淺論GPS RTK技術在工程測量中的應用

胡興強

摘 要：GPS RTK技術以其測量時間短、精度高等諸多優點被越來越多的應用于各類工程測量中，為了更好促進GPS RTK技術在工程測量領域的應用，筆者結合工作實際，在概述GPS RTK技術及其主要定位原理和測量模式基礎上，闡釋分析了GPS RTK技術的工程測量應用優點，最后探析了GPS RTK技術在工程測量領域的具體應用方式、方法。

關鍵詞：GPS RTK；工程測量；應用；精度高

伴隨我國經濟的快速發展，我國各類工程建設不論是在數量，還是在規模上都表現出持續的增長與擴大，對相關工程測量技術的要求也是越來越高，由于常規工程測量方法受橫向通視、作業條件等的限制，越來越不適應新的工程測量要求，不但測量作業強度大，最重要的是精度和效率低下，無形中延長了施工周期，也嚴得影響到工程的施工質量；為此，改進現有工程測量技術，引入與應用更為新型的工程測量技術迫在眉捷。GPS RTK技術被認為是當前工程測量技術的首選，被越來越多的應用到各類工程測量中；為了更好促進GPS RTK技術在工程測量領域的應用，筆者結合工作實際，在概述GPS RTK技術及其主要定位原理和測量模式基礎上，闡釋分析了GPS RTK的工程測量應用優點，最后探析了GPS RTK技術在工程測量領域的具體應用方式、方法。

一、GPS RTK技術概述

GPS RTK技術主要分為兩部分，一部分是GPS技術，即全球定位系統，其技術系統基礎是美國陸海空三軍聯合研制的衛星導航系統，發展至今，已經能夠為各類用戶提供三維坐標、速度和時間服務。而RTK技術，是基于GPS技術發展起來的一種新的、專門用于測量的技術方法，由于具有測量時間短、精度高等優點，而被越來越多的應用于工程測量中。

（一）GPS RTK技術的基本定位原理

RTK技術，其中文名稱為載波相位差分技術，它是通過實時處理兩個測量站載波相位觀測量的差分方法。具體分類主要有兩種，第一種是修正法，該種方法是在對基準站載波相位值進行修正后發送給流動站，修正基準站載波相位值的目的是改正流動站之前接收到的載波相位，然后再由流動站完成最終的坐標求解；第二種是差分法，即先求解起始相位差整周模糊度，然后再進行實時差分。

（二）GPS RTK技術的主要測量模式

1.靜態定位模式

就靜態定位模式而言，在使用GPS RTK技術進行測量過程中，要求每一個流動站接收機都是“靜止觀測”；即在進行具體觀測時，流動站既接收基準站數據，也同時接收衛星觀測數據，然后實時解算整周未知數及流動站的三維空間坐標數據，如果解算數據穩定，并且滿足測量精度要求，可以隨時結束觀測。該定位模式較多的用于工程控制測量中，比如控制網加密工作；隨著RTK技術的不斷發展完善，甚至可以用來代替傳統工程測量設備全站儀。

2.動態定位模式

就動態定位模式而言，需要測量前在某一控制點上靜止觀測一段時間，時間視儀器性能可能數分鐘，也可能數秒鐘，這一過程我們稱為“初始化”；在完成初始化工作后，流動站就可以按著之前的采樣間隔設定來自動觀測，同時結合基準站進行觀測數據同步，就可以實時解算出采樣點的三維空間坐標位置。當前，就GPS RTK技術的動態定位模式，其已經可以實現“厘米級”定位精度。該定位模式較多的應用于公路勘測，測量時間短，測量2到4秒，精度就可以達1到3厘米。

二、GPS RTK技術的工程測量應用優點

與傳統工程測量技術相比，現代工程測量中GPS RTK技術的應用，主要有以下優點：

（一）測量時間短

隨著GPS技術的不斷改進、完善，基于GPS的RTK技術測量時間也是在不斷縮短；靜態定位模式的最長測量時間不超過20分鐘，動態定位模的測量時間則只需幾秒。

（二）測量精度高

測量精度高是GPS RTK技術成功應用于現代工程測量的關鍵，其精度要遠遠的高于傳統測量技術；對于基線小于50km的工程測量，其定位精度可達1×10-6，對于基線大于1000km的工程測量，其定位精度可達1×10-8。

（三）測站間無需通視

傳統工程測量方式、方法一般都要求測量站之間的通視，而對于GPS RTK技術來說，其已經不做明確要求，即使用GPS RTK技術進行工程測量時不需要保證測站間通視，可據需要確定點位。

（四）設備操作簡單

與傳統測量設備相比，GPS RTK接收機的自動化程度得到了大幅提高，設備操作更趨智能化，測量過程中觀測人員只需進行基本的操作和參數設定，就可由接收機自動觀測、記錄。

（五）作業時間不限

基于GPS RTK技術的工程測量徹底擺脫了時間限制，可以全天候作業，這主要是基于GPS技術的全天候、全覆蓋，因此可以在任何時間、任何地點連續觀測且不受天氣影響。

（六）三維測量數值

基于GPS RTK技術的工程測量，其測量數據基本都是“三維坐標”數值，就其高程精度而言，完全可以達到或者說滿足四等水準測量要求。

三、GPS RTK技術在工程測量中的應用

（一）GPS RTK技術在工程控制測量中的應用

對于高精度的控制測量，可以采用GPS RTK靜態定位測量方法，而對于精度要求不是很高和圖根控制測量，可以考慮采用動態定位測量方法。但是如果要使用GPS RTK技術作測區控制測量，為了能夠有效保證測量精度，可以嘗試選擇以下兩種方法；第一種，使用同一基準站對所有點位測量兩次，并比較點位兩次測量的差值；第二種，使用兩個不同基準站對所有點位測量一次，并比較點位兩次測量的差值。相比兩種方法中的前者誤差值要小一些。

（二）GPS RTK技術在工程碎部測量中的應用

如果使用GPS RTK技術來測圖，可以不布設專門的控制點，這就徹底改變了傳統測量方法中的“先控制、再測圖”做法，而是只需要事先規定一定數量的基準點，就可以準確、高效測量出地形點、地物點的三維坐標。另外，傳統測量方法可能需要2到3人的操作，RTK技術則只需要1人就可以完成，在輸入點號、三維坐標值后應用專門數字化軟件就可以生成所需比例尺的地形圖，大大提高測量精度與效率。

參考文獻：

[1] 喬佃榮.淺析GPS RTK在控制測量中的應用及精度[J].江西建材，2017，（01）.