GPS-RTK在工程測量中的應用及常見問題解決方法

王騰　楊宏偉　范玖琳　陳夢杰

（中南冶金地質研究所，湖北　宜昌　443003）

GPS-RTK在工程測量中的應用及常見問題解決方法

王騰楊宏偉范玖琳陳夢杰

（中南冶金地質研究所，湖北宜昌443003）

RTK（Real-time kinematic）實時動態差分法是一種新型的GPS測量方法，相對于常規的動態、靜態、快速靜態等測量方法，實時動態技術（RTK技術）定位速度更為快速準確，克服了傳統測量方法中只有事后進行解算才能獲取高精度數據，對觀測所得數據無法及時進行檢核等技術難題。RTK技術采用了載波相位動態實時差分方法，其應用為地形測圖、工程放樣等各種控制測量帶來了新的技術革新，極大地提高了作業效率，是GPS應用的重大里程碑?；诖?，論述GPS-RTK在工程測量中的應用、存在問題及相關處理措施。

RTK；工程測量；常見問題；解決方法

工程測量是工程施工中一項非常重要的基礎性工作，直接關系到整個工程施工的最終成效，隨著測繪技術的不斷發展，工程測量技術也日益趨于數字化、實時化、自動化與多功能化。其中，RTK（Real-time kinematic）實時動態定位技術作為GPS測繪的新型測量技術，實現了實時測繪管理的功能，在工程測量中得到了廣泛應用。鑒于此，筆者對RTK技術在工程測量中的應用情況及其優缺點做簡單的介紹。

1　GPS-RTK技術概述

1.1GPS-RTK技術簡介

GPS（Global Positioning System）即全球定位系統，該技術的使用是測繪領域的一項重大技術突破，而RTK實時動態定位是GPS技術在工程測量領域的一次重大突破，RTK定位分為動態定位和靜態定位兩種方式［1］，這兩種方式的結合，使得實時動態技術（RTK技術）定位相對于GPS靜態、快速靜態、動態測量等常規測量方法，速度更為快速準確，并且克服了傳統測量方法中只有事后進行解算才能獲取高精度數據，對觀測數據無法進行檢核等技術難題。

1.2RTK技術工作原理

在實際操作中，流動站、基準站和通信系統三部分組成了RTK實時動態定位系統［2］。GPS-RTK技術是利用載波相位原理，對無線數據實施動態測量，其工作原理是利用基準站的GPS來接收監測所有可見的GPS衛星，同時利用無線電設備將觀測到的數據輸送給用戶站。具體來說，基準站的GPS接收到衛星信號之后，會傳送給流動站，流動站會同時完成基準站及其他衛星數據的接收，同時對自己收到的和基準站傳送的載波觀測信號進行差分處理。根據相對定位的原理，當輸入對應點的投影參數、坐標和轉換參數后，接收機數據處理裝置便可以實時地給出未知點的坐標［3］。因此，GPS-RTK技術能夠在外界環境比較惡劣的情況下，仍然能夠獲得達厘米級的水平精度點位。

2　RTK在工程測量工作中的應用

目前，在工程測量中，為了保證、地形測量、施工放樣和控制測量的精度，滿足工程質量要求，RTK測量技術被廣泛地應用于工程施工測量中。RTK測量具有全球性、全天侯、連續性作業；定位精度高，沒有誤差累計；實時性導航定位和定時功能；作業自動化、集成化程度高及工作效率高等優點［4］，能提供精密的三維坐標、速度和時間，而且具有較好的保密性和抗干擾性。當前RTK技術已成功地應用于大地測量、工程測量、物探測量、地籍測量、航空攝影測量及各種類型的變形監測等諸多領域?，F筆者主要對RTK在工程測量中的應用做簡要論述。

2.1RTK應用于地形測量

隨著測量技術的發展，對測量效率和精度的要求越來越高，傳統的地形測量技術已滿足不了實際需求?，F如今，大比例地形圖主要使用全站儀和RTK進行測繪。由于全站儀在使用過程中，受儀器的架放、點間通視情況、點間距離等因素的影響，其測量精度容易出現較大的偏差。而RTK使用方便，相對影響因素較小，因此其使用更為普遍。在當前的地形測量中，一般是利用靜態控制點的方法進行測量，在此基礎上應用RTK技術來完成碎部測量。

RTK在地形測量之前，首先要根據要求對參數進行設置，可以根據工作強度進行分組分工作業，若多臺儀器作業設置完成后要進行校點，以確保數據的統一。在使用數據采集進行測量時，要注意數據的完整性及其連續性。在實際操作中，可以根據地形的實際情況進行測量的設定，對于特殊地物點的測量，可以人為地按距離進行設定采集；在需要進行均勻的運動測量時，可以人為地設定時間間隔，按時間來進行采集。采集所得的地形點坐標經過成圖處理后，便可生成數字化的地形圖。在此過程中，地形點的采集可以單人進行作業，極大地縮減了所耗費的人力和時間。同時，能夠避免傳統地形測量中的通視問題，特別是在地形起伏較大的區域，RTK技術的使用能夠顯著提高工作效率。在長陽錳礦研究項目中，利用RTK技術對胡家灣-樟木巖區塊共29.32km2進行了地形測量，8臺RTK同時作業，在不到30d的時間內完成工作量，相對于傳統的測量方法，大大提高了工作效率。

2.2RTK應用于工程放樣

工程放樣所采用的常規方法有很多，比如常見的全站儀邊角放樣、經緯儀交會放樣等，一般的方法往往需要兩三人操作來放樣出一個設計點位，需來回移動目標，且要求通視條件良好，在實際放樣工作中，往往會借助其他的方法來彌補傳統方法中對放樣工作的局限，RTK技術就是常用的方法之一。利用RTK放樣時，只需一人操作，利用GPS接收機，對輸入的設計點的坐標進行查找，確定放樣點的位置［5］。相對于常規的放樣方法，利用RTK放樣更為簡單，誤差更小，效率更高。

利用RTK進行工程放樣之前，應先將坐標系、轉換參數及控制點或者線放樣樁號準確輸入RTK手簿中。在RTK中讀取坐標參數進行放樣時，根據當前測量點距放樣點或線的橫坐標、縱坐標差及方位，通過手簿數據中橫縱坐標距離及方位判斷進行放樣。當確定放樣點或線時，要等待信號接收數據固定到精度水平達到要求時完成放樣。相對于常規的導線測量，操作起來比較直觀、方便，工作效率得到顯著提高。

2.3RTK應用于控制測量

在任一測區范圍內，都有不同級別的控制網來滿足細部測繪的需要，一般首級控制網的控制精度高、面積大、點間的跨度大，易保存；而圖根控制點則要求密集、位于地面，易遭破壞［6］。如何快速地獲取準確的各級控制點，是提高測量工作效率的主要難題。

傳統的控制測量方法，如導線測量、三角測量等，都要求點間的通視條件較好，并且費工費時，在外業工作中無法獲取測量成果的精度，所得的精度也表現出不均勻的問題。GPS快速靜態和靜態相對定位測量雖然在測量過程中對點間通視要求不高，并且能夠獲得高精度的測量結果，但是這種控制測量只能在事后處理數據，不能及時地進行實時定位和確定定位精度，若在數據處理后發現其精度不符合要求，則只能返工測量。而利用RTK技術進行控制測量時，能夠實時地了解定位結果和定位精度，避免了GPS快速靜態和靜態測量中不能實時監測的難題，大大提高了測量的作業效率。并且，RTK技術進行實時定位的精度可以高達到厘米級，因此，相對于傳統控制測量，RTK技術無論是在精度上還是在效率上都具有明顯的優勢。

3　RTK測量中常見問題與解決方法

①RTK使用的基礎是GPS衛星定位，因此對衛星信號的接收程度決定了測量結果的好壞。但是，在高山峽谷或高樓密集區等衛星信號接收受到限制的區域，由于衛星信號被遮擋的時間較長，便使得作業時間受限。為了避免該問題，應盡量在場地開闊、地勢較高的區域選擇測量控制點。

②RTK測量比全站儀測量更加獨立，在分組作業時，一旦參數、設置上出現不統一，就會造成返工的麻煩。因此，每次作業之前，都應認真校對參數數據，保證測量結果的統一性。

③除衛星信號接收效果，RTK測量還會受到天氣、數據鏈傳輸狀況等因素的影響。所以，在工作中要多布設一些“多余”控制點，作為RTK測量成果的檢核點。

④在儀器的搬運和使用過程中，為了確保測量數據的準確無誤及儀器的長期使用，應對RTK系統的各個部件做好保護工作。

4　結語

RTK實時動態差分法的應用是在GPS全球定位技術之后，測量領域的又一次重要技術突破。其彌補了傳統測量技術中的許多不足，大大節省人力、財力、時間成本，使測量工作變得更為簡單化、自動化，并且在數字化繪圖的建設和管理中起到了積極的推動作用。

當然，在RTK技術的應用中還存在很多不足之處，比如如何在使用過程中對電臺信號的接收情況進行實時監測，防止在信號傳輸過程中受到外界信號源的干擾；如何使得GPS衛星信號達到連續跟蹤的效果，同時保證跟蹤衛星的數目；如何確保采用RTK測量時的精確性和可靠性等，這都需要在今后的實踐中不斷進行技術攻關。總之，隨著GPS-RTK技術的不斷發展和革新，其相關設備的不斷完善，無論是在工程測量領域還是其他作業領域，GPS-RTK技術都將有廣闊的發展空間。

［1］余小龍，胡學奎.GPS RTK技術的優缺點及發展前景［J］.測繪通報，2007（10）：39-41.

［2］賀云.GPS-RTK技術在地質勘查工作中的應用研究［J］.硅谷，2014（24）：84-85.

［3］秦立奕.GPS-RTK測繪技術在地質勘查測繪中的應用分析［J］.華東科技（學術版），2014（4）：1.

［4］郭莉莉.GPS RTK技術的優缺點及發展前景［J］.黑龍江國土資源，2012（1）：57.

［5］鄧文質.RTK的點放樣和曲線放樣研究［J］.河南科技，2015（22）：112.

［6］邰占宇，徐德仲.談GPS-RTK在測量中的應用［A］.//吉林省測繪學會2008年學術年會論文集（下），2008.

Application of GPS-RTK in Engineering Measurement and Solutions of Common Problems

Wang TengYang HongweiFan JiulinChen Mengjie
（Central South Institute of Geology Metallurgy，Yichang Hubei 443003）

RTK（Real-time kinematic）is a new method for GPS measurement.Compared with the static，fast static and dynamic measurement methods，the real-time kinematic technology（RTK）is more rapid and accurate.It overcomes some problems in traditional measurement methods，such as we can only get the high accuracy data after the calculation，the observation data can not be detected nuclear and other technical problems.RTK technique employs the carrier phase，is a major milestone in the application of GPS.It brings new dawn for the engineering sample release，topographic mapping and various of control measurements.The working efficiency of the field work has been greatly improved.Based on this，the application of RTK in engineering measurement，the existing problems and related treatment measures were discussed.

RTK；engineering measurement；common problems；solutions

P228.4

A

1003-5168（2016）06-0036-03

2016-05-12

湖北省地質勘查基金項目“湖北省長陽縣胡家灣-樟木巖礦區錳鉛鋅礦普查”。

王騰（1987-），男，本科，助理工程師，研究方向：測繪工程。