山區測量工程中GPS PTK 技術

嚴召進

（貴州地質工程勘察院，貴州 貴陽 550008）

1 GPSRTK 測量技術簡介

GPS RTK 即實時動態衛星全球定位技術的簡稱，它是通過一臺基準站和若干臺移動站組成的測量系統，基準站和移動站之間使用無線數據鏈進行連接。移動站以基準站的已知數據獲得改正參數，基準站和移動站同時接收衛星信號得到測量數據，基準站同時又把測量修正參數通過無線數據鏈傳送給移動站，使移動站測量數據得到改正而獲得所需要的測量成果，這樣移動站就可以實時、方便、快捷的進行各種測量工作。GPSRTK 數據處理實際上是基準站和流動站之間的單基線處理過程。

RTK 測量技術的主要特點是：①一個以上已知控制點即可工作，這在山區周圍已知控制點破壞嚴重、資料不好收集的情況下不致影響工作；②直觀快捷，可以實時觀測、記錄、使用測量數據，無須再進行復雜的平差計算；③精度高，其測量成果遠遠高于導航型手持機的測量精度，可以達到厘米級，完全可以達到除高等級控制測量外的所有測量工作的需要；④目前該技術還具有一定的局限性，受無線通訊技術的限制，目前市場出售的多數品牌的GPSRTK 數據鏈連接最大可達到二、三十公里，一般只在10公里左右，山區根據地形情況則作用距離更近。隨著移動通信技術、衛星差分(星鏈)、網絡RTK 等新技術在GPSRTK 測量工作中的應用，GPS RTK 將擁有更廣的發展前景。

2 概況

在山區測量過程中，經常會遇到剖面途經村莊、丘陵、山地、密布的灌木叢或樹林甚至懸崖峭壁等復雜的地形地物，此時，若采用常規全站儀按極坐標法在實地作三維放測，將面臨嚴重的通視困難或頻繁的轉放支點及搬站。費工費時，并且難以滿足精度要求。由于RTK 是載波相位實時差分為依據的動態定位技術。與傳統測量相比，該套系統除具有操作快捷、精度高、實時性強、自動化程度高等優點外，還不受天氣、通視情況的限制，可全天候作業，大大提高工作效益。它能在施測過程中實時得到三維坐標（平面坐標及高程）且測量精度可達到厘米級。這就使在山區測量中應用成為可能。

3 實時平面定位系統原理

RTK 實時定位是通過在已知基準點上(即參考站觀測)將各鐘觀測值包括偽距觀值和載波相位觀測值利用無線電調制調解器，實時轉發給流動站，各流動站GPS 接收機將接收到的參數站信息進行解碼，再對流動站與基準站間進行解碼，實時得到流動站坐標值及點位精度。

4 作業流程

4.1 收集測區控制點資料

作業前收集測區的控制點資料，包括控制點坐標系、等級及中央子午線，坐標系是常規網還是GPS 控制網，控制點的地形和位置是否適合作動態GPS 的參考站。

4.2 測區布置及參數設置

在實施放樣測量前，應對整個測區進行合理布置，一般將測區分成若干個塊，且使每個塊的控制點較為均勻的分布，同時還應設置相應的系統參數，如定義要求的配置集、數據保存位置、坐標系統、天線類型、限差、衛星高度角等。

4.3 基準站的選定和安置

根據各測區的控制點情況避開高壓線，電視塔附近,電臺通訊等受影響地段。選擇堅實穩定，地勢較高，臨空面廣闊，交通方便且人畜不易到達的位置作為基準站的架設點。為了保證測量精度，基準站一般架設于各測區的中部。

4.4 流動站的測量

通過衛星預報，選擇最佳觀測時間，正確安置設備，選擇流動站配置集。在基準站接受機上輸入坐標、各相關參數、天線高作業名、測站名等。當流動站接收到參考站數據且跟蹤到足夠的衛星后，接收機開始解算整周模糊度，整周模糊度一經確定，手薄上提示固定解，表明初始化工作完成。根據手薄上現有的程序，輸入設計線路端點坐標，手薄根據你當前位置和設計線路位置比較，提示左右移動即可開始數據采集工作。并將所測的三維坐標數據及坐標精度指數記錄存儲。林地、懸崖腳、村莊等衛星遮擋嚴重的地段，用RTK 不能完成測量，可在該地段兩點分別用RTK 測兩個點，在用常規測量方法解決。流動站利用同一基準站信息，可各自獨立開展工作，實時提供測點三維坐標，現場及時對觀測質量進行檢查，避免外業出現返工。

4.5 地形測量

在所需要的大比例尺地形測圖的工作中，在地形條件較好的情況下(主要指相對高差較小、坡度不陡，接收衛星信號好無線連接無死角)，可直接利用GPSRTK 采集測量數據。否則，在地形條件較差的情況下，可利用GPSRTK 配合全站儀等其他測量儀器采集測量數據。無論那種方法，與傳統測量方法相比，都大大提高了工作效率和測圖精度。

4.6 勘探線剖面測量

在所有的GPS 測量中，只有GPS RTK能完成勘探線剖面測量任務。一是GPS RTK的線放樣功能可確保觀測點在設計剖面線上不偏移；二是可保證觀測地形點的高程精度。而靜態和后差分無法直接確定剖面線位置，導航型手持GPS 高程測量又不準確。

5 測量實例及精度評價

RTK 測量結果的精度，除受基準點位精度影響外，還受模糊度解算誤差、坐標系統結算誤差、GPS 天線對中誤差等影響，在測量過程中，流動臺在施測的同時，隨時對沿線的已知點GPS 控制點進行比測，情況如下。

?

從以上比測統計表可以看出，RTK 測量的點位精度可以達到厘米級。

6 結束語

總之，與傳統的經緯儀視距、全站儀光電測距相比，使用GPS RTK 測量系統提高了工程測量精度。在測網和剖面布設時基本消除了網線偏移和網閉合差，只存在很小的個點的離差，在工程點定位測量時。由于直接在高等級控制點下工作。大大降低了測量點位的累積誤差，提高了勞動生產率。RTK 測量點位精度高，避免了常規測量中人為誤差的引入，且每個點的誤差為隨機誤差，不存在積累。施工簡單，工作效益高，可在作業現場提供點位坐標及精度。操作者可隨時監控所測數據質量。當達到精度后再進行采集避免后處理發現問題再返工。該系統可以全天后作業，不受天氣、通視條件限制，只要能收到衛星信號和基準站信號即可施工。通過數據處理程序，大大減輕了測量人員內外勞動強度。在山區測量中有廣闊的應用前景。