探討GPS、RTK技術在工程測量應用

雷波

摘要：當前，具有強大追蹤定位功能的全球定位系統(tǒng)技術已被廣泛地應用于工程測量領域，尤其是GPS、RTK測量以其作業(yè)效率高、精度高、數(shù)據(jù)準確等特性在測繪行業(yè)中得到了充分發(fā)揮。本文從GPS、RTK技術概念、特點及工作流程等方面入手，重點對當前GPS、RTK技術在工程測量應用進行了分析闡述，以供同行參考。

關鍵詞：GPS、RTK；技術；工程；測量

1.引言

工程測量事業(yè)作為當前我國基礎設施建設中的重要組成部分，必須引起相關部門的高度重視。提高工程測量事業(yè)的發(fā)展速度，已經(jīng)成為了適應社會發(fā)展的必然趨勢。而在當前的工程測量中，GPS測量技術的應用至關重要。這主要是因為GPS測量技術操作起來比較簡單，且本身自動化程度又很高，該技術應用于工程測量中，不僅大大提高了工程測量的工作效率，同時也提高了測量的精準度，整個測量的范圍相比以前也擴大了很多。因此，充分地掌握GPS、RTK測量技術，才能更好地將其應用于工程測量中。

2.GPS、RTK技術概述

工程測量工作是基建工程中一項非常重要的基礎性工作，對工程整體質(zhì)量有著直接的影響。隨著我國經(jīng)濟及科技水平的發(fā)展，工程測量技術已逐步呈現(xiàn)出自動化、實時化、數(shù)字化以及多功能化的發(fā)展趨勢。其中，GPS、RTK技術被廣泛應用于工程測量工作中，并受到了廣大用戶的一致好評和青睞。GPS、RTK技術將GPS測量技術和RTK測量系統(tǒng)有效結合，是一種實時動態(tài)載波相位分差技術，具有強大的勘查功能和較高的精度和可靠性。其中，GPS技術，也就是所謂的全球定位系統(tǒng)，最初是由美國研制的一套衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，它通過地面衛(wèi)星接收機來對衛(wèi)星發(fā)出的各種信號進行接收，進而建立起一個定點三維坐標，從而實現(xiàn)跟蹤定位的目的。而RTK技術又叫做載波相位分差技術，其能夠在較短時間內(nèi)，確定測量點在一個指定坐標系中的三維坐標。RTK技術的精度非常高，甚至可以精確到厘米級。測設放樣和測點定位是RTK系統(tǒng)應用的主要測量任務。在流動站和基準站共同工作時，工作人員帶著流動站系統(tǒng)在測區(qū)來回行走，對工程點采點進行測量。在工程測量中各種性質(zhì)的點都可以進行定位測量和實地測設放樣。

3.GPS、RTK測量技術的特點及工作流程

3.1.GPS測量技術的特點

第一，定位精度高。GPS測量技術高精度的定位精度高已經(jīng)成為所有人的共識，只要人們一說到GPS測量技術，自然而然地就會想到它的高精度定位技術，由此可見，GPS定位技術已經(jīng)深入人心，這也是它比較成功的一點。相關數(shù)據(jù)表明，GPS測量精度與紅外儀的測量精度有一定的可比之處，但是隨著距離的增加，GPS測量的優(yōu)越性越加凸顯出來。

第二，觀測時間短。運用GPS測量技術進行工程測量時，整個過程需要花費的時間是比較短的。如果是采用布設控制網(wǎng)的方法，在每個控制點上觀測花費的時間在30-40min左右，而如果此時采用快速靜態(tài)定位法的話，觀測的時間可以大大縮短。

第三，操作簡單、自動化程度高。GPS測量技術操作簡單、自動化程度高的特點已經(jīng)成為了公認的優(yōu)勢。正是因為GPS測量技術綜合了多種現(xiàn)代的高新科技，將其綜合應用于工程測量過程中，才使得它本身的性能更加突出。對于操作GPS測量技術的操作人員，需要負責的內(nèi)容并不多，操作者只需要負責對測量的內(nèi)容進行數(shù)據(jù)的采集，并且安裝一下開關儀器、量取測量時所用儀器的高度即可，整個測量工作極其簡單。

3.2 GPS、RTK技術的工作流程

為保證GPS、RTK技術測量作業(yè)的工作效率以及效果，在實際運用GPS、RTK技術進行工程測量時，需要遵循一定的作業(yè)流程。

第一，收集完整的控制資料。根據(jù)測量工程的實際情況以及相關的測量要求，對測量區(qū)域內(nèi)較高等級的控制點信息進行全面、細致的搜集，并對其進行反復確認，以保證起算數(shù)據(jù)的準確性與可靠性，從而為整個工程測量結果的準確性提供強有力的技術支撐。

第二，選擇基準站。在對基準站進行設置時，除了要保證基準站位于精度較高的控制點之外，還需要盡可能選擇寬闊的環(huán)境，并對其坐標精度進行確定，從而有效提高測量的精度，同時根據(jù)工程測量的具體需求及實際環(huán)境情況，選擇與之相適應的天線類型、電臺類型以及測量模式。

第三，設置流動站。通常情況下，流動站選用的都是內(nèi)置接收電臺，在對流動站進行選定之后，而在實際測量工作正式開始之前，為了保證測量的精度，需要對流動站進行初始化操作。在對其進行初始化操作的過程中，需要保證至少有5顆衛(wèi)星可以進行同步觀測，如果不能達到5顆，則需要重新進行初始化操作。

第四，轉(zhuǎn)換坐標系統(tǒng)。在GPS系統(tǒng)測量中，坐標通常為WGS-84坐標系，而工程測量中，大多數(shù)情況下選用的是地方坐標系，因此，在實際測量正式開始之前，需要對坐標系統(tǒng)進行相應的轉(zhuǎn)換，保證使用的坐標系統(tǒng)參數(shù)一致。

第五，測量定位。在確定坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換沒有問題后，就可以在指定區(qū)域內(nèi)開始實際的工程測量工作，具體測量方法在上文GPS、RTK技術的概念中提及。

4.GPS、RTK技術在工程測量中的具體應用

GPS、RTK技術的測量模式主要有兩種，即快速靜態(tài)定位模式和動態(tài)定位模式，根據(jù)實際不同的測量需要進行模式之間的轉(zhuǎn)換結合。GPS、RTK技術在工程測量中，可以滿足控制測量、施工放樣、碎部測量以及變形監(jiān)測等測量需求。

4.1控制測量

控制測量，是工程建設、管理與維護的重要保證，其測量中的控制網(wǎng)網(wǎng)型與測量精度，需要根據(jù)工程的實際規(guī)模與性質(zhì)來判斷。以城市控制網(wǎng)為例，其優(yōu)點在于精度高、面積大，且使用較為頻繁，但是由于當前城市發(fā)展建設帶來的一系列問題，使得在工程施工中極易對控制網(wǎng)導線造成一定程度的破壞，對工程測量的效率與效果產(chǎn)生直接影響。因此，控制網(wǎng)測量對于精度有著極高的要求。而使用GPS、RTK技術進行控制測量，只需要選定合適的基準站和流動站，就可以完成相應的測量工作，如果測量點無法設置控制點，還可以通過交會法等間接的方法來實現(xiàn)控制測量。相比于傳統(tǒng)的控制測量方法來說，GPS、RTK技術有效避免了點與點之間必須保持通視的弊端，其覆蓋面積以及測量效率、測量精度有所提高，且花費也相對較小。

4.2施工放樣

施工放樣，是工程建設的前期準備工作，對于工程建設的開展與竣工后的工程質(zhì)量有著十分重要的影響。在傳統(tǒng)的施工放樣過程中，絕大部分需要人為操作放樣，既需要大量的時間，又容易受到人為因素的干擾，對放樣工作的準確性造成一定的影響。而采用GPS、RTK技術進行施工放樣，只需要在RTK控制器中輸入相應的放樣起點坐標、終點坐標、曲線轉(zhuǎn)交和半徑等放樣參數(shù)，就能夠快速準確的完成施工放樣工作。在利用GPS、RTK技術施工放樣中，可以利用坐標及樁號進行放樣，也可以在放樣過程中進行誤差的判斷與控制，從而消除了累積誤差的產(chǎn)生，有效地保證了放樣的精確度。

4.3碎部測量

在利用傳統(tǒng)測量方法進行碎部測量時，不僅要進行控制點的布設工作，還需要保持測量過程中監(jiān)測站與所測點之間的持續(xù)通視，最少需要2～3人來完成整個工作，且對人員的技術水平以及工作能力有著較高的要求。而使用GPS、RTK技術進行碎部測量，則可以免除布設控制點的工作環(huán)節(jié)，只需要1位具有測量經(jīng)驗的工作人員，在其攜帶的儀器當中輸入碎部點的輸入特征編碼，就可以通過測圖軟件完成地形圖的繪制，然后，將獲得的碎部屬性與坐標信息輸入到相應的儀器當中，就可以完成整個碎部測量工作。相較于傳統(tǒng)的測量方法，不僅降低了人力成本，其作業(yè)效率得到了大幅度提升，測圖難度降低，最終的測量效果較高。

4.4變形監(jiān)測

利用GPS、RTK技術進行變形監(jiān)測，其監(jiān)測的對象主要有建筑物的傾斜狀況、位移情況以及地基沉降等。變形監(jiān)測不同于普通的工程測量，其精度要求達到毫米級，而由于監(jiān)測目標的體積較大，且整體的監(jiān)測環(huán)境非常復雜，傳統(tǒng)的測量方法無法有效完成變形監(jiān)測的工作。GPS、RTK技術可以通過分割監(jiān)測時間的方式，通過強制對中的方法，對于長度范圍在4km之內(nèi)的基線向量，完成相應的測量工作，此時，其測量精度是以毫米為單位的，符合變形監(jiān)測的需求。

5.結束語

隨著基礎工程建設的不斷發(fā)展，如何保障測量精度，提高測量效率成為了工程測量發(fā)展的重要問題。GPS、RTK技術在測量作業(yè)中，具備精度高、測量效率及作業(yè)量少等優(yōu)勢，在工程測量作業(yè)中應用十分廣泛。本文在介紹GPS、RTK技術原理的基礎上，從控制測量、碎部測量、施工放樣、變形監(jiān)測等角度，對GPS、RTK技術在工程測量中的應用進行了分析，并結合實際案例，通過工程測量實踐，證明了GPS、RTK技術在工程測量中具備成本低、效率高、精度好等優(yōu)勢。相信隨著GPS、RTK技術的不斷發(fā)展，其在工程測量中的應用將會更為普遍。

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