GPS RTK技術(shù)在控制測(cè)量中的可行性及精度分析河源市規(guī)

【摘 要】GPS RTK技術(shù)是一種新興的技術(shù)，已經(jīng)開(kāi)始在控制測(cè)量領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，本文著重探討了GPS RTK技術(shù)在應(yīng)用上的基本原理，介紹了GPS RTK技術(shù)在控制測(cè)量中的具體應(yīng)用，并且對(duì)GPS RTK的技術(shù)特點(diǎn)做出了總結(jié)和分析， GPS RTK技術(shù)是一種可以較好的滿足控制測(cè)量精度要求，并且精度可靠程度較高的控制測(cè)量技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】GPS RTK；控制測(cè)量；精度分析

1 前言

GPS RTK技術(shù)是伴隨著GPS技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的，并且其發(fā)展是與GPS接收機(jī)空間定位精度的不斷提高密切相關(guān)的。GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)相當(dāng)廣泛，主要已經(jīng)在控制測(cè)量、地形地籍測(cè)量、房產(chǎn)測(cè)量、工程測(cè)量等測(cè)量領(lǐng)域得到了實(shí)際使用，并且得到了良好的評(píng)價(jià)。使用GPS RTK技術(shù)是因?yàn)檫@種技術(shù)具有一些顯著的優(yōu)點(diǎn)，比如定位精度很高、節(jié)約觀測(cè)時(shí)間、測(cè)站之間無(wú)需通視、操作簡(jiǎn)便和全天候作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)是其得到廣泛認(rèn)可的前提。

2 GPS RTK技術(shù)的基本原理

GPS RTK測(cè)量技術(shù)是一種實(shí)時(shí)差分的GPS測(cè)量技術(shù)，主要是根據(jù)載波相位觀測(cè)測(cè)量，這種技術(shù)的基本思路是:通過(guò)在基準(zhǔn)站上設(shè)置1臺(tái)GPS接收機(jī)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)所有可見(jiàn)GPS衛(wèi)星的觀測(cè)，主要特點(diǎn)是這種觀測(cè)是具有連續(xù)性的。經(jīng)過(guò)觀測(cè)之后得到的數(shù)據(jù)可以通過(guò)無(wú)線電傳輸?shù)姆绞綄?shí)時(shí)地向流動(dòng)站進(jìn)行發(fā)布。

在用戶站上，GPS接收機(jī)不但可以接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，還可以通過(guò)無(wú)線電接收設(shè)備，對(duì)基準(zhǔn)站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行接收。然后便可以根據(jù)相對(duì)定位原理，實(shí)時(shí)地對(duì)整周模糊度未知數(shù)進(jìn)行解算，并且還會(huì)對(duì)流動(dòng)站的三維坐標(biāo)以及精度進(jìn)行計(jì)算。在這一系列的計(jì)算完成之后便可以通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算的定位結(jié)果對(duì)監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)站和流動(dòng)站觀測(cè)成果的質(zhì)量、解算結(jié)果的收斂等情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。也可以對(duì)解算的結(jié)果成功與否進(jìn)行初步的判定，這樣可以大大減少多余的觀測(cè)量，大大的縮短了觀測(cè)的時(shí)間，提高了觀測(cè)的效率。GPS RTK測(cè)量系統(tǒng)一般主要由三部分組成，即GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、軟件系統(tǒng)?；鶞?zhǔn)站的發(fā)射電臺(tái)和流動(dòng)站的接受電臺(tái)組成了數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的基礎(chǔ)性設(shè)備。軟件系統(tǒng)則主要是用于實(shí)時(shí)解算流動(dòng)站的三維坐標(biāo)。RTK測(cè)量技術(shù)不但具有GPS測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，還具有縮短觀測(cè)時(shí)間以及實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的坐標(biāo)解算等優(yōu)點(diǎn)，可以從很大程度上提高作業(yè)的效率。

3 GPS RTK測(cè)量的精度分析

相對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)，GPS RTK技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量方面的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。不但可以實(shí)時(shí)的獲得定位結(jié)果，還可以同時(shí)獲得定位的精度，這些都有利的保證了作業(yè)的質(zhì)量和效率。RTK技術(shù)在進(jìn)行實(shí)時(shí)定位時(shí)的精度可以達(dá)到厘米。除了精度極高的控制測(cè)量仍然在使用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)之外， RTK技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于地形測(cè)圖中的控制測(cè)量、地籍以及房地產(chǎn)測(cè)量等多種控制測(cè)量。界址點(diǎn)點(diǎn)位的測(cè)量也開(kāi)始采用GPS RTK技術(shù)。另外，GPS RTK技術(shù)也在地形測(cè)量、面積測(cè)量和建筑測(cè)量，等方面發(fā)揮著重要作用。測(cè)量料場(chǎng)及土石方工程量;還用于道路、輸電線路、油氣管線及地下管線的放樣測(cè)量等。在這些測(cè)量中，RTK系統(tǒng)比傳統(tǒng)全站儀系統(tǒng)的效率要高。

3.1 GPS RTK技術(shù)與控制測(cè)量具有較高的適應(yīng)性

GPS RTK技術(shù)由于其各方面的優(yōu)點(diǎn)能夠很好的滿足控制測(cè)量的基本要求。同時(shí)，因?yàn)镚PS RTK技術(shù)與常規(guī)的控制測(cè)量有很多不同之處，不可能完全采用常規(guī)控制測(cè)量時(shí)所采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行衡量，尤其是在邊長(zhǎng)較短的相鄰點(diǎn)，表現(xiàn)更為明顯明顯。GPS RTK技術(shù)的測(cè)量誤差均勻、獨(dú)立，不存在誤差積累，因此精度可靠程度較高。

3.2 GPS RTK技術(shù)具有提供測(cè)量結(jié)果上的優(yōu)勢(shì)

GPS RTK技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)量成果，而不需要分級(jí)布網(wǎng)，這大大的減少了生產(chǎn)的成本投入，也從很大程度上減輕了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，從技術(shù)上提高了測(cè)量的速度和質(zhì)量，降低了時(shí)間成本，提高了企業(yè)的效益。

3.3 點(diǎn)位誤差與流動(dòng)誤差的關(guān)系

點(diǎn)位誤差與流動(dòng)站至基準(zhǔn)站兩者之間距離有關(guān)，隨著距離的增加點(diǎn)位誤差將會(huì)變大。所以，在控制測(cè)量中GPS RTK的作業(yè)半徑一般應(yīng)該控制在一定范圍，大多數(shù)是5Km。

3.4 測(cè)量過(guò)程的基本要求

在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)該盡可能地檢測(cè)一定數(shù)量的測(cè)區(qū)內(nèi)和相鄰的控制點(diǎn)，以全面了解情況和及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并剔除原有控制網(wǎng)的粗差點(diǎn)，便于做好與已有地形圖或工程項(xiàng)目的接邊工作。

3.5 測(cè)量時(shí)要進(jìn)行方法的選擇

測(cè)量時(shí)需要選擇一些方法來(lái)提高測(cè)量精度。用于提高測(cè)量精度的方法主要包括延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間、架設(shè)對(duì)點(diǎn)器、選擇有利觀測(cè)時(shí)間、增加觀測(cè)次數(shù)或改變基準(zhǔn)站等。在同一點(diǎn)不同時(shí)段，GPS RTK的2次測(cè)量值的較差也應(yīng)該保持在一定范圍，一般選取3 cm為宜。

3.6 影響GPS RTK測(cè)量精度的因素

3.6.1 基準(zhǔn)站的選取

基準(zhǔn)站的選擇是GPS RTK測(cè)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，關(guān)系到GPS RTK測(cè)量能否順利完成，能否達(dá)到良好的效果。GPS RTK測(cè)量是否成功，在很大程度上取決于基準(zhǔn)站的選擇是否正確，是否在合適的站點(diǎn)上進(jìn)行安置。為保證觀測(cè)的精度和提高工作效率，基準(zhǔn)站的安置應(yīng)滿足下列條件：基準(zhǔn)站應(yīng)選擇設(shè)立在精確坐標(biāo)的已知點(diǎn)上，或者可以選在未知點(diǎn)上，但是未知點(diǎn)的條件應(yīng)該符合一定要求。基準(zhǔn)站安置的地方應(yīng)該選擇具有地勢(shì)較高、通視良好以及電臺(tái)信號(hào)覆蓋良好覆蓋等特點(diǎn)的區(qū)域，最好是測(cè)區(qū)中央地區(qū)。同時(shí)，為防止多路徑效應(yīng)和數(shù)據(jù)鏈的丟失，基準(zhǔn)站200米范圍內(nèi)不得出現(xiàn)高壓電線、電視差轉(zhuǎn)臺(tái)、無(wú)線電發(fā)射臺(tái)等有干擾作用的外來(lái)物質(zhì)，周圍應(yīng)該避免出現(xiàn)GPS信號(hào)反射源。

3.6.2 儀器設(shè)備和設(shè)備使用者的影響

GPS RTK的測(cè)量精度還會(huì)受到儀器設(shè)備使用差異的影響，還可能會(huì)由于GPS RTK測(cè)量設(shè)備，儀器性能和抗干擾能力等的不同影響到觀測(cè)結(jié)果。另外，由于設(shè)備使用者的經(jīng)驗(yàn)和操作不同，施測(cè)時(shí)，作業(yè)人員的技術(shù)水平、工作經(jīng)驗(yàn)和處理問(wèn)題的方法、使用軟件系統(tǒng)的熟練程度，也是對(duì)GPS RTK的定位精度產(chǎn)生影響的因素。

3.6.3 觀測(cè)時(shí)間的選擇

GPS測(cè)量是采用的是接收機(jī)對(duì)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信息進(jìn)行接收來(lái)確定三維坐標(biāo)。測(cè)量結(jié)果的誤差可能會(huì)來(lái)源于GPS衛(wèi)星、衛(wèi)星信號(hào)的傳播過(guò)程以及地面接收設(shè)備。在這些誤差來(lái)源中，來(lái)自GPS衛(wèi)星和衛(wèi)星信號(hào)傳播過(guò)程中的誤差，是無(wú)法通過(guò)技術(shù)手段進(jìn)行消除的。為了避免減少這些干擾因素的存在，在實(shí)際工作中，應(yīng)做好衛(wèi)星星歷預(yù)報(bào)，選擇有利的觀測(cè)時(shí)段，保證觀測(cè)時(shí)GPS接收機(jī)的PDOD值小于6，這是保證GPS的定位精度、減小GPS的誤差的有效途徑。

4 結(jié)語(yǔ)

相對(duì)于傳統(tǒng)的觀測(cè)方法，GPS RTK技術(shù)具有集成化和高度自動(dòng)化的特點(diǎn)，適應(yīng)動(dòng)態(tài)測(cè)量和經(jīng)常化的要求，因此，GPS-RTK在很多測(cè)量上具有廣闊的發(fā)展前景。GPS RTK作業(yè)精度很高，并且不會(huì)受到環(huán)境以及距離等因素的限制，，在一些地形條件困難和局部重點(diǎn)工程地區(qū)等施測(cè)也很方便。GPS RTK還可以實(shí)時(shí)地得出所在位置的空間三維坐標(biāo)，這將徹底顛覆傳統(tǒng)測(cè)量的模式。只要我們進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)和精心施測(cè)，GPS RTK完全可以滿足我們多種多樣的測(cè)量要求。

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