　3.3建筑物规划放线：建筑物规划放线，放线点既要满足城市规划条件的要求，又要满足建筑物本身的几何关系，放样精度要求较高。使用RTK进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系，对于短边，其相对关系较难满足。在放样的同时，需要注意的是测量点位的收敛精度，如果点位收敛精度不高的情况下，强制测量则有可能带来较大的点位误差。在点位精度收敛高的情况下，用RTK进行规划放线一般能满足要求。

　　3.4用地测量：在建设用地勘测定界测量中，RTK技术可实时地测定界址点坐标，确定土地使用界限范围，计算用地面积，在土地分类及权属调查时，应用RTK技术可实时测量权属界限、土地分类修测，提高了测量速度和精度。

　　4、GPS RTK技术在工程测量中重要作用

　　4.1实时动态测量RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。在RTK作业模式下，基准站通过数据锭—调制解调器，将其观测值及站点的坐标信息用电磁信号一起发送给流动站。流动站不仅接收来自基准站的数据.同时本身也要采集GPS卫星信号，并取得观测数据，在系统内组成差分观测值进行实时处理，瞬时地给出精度为厘米级(相对于参考站)的流动站点位坐标。

　　4.2在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测位(仍距和载波相位观测值)和测站坐标信息(如基准站坐标和天线高度)一但传送给流动站，流动站在完成初始化后，一方面通过数据链接接收来自基被站的数据，另外，自身也采集rTP3观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，再经过坐标转换、高程拟合和投影改正，即可给出实用的厘米级定位结果。

　　参考文献：

　　[1]王惠南.GPS导航原理与应用.科学出版社.2003.

　　[2]乔仰文等.GPS卫星定位原理及其在测绘中的应用.教育科学出版社.2002.5.

　　[3]高建新.高精度全球差分GPS的应用.测绘信息与工程.2002.4.