淺析GPS PTK技術(shù)在土地測量中的應(yīng)用

郭秀峰

摘 要：隨著GPS PTK技術(shù)廣泛的應(yīng)用，深入到工程建設(shè)中，已經(jīng)成為施工中不可或缺的技術(shù)。對(duì)于工程的建設(shè)，其要求精確度非常高，GPS PTK技術(shù)如此廣泛應(yīng)用于其施工中，足以證明GPS PTK技術(shù)具有超高的精確度。在其他領(lǐng)域中測量，GPS PTK技術(shù)也得到了很好的利用，尤其在土地測量中扮演著非常重要的角色，為此本文主要對(duì)GPS RTK系統(tǒng)的工作原理、作業(yè)模式及應(yīng)用進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：GPS PTK技術(shù)；土地測量

1 GPS RTK系統(tǒng)的工作原理

GPS RTK測量過程中，基準(zhǔn)站把全部接收的衛(wèi)星信息與其基準(zhǔn)站信息利用通訊系統(tǒng)向各個(gè)流動(dòng)站進(jìn)行傳遞。在衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收中各個(gè)流動(dòng)站還可進(jìn)行基準(zhǔn)站傳遞信息的接收，如流動(dòng)站將初始化工作完成后，控制器就可以利用接收到的信息進(jìn)行及時(shí)計(jì)算，并將流動(dòng)站點(diǎn)位坐標(biāo)顯示出來。

GPS接收機(jī)（2臺(tái)或2臺(tái)以上）、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、有關(guān)處理軟件為GPS RTK系統(tǒng)的重要組成部分。現(xiàn)階段主要選取雙頻機(jī)作為GPS接收機(jī)，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備則具有較多形式，以無線電臺(tái)為主，電臺(tái)發(fā)射信號(hào)半徑的大小將對(duì)GPS RTK作業(yè)范圍的大小產(chǎn)生重大影響。在處理軟件選擇中，要求其必須能夠?qū)φ芪粗獢?shù)進(jìn)行快速結(jié)算，并能對(duì)用戶站在WGS-84下的坐標(biāo)進(jìn)行結(jié)算，同時(shí)能夠轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系統(tǒng)與高程系統(tǒng)等。GPS的測量自動(dòng)化程度高，在觀察中的測量員主要只需按照和開關(guān)儀器、采集環(huán)境的氣象數(shù)據(jù)、量取天線高、監(jiān)視儀器工作狀態(tài)等簡單操作。其余的如衛(wèi)星的跟蹤觀察、記錄、捕獲等都可由儀器自動(dòng)完成。GPS用戶接收機(jī)通常質(zhì)量輕、體積小、自動(dòng)化程度高，野外測量時(shí)，甚至只需一鍵開關(guān)，方便使用和攜帶。

GPS衛(wèi)星很多，在均勻的分布下保證了全球地面覆蓋率，任何時(shí)候在地球上的任何地點(diǎn)都可進(jìn)行觀測工作，通常只在雷雨天氣下不適宜觀測，多數(shù)情況不受天氣的影響。可以說，GPS定位技術(shù)的發(fā)展是經(jīng)典測量技術(shù)的一次打突破。它不僅是經(jīng)典的測量理論及方法發(fā)生了深刻的改變，還使得測量學(xué)和其他學(xué)科之間有了滲透性的交流，促進(jìn)了測繪科學(xué)的發(fā)展。

GPS接收機(jī)與紅外儀器的標(biāo)稱分辨率可謂旗鼓相當(dāng)，并且隨著間隙距離的進(jìn)一步增加，GPS的測量更具有優(yōu)越性和可操作性。同時(shí)GPS能夠提供全球統(tǒng)一的三維地心坐標(biāo)。測量中，不僅可以精確測出觀測站平面位置，還可以準(zhǔn)確測量觀測站的大地高程，這一特點(diǎn)，為研究大地準(zhǔn)面的性質(zhì)和確立地面點(diǎn)高程開辟了新途徑，也為航空攝影等提供了重要的高程數(shù)據(jù)。

2 GPS RTK作業(yè)模式

1、快速靜態(tài)測量。選取該測量模式，要求在每個(gè)用戶站上GPS接收機(jī)能夠進(jìn)行靜止觀測。在觀測應(yīng)用中，與接收到的基準(zhǔn)站同步觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行整周未知數(shù)、用戶站三維坐標(biāo)的實(shí)時(shí)解算。當(dāng)解算結(jié)果變化較為穩(wěn)定，精度符合設(shè)計(jì)規(guī)定，即可完成觀測。

2、動(dòng)態(tài)測量。在觀測工作開始前，要求流動(dòng)站接收機(jī)在某個(gè)起始點(diǎn)進(jìn)行靜止觀測，以此為整周未知數(shù)快速解算提供便利。初始化工作中，在各個(gè)觀測站上流動(dòng)接收機(jī)可對(duì)基準(zhǔn)站同步觀測數(shù)據(jù)、三維坐標(biāo)等進(jìn)行測量。

3、動(dòng)態(tài)觀測。動(dòng)態(tài)測量模式需要先在某個(gè)起始點(diǎn)進(jìn)行幾分鐘靜止觀測，以此為初始化工作提供便利。根據(jù)預(yù)定采樣時(shí)間運(yùn)動(dòng)接收機(jī)可間隔自動(dòng)觀測，并對(duì)基準(zhǔn)站同步觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行同時(shí)觀測，實(shí)時(shí)對(duì)采樣點(diǎn)空間位置進(jìn)行確定。該測量模式，在觀測應(yīng)用中，必須對(duì)觀測衛(wèi)星進(jìn)行不間斷跟蹤。如出現(xiàn)失鎖情況，必須進(jìn)行幾分鐘靜止觀測，為重新初始化提供便利。

3 土地測量中GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用

GPS技術(shù)作為土地測量的主要技術(shù)，其測量結(jié)果是否準(zhǔn)確對(duì)施工質(zhì)量具有重要影響作用。隨著市場經(jīng)濟(jì)體制的不斷完善，人們生活水平的不斷提升，對(duì)土地測量質(zhì)量有了更高地要求。在具體工作中，相關(guān)企業(yè)必須對(duì)GPS技術(shù)土地測量工作的原理進(jìn)行分析，根據(jù)施工現(xiàn)場的具體施工情況，并結(jié)合施工現(xiàn)場的地形地質(zhì)等情況，規(guī)范測量方式，不斷提高測量技術(shù)水平，只有這樣才能提升測量的準(zhǔn)確度，才能提高其整體質(zhì)量，推動(dòng)企業(yè)的健康發(fā)展。

1、工程控制網(wǎng)建立

作為工程建設(shè)、管理與維護(hù)的前提，工程控制網(wǎng)的網(wǎng)型、精度必須與工程項(xiàng)目性質(zhì)、規(guī)模相符，通常情況下，工程控制網(wǎng)具有較小的覆蓋面積及較大的點(diǎn)位密度，一般都會(huì)選取邊角網(wǎng)作為其常規(guī)方式。選取GPS定位方式進(jìn)行工程控制網(wǎng)的建立，其內(nèi)容包含：工程首級(jí)控制網(wǎng)、變形監(jiān)測控制網(wǎng)、工程施工控制網(wǎng)等，其優(yōu)點(diǎn)為點(diǎn)位選擇限制小、作業(yè)時(shí)間短及成本低。為達(dá)到毫米級(jí)精度，可選用載波相位靜態(tài)差分技術(shù)進(jìn)行控制網(wǎng)的建立。

2、RTK的碎部測量與放樣

RTK技術(shù)是實(shí)時(shí)處理2個(gè)測站載波相位觀測量的差分方法。基準(zhǔn)站、移動(dòng)站為RTK系統(tǒng)的重要組成部分。其工作原理為向用戶發(fā)送基準(zhǔn)站采集的載波相位，按照基準(zhǔn)站的差分信息用戶可求差解算用戶的位置坐標(biāo)。一般都會(huì)在地形圖、地籍圖測繪及平面位置施工放樣等方面應(yīng)用RTK技術(shù)。在碎部測量中GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用，不需要進(jìn)行圖根控制的建立，可對(duì)工作效率進(jìn)行有效提升。作為測量的一個(gè)應(yīng)用分支，放樣要求利用相應(yīng)方式通過儀器將認(rèn)為設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位標(biāo)定于實(shí)地。放樣施工中，RTK技術(shù)必須進(jìn)行界標(biāo)點(diǎn)的標(biāo)定，才能確保測量的精度。

3、像控點(diǎn)測量

作為航空攝影測量外業(yè)的主要內(nèi)容，像控點(diǎn)測量對(duì)工程測量至關(guān)重要。傳統(tǒng)方式應(yīng)進(jìn)行大量導(dǎo)線的布設(shè)，以此對(duì)相應(yīng)平高點(diǎn)進(jìn)行測量。通過RTK技術(shù)進(jìn)行測量，需在測區(qū)、測區(qū)周圍高等級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行基準(zhǔn)站的架設(shè)，流動(dòng)站可對(duì)各像控點(diǎn)平面坐標(biāo)、高程進(jìn)行直接測量，如像控點(diǎn)架設(shè)難度大，可通過間接方式進(jìn)行測量。相比傳統(tǒng)測繪方式，無需進(jìn)行控制點(diǎn)逐級(jí)布設(shè)，相比靜態(tài)GPS測量，GPS RTK技術(shù)可縮短測量工程的時(shí)間、提升測量效率。

4、GPS變形監(jiān)測

橋梁、水庫大壩、建筑工程地基沉降、位移等方面的監(jiān)測都屬于變形監(jiān)測。水準(zhǔn)測量方式為常規(guī)監(jiān)測技術(shù)，主要監(jiān)測地基的沉降情況。地基位移、整體傾斜監(jiān)測可選取三角測量方式。選用GPS技術(shù)進(jìn)行地基水平位移監(jiān)測，有效提升其精度，一般控制在-2毫米到+2毫米之間，高程測量精度則控制于-10毫米到+10毫米的范圍，由此可見，變形監(jiān)測中GPS技術(shù)尤為重要。

4 結(jié)束語

綜上所述，GPS PTK技術(shù)在土地測量中有著太多的應(yīng)用，但我們常使用的就是在道路建設(shè)中與礦產(chǎn)、水下地形、城鎮(zhèn)地籍中，在未來，也許GPS PTK技術(shù)還會(huì)有更廣泛的應(yīng)用，需要我們不斷的研究與探討。GPS PTK技術(shù)在測量中具有無可替代的優(yōu)勢，但是并不是所有的測量都適用，在不同的測量中應(yīng)該選擇合適的測量方法。 GPS PTK技術(shù)雖然廣泛的應(yīng)用，但是其也存在著一些問題。這些問題不僅僅存在于它的本身，更多的是被人所利用，目前，很多國家已經(jīng)意識(shí)到了它的危害，并且尋找取代他的辦法，這對(duì)GPS PTK的發(fā)展非常不利，將會(huì)使其在很多應(yīng)用中得到限制。

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