GPS RTK的工程應(yīng)用及精度分析

李 健

(河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局，河南 鄭州 450016)

·測(cè)量·

GPS RTK的工程應(yīng)用及精度分析

李 健

(河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局，河南 鄭州 450016)

在分析GPS RTK技術(shù)工作原理的基礎(chǔ)上，介紹了其作業(yè)流程，并結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)GPS RTK技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，指出RTK采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

GPS RTK，精度分析，作業(yè)流程，數(shù)據(jù)采集

GPS RTK全稱是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分技術(shù)，即 Real Time Kinematic Technique。它能實(shí)時(shí)的提供點(diǎn)位坐標(biāo)，精度達(dá)到厘米級(jí)，完全可以滿足一般工程測(cè)量的精度要求。以往的測(cè)量技術(shù)主要利用水準(zhǔn)儀、全站儀等地面測(cè)量?jī)x器配合進(jìn)行。然而傳統(tǒng)的作業(yè)模式工作量大，效率低，精度易受到人員和儀器設(shè)備等的影響、流程繁瑣、觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)還受觀測(cè)條件和地形條件的限制。而常規(guī)的GPS測(cè)量方法，如靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量等都需要在測(cè)量結(jié)束后進(jìn)行解算才能得到較高精度的數(shù)據(jù)。隨著GPS RTK技術(shù)的進(jìn)步和推廣，GPS RTK測(cè)量技術(shù)開始逐漸取代全站儀進(jìn)行測(cè)量工作，應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大。

表1 RTK檢測(cè)數(shù)據(jù)

1 RTK系統(tǒng)的工作原理

RTK是GPS定位系統(tǒng)的一種測(cè)量方法，它基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，能立刻提供測(cè)量點(diǎn)位的坐標(biāo)，而且定位精度達(dá)到厘米級(jí)別。原理是基準(zhǔn)站通過(guò)對(duì)衛(wèi)星的觀測(cè)，將載波相位觀測(cè)量和基準(zhǔn)站信息如坐標(biāo)、天線高等發(fā)射給流動(dòng)站。在流動(dòng)站上，接收機(jī)一方面接收衛(wèi)星信號(hào)，同時(shí)接收基準(zhǔn)站傳過(guò)來(lái)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)流動(dòng)站初始化后，內(nèi)部軟件可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，根據(jù)相對(duì)定位原理，解算整周模糊度未知數(shù)并計(jì)算、顯示移動(dòng)站的三維坐標(biāo)及其精度。

2 RTK作業(yè)流程

表2 全站儀檢測(cè)數(shù)據(jù)

1)收集資料。首先收集測(cè)區(qū)的控制點(diǎn)資料，包括坐標(biāo)系及控制點(diǎn)；外業(yè)踏勘，視其控制點(diǎn)是否能作為基準(zhǔn)點(diǎn)。2)求定測(cè)區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)。由于GPS RTK測(cè)量使用的是WGS-84坐標(biāo)系，而在工程測(cè)量和定位通常是使用當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系，需要進(jìn)行兩者之間的轉(zhuǎn)換。3)外業(yè)數(shù)據(jù)采集。利用GPS RTK儀器進(jìn)行碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)采集。4)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)。主要是將測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換與處理。

3 RTK誤差來(lái)源

1)同儀器和GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差:天線軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、觀測(cè)誤差等;2)同信號(hào)傳播有關(guān)的誤差:電離層折射、對(duì)流層折射、多路徑效應(yīng)、信號(hào)干擾等。

4 精度分析

通過(guò)一組放樣數(shù)據(jù)的檢測(cè)對(duì)RTK觀測(cè)和全站儀觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，對(duì)RTK觀測(cè)精度進(jìn)行分析。放樣數(shù)據(jù)已在實(shí)地放樣完畢，RTK檢測(cè)采用拓普康Hiper IIG型號(hào)儀器，水平精度10 mm+1 ppm,高程精度15 mm+1 ppm(見表1)。全站儀檢測(cè)采用拓普康GTS-901A型號(hào)儀器，測(cè)角精度1″，測(cè)距精度2 mm+2 ppm(見表2)。

利用中誤差計(jì)算公式M中=±√(∑/2n)可以求得其觀測(cè)中誤差為±5.07mm。

同樣利用公式M中=±√(∑/2n)可以求得其觀測(cè)中誤差為±17.06mm。

通過(guò)兩次檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，GPSRTK觀測(cè)精度明顯優(yōu)于全站儀觀測(cè)精度。

5 結(jié)語(yǔ)

1)GPSRTK測(cè)量精度極高，且受環(huán)境和距離的制約很小，在地形較為特殊復(fù)雜的一些重要的工程中特別有利。2)GPSRTK大部分繁重的工作都由內(nèi)置的軟件自動(dòng)處理，只需要記住一些操作步驟即可。作業(yè)輕度低，極大提高了工作效率。

On GPS RTK engineering application and precision analysis

Li Jian

(HenanNonferrousMetalsGeologyandMineralResourcesBureau,Zhengzhou450016,China)

Based on the analysis on GPS RTK technology working principle, this paper introduced its operation process, and combining with the actual case, analyzed the application of GPS RTK technology in engineering measurement, pointed out that RTK used the GPS RTK method was the GPS application major milestone, greatly improved the industry operation efficiency.

GPS RTK, precision analysis, operation flow, data acquisition

1009-6825(2017)01-0214-02

2016-10-26

李 健(1969- )，男，高級(jí)工程師

TU198

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