淺談GPS RTK技術在工程測量中的重要應用

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摘要：隨著全球定位系統（GPS）技術的快速發展，RTK（RealTimeKinematic）測量技術也日益成熟，RTK測量技術逐步在測繪中得到應用。RTK測量技術因其精度高、實時性、高效性，使得其在城市測繪中的應用越來越廣。本文在此舉例分析了GPS RTK技術在工程測量中的重要應用。

關鍵詞：GPS— RTK；測量；應用

一、GPS RTK技術的原理

GPS RTK系統的組成主要包括RTK信號接收系統、數據實時處理系統以及數據實時傳輸系統；RTK技術使用的是相位差分的GPS，是先將改正數通過基準站發出，流動站將其成功接收后改正相應的測量結果，進而達到準確定位的目的；RTK技術的工作原理是現在基準站安放一臺接收機，流動站上安裝一臺或者幾臺接收機，流動站和基準站就在同一時間接收由同一個GPS衛星發射出來的信號，將已知的信息與基準站獲得的觀測值進行對比，進而獲得GPS差分的改正后的數值，之后這個改正值會通過無限電臺傳到流動站上，由流動站對GPS觀測值進行精化，最后得到準確的流動站的位置坐標，這里的流動站可以是靜止的，也可以是運動的。

二、GPS RTK技術的作業方法

GPS RTK技術的作業方法主要為無轉換法和鍵入參數法兩種；無轉換法是直接使用設置在流動站和基準站上的接收機來接收WGS-84坐標，之后將地方坐標與觀測獲得的WGS-84坐標使用一定的數學模型進行轉換；這種作業方法并不要求基準站設置在坐標已知的點上，可以在地勢較高的如開拓地、土包、房頂等地方放置GPS RTK的接收機，并將其作為一個基準站；當使用不同的轉換方法時，所需要的提前觀測的已知點的數目也就不同。

鍵入參數法是先將地方坐標和通過靜態觀測獲得的WGS-84坐標鍵入手薄上再進行轉換；使用這種方法，基準站必須設置在坐標已知的點上，為了檢核的需要，可以在條件允許的情況下測定幾個已知點，也可以不必對其他已知點進行觀測；進行測量時，可以通過設置一臺GPS接收機來建立一個基準站，并且將如基準站的坐標轉換參數、高程、坐標等必要的數據輸入到控制手薄上，流動站可以由一臺或者幾臺GPS接收機構成；流動站和基準站同時接受GPS衛星發射出來的信號，基準站通過基準站電臺將所獲得的信號傳遞給流動站，流動站將基準站傳過來的信號與從衛星上接收的信號進行實時平差及差分處理，進而獲得本站高程、坐標以及精度等實時指標，并將預測精度與實測精度指標進行對比，若實測精度與預測精度之間的差值小于限值，這時手薄就會提示測量人員是否接受該數值，選擇接收后手薄就會存儲測量得到的精度、高程以及坐標等數據。

三、RTK技術的應用

1、控制測量

隨著城市建設的飛速發展，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級導線點常被破壞，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，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。

2、像控點測量

航空攝影測量基礎工作是像控點測量，傳統的方法要布設大量的導線來測量部分平高點，內業再空三加密。采用RTK技術測量，只需在測區內或測區附近的高等級控制點架設基準站，流動站直接測量各像控點的平面坐標和高程，對不易設站的像控點，可采用手簿提供的交會法等間接的方法測量。像控點的精度要求對于RTK測量來說是不難達到的。與傳統作業相比較，它不需要逐級布設控制點；與靜態GPS測量相比，縮短了作業時間，因而大大提高了作業效率，功效至少提高3～5倍。

3、線路中線定位

RTK測量技術用于市政道路中線或電力線中線放樣，放樣工作一人也可以完成。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，直到誤差小于設定為止。

四、GPS—RTK在城市測量中的應用實例分析

該城區為工業區和居民生活區，城市建構筑物密集，交通繁忙，無線電信號復雜，街道兩旁樹木密集。本次需測量的宗地地塊遍布整個城區，總測量面積約5.4km2，分布區域近8.1km2，權屬關系復雜，用地種類較多，宗地數目多，權屬界址點數量大，采用常規測量手段施測十分困難，很難在短時間內完成所有宗地的權屬界址點測量工作，以滿足宗地權屬單位對地形測量工作的要求。

其作業過程如下：選取精度高、可靠性好的城市基本控制網點作為RTK測量的工作基準在試用試驗階段，針對所選用的GPS儀器，得出了該城區流動站在作用距離為4km范圍內，能高質量、清晰地接收基準站發出的數據。以此為參考數據，選定了分布于該城區的城市D級GPS三維控制網點7點，組成本次測量工作的基準框架網，并利用7個控制點的WGS-84坐標系和1954年北京坐標系成果計算出用于GPSRTK測量的7個坐標轉換參數。

GPSRTK定位精度試驗：選取1個GPSRTK測量基準網點，架設RTK基準點，流動站在離基準站4km范圍內，有目的地施測了城市I級控制點、E級GPS控制點和宗地權屬界址點共計9個點，并采用靜態GPS測量技術、全站儀測量技術測量宗地權屬界址點坐標，將這些測量結果、已知成果與GPSRTK測量結果相比較。

GPSRTK定位精度評價：RTK測量結果與其他測量技術獲取的測量結果互差均在厘米級，其中互差最大為1.8cm，最小為0.3cm，平均為1.12cm。可以認為GPSRTK測量結果的點位精度達到厘米級，而且各點位之間不存在誤差累積，克服了傳統測量技術的弊病，完全能滿足城鎮地形測量對權屬界址點的測量精度要求。

采用GPSRTK測量技術施測界址點坐標在檢測試驗取得成功的基礎上，以GPSRTK基準框架網點為基礎，分別架設GPS基準點，使用1+2工作模式，用兩套GPSRTK接收機作為流動站進行測量。

由于所用GPSRTK系統的發射電臺只有4W，十分省電，中途不需更換電池，就可使用1天，十分方便；流動站在第1次測量時，在一已知點上作GPSRTK測量，其測量結果與已知點進行比較，從而檢查GPSRTK系統是否工作正常及基準站坐標輸入十分正確；最后，將GPS獲得的數據處理后直接錄入計算機，可及時地精確地獲得界址點圖形信息，準確地制作宗地圖、地形圖，計算宗地面積等。

五、GPS RTK技術的質量控制

在使用GPS RTK技術進行測繪時，發現影響測繪精度的因素有以下幾點：①使用坐標轉換參數的精確度。在進行坐標轉換參數的求解時，需要三個以上的已知公共點方可，它的精度不僅和測區內所選擇的公共點的數量以及位置有關，而且與所用已知點自身的精度有關；②測繪作業的環境。從RKT技術的工作原理上可以看出，若基準站的坐標精度不高，就會導致流動站獲得的坐標帶上系統偏差，所以在選擇基準站坐標時必須選擇精度高的；③人為因素的影響。在使用GPS RTK技術進行測繪時，測量人員的對儀器的熟練程度直接影響到測繪結果的精度；在實際測繪作業時，若在屏幕未顯示出固定解時就記錄相關的數據，這就會使測設點的精度過低，嚴重時可能導致測繪錯誤；若接收機的天線在使用時未保持垂直，所得到的測設結果就不可以使用，使得測設點的坐標精度由于人的緣故而降低。