GPS_RTK技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用分析

李勇鋼/黑龍江省煤田地質(zhì)物測隊(duì)

GPS_RTK技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用分析

李勇鋼/黑龍江省煤田地質(zhì)物測隊(duì)

RTK測量技術(shù)是由數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和GPS測量技術(shù)相互結(jié)合而新出現(xiàn)的一種測量技術(shù)，RTK測量技術(shù)是依據(jù)載波相位的觀測值產(chǎn)生的時(shí)間差值的GPS技術(shù)，它屬于近些年來GPS測量技術(shù)當(dāng)中所新出現(xiàn)的一種測量技術(shù)。本篇論文就對(duì)GPS的定義和RTK測量技術(shù)進(jìn)行了介紹和分析，進(jìn)而突出的表現(xiàn)了RTK測量技術(shù)的優(yōu)越性，并對(duì)RTK測量技術(shù)在實(shí)際工程測量當(dāng)中的運(yùn)用進(jìn)行了簡要的探討。

GPS；系統(tǒng)組成；RTK；定位；測量；應(yīng)用

一、GPS定位系統(tǒng)介紹

（一）GPS定位系統(tǒng)的組成

GPS定位系統(tǒng)是由：空間衛(wèi)星群和地面監(jiān)視控制系統(tǒng)與接受用戶這三個(gè)部分來構(gòu)成的，GPS衛(wèi)星群是由距離地球表面20萬公里的24顆衛(wèi)星所組成的，它們被均勻的設(shè)置在各自運(yùn)行的軌道之上，它們之間的平面交叉角度是60度，它們的運(yùn)行軌道和地球赤道的傾斜角度是55度，衛(wèi)星在各自的軌道之上運(yùn)行周期是11個(gè)小時(shí)零58的分鐘，通過一定的科學(xué)運(yùn)算之后確定采用這樣的衛(wèi)星分布方式和運(yùn)行方式，能夠確保任意地點(diǎn)與任意時(shí)間使地平線之上都能夠接收到衛(wèi)星所傳送出來的電子信號(hào)。

地面控制系統(tǒng)是由主控站，五個(gè)監(jiān)測站和三個(gè)注入站所組成的，主控站的主要作用和功能為，以GPS觀測到的信息數(shù)據(jù)和各個(gè)監(jiān)測站的信息數(shù)據(jù)為依據(jù)，來對(duì)衛(wèi)星鐘和星歷相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，還能夠使用注入站來把信息數(shù)據(jù)注入進(jìn)衛(wèi)星當(dāng)中；并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)衛(wèi)星的控制，發(fā)送一些指令給衛(wèi)星和對(duì)備用的衛(wèi)星進(jìn)行調(diào)度等功能。

（二）監(jiān)測站的主要功能和作用

監(jiān)測站的主要功能和作用為對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行接收和對(duì)衛(wèi)星的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。注入站的主要功能是把主控站所計(jì)算出來的信息數(shù)據(jù)注入到衛(wèi)星當(dāng)中。GPS地面控制系統(tǒng)被設(shè)置在美國本土和印度洋與大西洋，太平洋。

GPS的接收用戶是由接收機(jī)和信息處理程序與用戶的相關(guān)設(shè)備所組成的，它的功能主要是接受來自GPS衛(wèi)星所發(fā)射出來的信號(hào)，通過這些信號(hào)信息來進(jìn)行跟蹤定位和導(dǎo)航。

二、RTK技術(shù)的技術(shù)原理和觀測技術(shù)方法

所謂的RTK技術(shù)就是把一部GPS接收機(jī)，設(shè)置在固定站之上，通過它來對(duì)所有能夠監(jiān)測到的衛(wèi)星進(jìn)行不間斷的持續(xù)性觀測，同時(shí)把其所觀測到的信息數(shù)據(jù)利用無線電裝置，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的傳遞給觀測站用戶，也就是流動(dòng)站。

進(jìn)而利用其的差分定位，就能夠使GPS衛(wèi)星在進(jìn)行定位的過程當(dāng)中的很多臺(tái)接收設(shè)備之間共同所存在的誤差，信號(hào)傳遞的延遲誤差等多種公共誤差清除或者是縮小，進(jìn)而使定位的精度得到有效的提高。

PTK定位測量技術(shù)一般都是有基準(zhǔn)站和單個(gè)或者多個(gè)的流動(dòng)站來構(gòu)成的。基準(zhǔn)站通常都被人們設(shè)置在已知的地面點(diǎn)之上，來實(shí)現(xiàn)持續(xù)性的觀測。對(duì)于已知地面點(diǎn)的選擇應(yīng)注意，其位置要選擇在視野開闊的測區(qū)中間，其四周15度以上不能存在高大的建筑物，樹木等物體，以其為原點(diǎn)，200米為半徑范圍之內(nèi)不能存在信號(hào)塔，電臺(tái)等能夠發(fā)射強(qiáng)電磁波的信號(hào)源，應(yīng)遠(yuǎn)離高壓電線50米之外；同時(shí)其附近也不能存在面積比較大的水域和一些其他的能夠?qū)πl(wèi)星信號(hào)接收產(chǎn)生干擾的物體。

在進(jìn)行觀測之前，如果對(duì)地面坐標(biāo)和坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的參數(shù)進(jìn)行了準(zhǔn)確的確定，就完全可以把基準(zhǔn)站設(shè)置在和上文中所述的條件相符合的未知地面點(diǎn)之上，來進(jìn)行不間斷的觀測。把流動(dòng)站分別設(shè)定在待測點(diǎn)之上進(jìn)行觀測，并使流動(dòng)站和基準(zhǔn)站二者能夠同時(shí)的對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行接收。

基準(zhǔn)站和其所相連的電臺(tái)把坐標(biāo)，載波相位值，接收設(shè)備工作狀態(tài)和衛(wèi)星跟蹤定位狀態(tài)與偽距觀測值等信息傳輸給流動(dòng)站。流動(dòng)站把收到的信息數(shù)據(jù)和衛(wèi)星信息數(shù)據(jù)共同進(jìn)行實(shí)時(shí)差分平差的運(yùn)算和處理，能夠?qū)α鲃?dòng)站所使用坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)和觀測信息數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的獲取。

三、在工程測量中RTK技術(shù)的運(yùn)用

RTK定位技術(shù)分為快捷靜態(tài)定位技術(shù)與動(dòng)態(tài)定位技術(shù)兩種技術(shù)測量模式，把這兩種定位技術(shù)互相融合的運(yùn)用在大比例的野外測量繪圖的信息采集，對(duì)公路中心線的定位，市政工程的測量和航拍測量成像等多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，現(xiàn)今此種測量技術(shù)已被廣泛的運(yùn)用在多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。

（一）控制測量

控制測量作為工程建造，維護(hù)管理的根本依據(jù)和基礎(chǔ)，控制網(wǎng)建立的網(wǎng)型，準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)要求和建設(shè)工程的規(guī)模和性質(zhì)有著直接的聯(lián)系。城市當(dāng)中的控制網(wǎng)其具備面積覆蓋面大，準(zhǔn)確度高，使用頻率高的特征，城市當(dāng)中的一，二，三級(jí)導(dǎo)線一般都處在地形表面，隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加速，這些地面點(diǎn)往往都隨著城市建設(shè)對(duì)地面的作用而遭到了破壞和影響，這就對(duì)工程進(jìn)行測量的進(jìn)度產(chǎn)生了一定的影響。普通的工程控制網(wǎng)面積較小，大密度的點(diǎn)位設(shè)置，要求其精度高。采取常用的控制測量技術(shù)，例如，邊角網(wǎng)與導(dǎo)線測量，就必須使各相鄰點(diǎn)之間能夠互相通視，并且大部分要進(jìn)行分階段的來進(jìn)行施測，進(jìn)而使微小的誤差不斷積累而形成過度誤差，進(jìn)而導(dǎo)致了時(shí)間和精力的浪費(fèi)，精度還不夠均勻。

如果采取RTK定位技術(shù)來進(jìn)行工程的測量，能夠?qū)崿F(xiàn)快速精確的實(shí)時(shí)的供給控制點(diǎn)，避免誤差的不斷積累，使測量精度均勻。和傳統(tǒng)的作業(yè)形式作對(duì)比，各個(gè)相鄰點(diǎn)之間只要保持在同一個(gè)通視的方向就可以，并且還具備對(duì)點(diǎn)位選擇的約束和限制比較少，作業(yè)周期短，效果的精度較高，工程投入成本較低的優(yōu)點(diǎn)，在進(jìn)行工程施工控制網(wǎng)和工程勘探及變形監(jiān)測控制網(wǎng)時(shí)采用RTK技術(shù)的優(yōu)勢是比較明顯的。RTK技術(shù)和GPS測量技術(shù)對(duì)比來看，RTK技術(shù)能夠?qū)y量結(jié)果進(jìn)行實(shí)測實(shí)收，不用在進(jìn)行測量之后的數(shù)據(jù)處理，避免內(nèi)業(yè)精度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求而重復(fù)返工的現(xiàn)象出現(xiàn)，進(jìn)而達(dá)到縮短作業(yè)周期和提高作業(yè)效率的目的，使功效能夠提升三到五倍。

（二）碎部的測量和放樣

RTK技術(shù)能夠運(yùn)用在地形圖的測繪，地籍圖和房地產(chǎn)界址點(diǎn)的測繪與施工現(xiàn)場的平面放樣等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中。傳統(tǒng)的測量技術(shù)有電子平板測圖和平板儀測圖技術(shù)，此類技術(shù)要對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，還必須是測點(diǎn)和測站之間可以互相通視，需要3人左右共同作業(yè)才能夠完成，而采用RTK測量技術(shù)進(jìn)行測量，就不需要設(shè)置控制點(diǎn)，只需要一個(gè)技術(shù)人員就能夠完成測量作業(yè)，把測量設(shè)備到待測點(diǎn)上停留5秒左右，輸入相對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)編號(hào)，以基準(zhǔn)點(diǎn)為依據(jù)，就能夠?qū)Φ匦吸c(diǎn)，界址點(diǎn)和地物點(diǎn)坐標(biāo)高精度準(zhǔn)確的測定出來。

（三）航測像片的控制測量

為了能夠使影響的誤差達(dá)到糾正的目的，就要對(duì)航測像片實(shí)際地點(diǎn)，取得高精準(zhǔn)度的地物特點(diǎn)。傳統(tǒng)獲取坐標(biāo)的作業(yè)方式為，設(shè)定相符合的支導(dǎo)線或者導(dǎo)線，在導(dǎo)線點(diǎn)之上使用全站式測量設(shè)備來進(jìn)行測量作業(yè)。這種測量技術(shù)作業(yè)量大，勞動(dòng)強(qiáng)度較高，作業(yè)效率較低，還容易出現(xiàn)較大的誤差和錯(cuò)誤。采用RTK技術(shù)來進(jìn)行水平的測量能夠使誤差保持在正負(fù)3CM之內(nèi)，高程的精度在正負(fù)5CM，能夠使航測像控點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)和需求得到滿足，使用操作都很方便和靈活，作業(yè)效率高，優(yōu)勢顯著。

[1]于建國.《我國工程測量的發(fā)展趨勢和戰(zhàn)略目標(biāo)》.J.測繪通報(bào).2012.10

[2]閆曉光.《RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)在地籍和房地產(chǎn)測量中的應(yīng)用》.J.2013.09