試論GPS—RTK技術在地形測量中的應用

簡鑫恒

摘 要：目前，我國的RTK技術日益成熟，其在測量工程中得到了廣泛應用。GPS-RTK技術具有高精準度、高效率的特點，因此，其在地形測量的應用中具有十分重要的意義。就GPS-RTK技術在地形測量中的應用及其技術特點進行了簡要分析。

關鍵詞：測量工程；地形測量；GPS；基準站

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.160

1 GPS-RTK技術簡介

在我國，大多數人都知道GPS是全球定位系統的縮寫。20世紀70年代，美國陸海空三軍聯合研制了新一代空間衛星導航定位系統，其作用是收集軍事情報，并提供全球導航服務和開展應急通訊、核爆監測等工作，在軍事方面扮演了重要的角色。隨著社會的發展，GPS不斷被應用于更多領域，發揮著越來越重要的作用。GPS-RTK技術基于實時動態差分法，是一種能在野外實時定位的測量方法，是GPS應用的重大里程碑，極大地提高了野外業作業的效率和資源利用率。

一般意義上的RTK技術是指利用GPS流動站接收GPS基準站的差分信號。流動站不僅能通過數據鏈接收來自基準站的數據，還能采集GPS觀測數據，其可處于靜止狀態，也可處于運動狀態。采用GPS技術能實時獲得觀測站在指定坐標系中的三維定位結果，且具有較高的精度。在RTK作業模式下，系統可在1 s內得出差分觀測值。基準站可通過數據鏈將該值和觀測站坐標信息傳送至流動站。基準站可在固定點上將數據初始化后再進入動態作業，也可在動態條件下直接開機，并在動態環境下完成整周模糊度的搜索和求解；在整周的未知數獲得固定解后，即可進行每個歷元的實時處理。只要保證4顆以上的衛星收集相位觀測值和必要的幾何圖形，則流動能隨時給出厘米級的定位結果。

2 GPS-RTK技術在地形測量中的應用

2.1 測量原理

RTK技術的測量原理是在基準站上安置1臺GPS接收機，并觀測所有可見的GPS衛星；將采集到的觀測量數據傳送到基準站電臺的載波上，基準站會比較觀測值與已知位置信息，從而得到GPS差分改正值；基準站與流動站同時接收GPS衛星發出的信號，并得到本站的坐標、高程和精度指標。這種測量方法的關鍵是求解起始的整周模糊度，并保持其不變。因此，基準站與流動站的數據通訊必須保持良好的狀態。

2.2 具體應用措施

2.2.1 土地外業施測

土地外業施測主要包括宗地測量、土地利用更新調查測量和違法用地測量等。測試組由2人組成，一個人為基準站，另一個人攜帶儀器前往每個區域立桿并記錄數據、輸入特征編碼。在記錄數據時，測量人員的立點應準確，取3 s為記錄單元；整個區域測量完畢后，測量人員回到室內，利用專業軟件輸出圖幅。

2.2.2 基準站的選定

要想順利進行RTK測量，選好基準站是關鍵。基準站、電臺的發射天線必須建立在海拔相對較高的位置，且要保證基站附近沒有GPS信號反射物，以防數據鏈丟失。在傳統的控制測量中，采用導線網測量的精度較低，且耗費工時。而采用RTK技術測量可同步接收基準站與衛星的觀測數據，實時計算整周的未知數和用戶站的三維坐標，大大提高了作業效率。

2.2.3 內業處理

想要快速完成數字化內業成圖工作，就必須將外業測量存儲的RAT文件的格式轉換為可在CASS5.0軟件中運行的格式，從而快速完成內頁處理。

3 GPS-RTK技術的特點

3.1 優點

3.1.1 操作簡便

目前，GPS在越來越多的測量工作中得到了應用，操作人員只需要將GPS的相關設備其與電腦連接，無需耗費大量的人力、物力，就可以實現全自動化的實時監控定位。

3.1.2 不間斷作業

RTK技術不受天氣的影響，可24 h不間斷地工作，為地形測量工作提供了極大的便利。

3.1.3 定位的精準度高

采取RTK技術定位的坐標精度為1～2 cm。但采用RTK測量時，需要等待測量數據穩定后再確定測量結果，從而提升日后測量工作的精準度。

3.1.4 工作效率高

采用RTK技術測量不受地形等外界條件的影響，因此，其工作效率比傳統方法高很多。

3.2 缺點

雖然GPS-RTK技術具有定位準確、測量精度高、操作簡便等優點，但世界上沒有十全十美的技術，其在日常地形測量中也存在很多缺陷。

3.2.1 大氣電離層會影響測量精度

采用RTK技術傳輸測量信號時，大氣電離層會產生電磁波折射、反射等現象，進而會吸收能量和引發信號畸變，嚴重影響了微波通信，導致測量數據不準確。因此，應避免在溫度較高的地區采用RTK技術測量。

3.2.2 測量會受到衛星數量的影響

在采用RTK技術測量時，要想達到一定的測量精度，至少要有5顆衛星同時接收信號，但GPS空間衛星群一般只有4顆GPS衛星發送信號。因此，在高層建筑較多的城市、山區等地不適合采用GPS技術測量。

4 結束語

GPS-RTK技術作為地形測量的手段之一，在實際測量過程中具有很多優點。隨著GPS-RTK技術的不斷發展，其必將在工程地形測量中發揮越來越重要的作用。

參考文獻

[1]李偉.城鎮地籍調查規程[M].北京：地質出版社，2013.

[2]徐莉.GPS測量原理及應用[M].武漢：武漢測繪科技大學出版社，2010.

〔編輯：張思楠〕