測繪工程中GPS RTK技術的應用與探討

摘要：隨著現代科學技術的不斷進步，3S（GPS、GIS、RS）測繪技術也正面臨著一次具有改革性質的巨大挑戰，其中GPS實時動態RTK測量技術已經成為測繪領域內的核心技術。GPS-RTK技術在工程測量工作中的應用，極大的提高了工程測量的精準度，使之可以為工程的建設與發展發揮更加重要的促進作用。因此，在實際工作中，我們必須重視GPS-RTK測量技術的合理應用，使之可以為工程控制測量精度、地形測圖以及工程放樣等工作提供全面的技術支持。

關鍵詞：測繪工程;RTK測量技術;應用與探討

從目前工程測量工作發展的具體狀況來看，GPS-RTK技術已經成為應用范圍最廣泛的測量技術之一，為工程測量工作的發展發揮了巨大的作用。GPS-RTK技術，是基于GPS技術發展而發展起來的一種測量技術。其在工程測量的環節的應用，需要基準站接收機通過數據鏈接電臺，將實時觀測的衛星數據和用戶輸入信息傳送給流動站接收機，并利用載波相位觀測值進行差分處理以及坐標轉換，得出每個測量點的平面坐標以及海拔高度。提高工程測量工作的精準性，使之可以在科學的施工技術下，不斷提高工程測量工作的水平。

1、RTK測量作業模式

RTK施工測量作業模式按實現手段可分為兩大類：一類是以單基站廣播差分改正信息的常規RTK模式;另一類是以CORS（連續運行衛星定位服務綜合系統）網絡RTK模式。

1.1常規RTK模式系統組成及原理：常規RTK系統主要由一個參考站、若干個流動站及數據通訊系統組成。常規RTK數據通訊通常采用無線電技術（常規電臺和GSM或GPRS/CDMA通訊）。

工作原理：在常規RTK作業模式下，一個臨時建立的參考站對所有可見的GNSS衛星進行連續觀測，并通過數據通訊系統（電臺或GPRS/CDMA）將其觀測的數據及測站坐標信息直接傳送給流動站，流動站在采集GNSS衛星數據的同時，還通過數據通訊系統接收來自基準站的信息，并組成差分觀測值進行實時處理，得到流動站的定位結果。

1.2網絡RTK模式系統組成及原理：網絡RTK也稱多基站RTK，它由參考站網（多個參考站）、數據處理中心、數據通訊鏈路和用戶（流動站）部分組成。當前，利用多基站RTK技術建立的連續運行衛星定位服務綜合系統（Continuous"Operational"Reference"System，簡稱CORS系統）是網絡RTK的典型代表，CORS系統可以定義為由若干個固定的、連續運行的GNSS參考站、控制中心、互聯網和無線通訊（GSM、GPRS/CDMA）技術和用戶部分組成。CORS技術目前有代表性的主要有兩種，一種是由Trimble公司提出的虛擬參考站技術（簡稱VRS技術），另一種是Leica公司提出的主輔站技術（簡稱為MAC技術），也稱為改進的FKP—區域改正數法）。

VRS技術工作原理：地面多個固定連續運行的參考站網絡，將接收GNSS衛星信號利用現代化數據通信和互聯網（LAN/WAN）技術傳送至控制中心，同時控制中心還實時地偵聽用戶（流動站）的服務請求并接收用戶（流動站）發過來的近似坐標（流動站采集的GNSS數據），根據用戶的工作位置（近似坐標）并綜合利用各參考站的觀測信息，建立精確的誤差模型，整體改正衛星的軌道誤差及電離層、對流層和大氣折射引起的誤差，將高精度的差分信號發送給用戶（流動站）。

1.3RTK幾種作業模式下的優缺點及適用條件

常規RTK電臺作業模式下的優點：數據穩定，在任何地區都可以使用。缺點：（1）基站要架設地勢較高處，且架設基站設備較多、電瓶較重;（2）作用距離較短（一般在3～5km）范圍。

常規RTK（GPRS/CDMA）無線網絡模式下的優點：儀器配置簡單，野外攜帶及架設簡單;作用距離較大;基準站架設更加靈活，不需架設高地勢;缺點：（1）沒有GSM或GPRS/CDMA信號地區不能使用;（2）產生的費用較高。

常規RTK作業相比CORS網絡RTK，主要表現以下不足：（1）用戶需要架設本地的參考站;（2）測量誤差隨距離增長而增大，其可靠性和可行性隨距離加大而降低;（3）由于誤差限制，使流動站和參考站距離受到限制。

CORS網絡RTK模式下的優點：（1）改進了初始化時間、擴大了有效作業范圍;（2）采用連續基站，用戶隨時可以觀測，使用方便，提高了工作效率;（3）采用了多個參考站的聯合數據，可以有效地消除系統主誤差和周跳，大大提高了可靠性;（4）用戶不需架設參考站，真正實現了單機作業，提高了儀器使用效率，減少了使用人員;（5）使用固定可靠的數據鏈通訊方式，減少了噪聲干擾;（6）提供遠程INTERNET服務，實現了數據的共享;缺點：（1）由于目各省的CORS系統剛使用，技術不是十分成熟，誤差模型的生成還存在許多問題，在電離層和對流層強烈活動條件下出現較大誤差，影響實際使用;（2）系統使用費用較高;（3）只有在建立CORS網和GRPS/CDMA信號較強的地區才有條件使用。

2、工程測量中GPS-RTK技術的應用

2.1"在工程控制測量方面的作用

將GPS-RTK技術應用在工程測量工作中，對于傳統工程測量中測量工作的整體控制測量、局部加密控制測量兩個部分進行的工作程序，可以進行合理的簡化。在實際的測量工作中，GPS-RTK技術的應用，可以簡化傳統測量中通視方向點以及加密控制的工作環節，以直接移動測量控制點上的5S設備便可以實現測量的具體要求。因此，GPS-RTK技術在工程控制測量方面的廣泛使用，提高了工程測量數據的準確性。為建立工程測量數據分析的系統工作，提供了可以實現的現實基礎。

2.2"在工程施工放樣方面的作用

在工程測量的過程中，GPS-RTK技術在施工放樣工作方面的應用效果也非常明顯。放樣作為測量的一項重要工作，其發展的意義相對重要。在施工放樣的工作環節，我們可以通過將相關測量儀器放置在指定的測量點，在根據工程施工的特點，采用GPS-RTK技術進行放樣，利用專業的軟件處理重要的坐標數據。并在適當的時間內利用GPS-RTK技術，對坐標數據與GPS-RTK設備的天線坐標進行核對，通過二者之間的數據差，形成施工放樣工作的測量圖及其坐標位置。

2.3"在工程碎部測量方面的作用

隨著工程測量工作整體水平的不斷提高，GPS-RTK技術在工程碎部測量方面的應用也引起了人們的關注。利用傳統的測量設備以及方法進行工程碎部的測量，不但測量工序復雜，而且測量的效率比較低。利用GPS-RTK技術進行工程碎部的測量，需要按照工程的實際狀況架設基準站，工作人員便可以開始進行相關的測量工作。另外，在進行工程碎部的測量環節，必須確保測量設備已經處于初始化的狀態。同時，在整個測量區域內，利用專業的軟件將所有的測量點數據全部輸入，等待輸出的測量點數據即可。整個測量的工作，不僅需要的工作人員較少，而且測量工作的效率相對傳統的測量工作的效率會有很大的提高。

2.4"在工程斷面與水下測量方面的作用

在工程測量的相關工作中，工程斷面測量與水下測量兩個工作方面，對工程測量工作的整體發展而言，同樣具有重要的影響。因此，在實際的工作測量工作中，我們應結合工程測量工作的具體情況，選擇適當的工作時間，合理的將GPS-RTK技術應用到相關的測量環節中。在工程斷面測量的具體工作環節中，斷面樁無方向點的問題，在傳統的測量技術下，一直沒有得到較好的解決。出于這個問題的考慮，在GPS-RTK技術應用的過程中，還需要通過GPS-RTK接收機、人工記錄、數據采集等環節確保測量點三維坐標數據的精準輸出目標的實現。

另外，在水下測量的工作方面，由于水下測量環境的不穩定性，為了盡量減少測量數據失誤的情況，必須安排相關的工作人員，進行必要的驗潮實驗。GPS-RTK技術的合理應用，在一定程度上，可以降低環境對測量數據的影響。利用GPS-RTK技術進行水下的測量工作，可以較短的時間內通過快速的進行三維定位并得出相應的坐標數據，使水下測量數據的完整性、準確性以及真實性的目標得以實現。

3、結語

在工程測量中，RTK測量技術憑借其作業的高效性、測量的高精度性、高程度的自動化和集約化，成為了當今測量技術的主力軍，逐漸取代了傳統的測量技術。作為測量技術發展中的里程碑，RTK測量的技術水平也將越來越高，在工程測量方面發揮了極大的作用，極大地提升了工程質量和工程建設效率，從很大程度上解放了生產力，此技術可以得到大力推廣和應用。

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作者簡介：

彭陽華（1966-），男，漢族，湖南祁東人，現為云南省測繪工程院工程師，主要從事工程測量，水準測量。