GPS RTK用于圖根控制的研究

摘 要：GPS RTK（Real Time Kinematic）技術是指載波相位實時動態差分GPS定位技術，它具有實時、定位精度高、操作簡便等特點，被廣泛地應用于地形圖測繪、碎部測量等測量領域，是GPS發展的新形式，是GPS應用的重大里程碑。它的出現為各種控制測量、地形測圖和工程放樣等帶來了曙光，極大地提高了測量工作的外業作業效率。為了擴大GPS RTK技術在測量工作中的應用范圍，滿足高精度的測量要求以及建立大面積的測量控制網的需要，擬通過具體的設計試驗探尋出實用的測量方法來代替傳統的常規測量方法，使測量工作更簡便快捷。

關鍵詞：GPS RTK；圖根控制；精度分析

一、研究實例

（一）工程概況

1.工程及儀器概況

南水北調中線干線一期工程河北省高邑贊皇段（HBZTJ9-7），地形南北高差25m，渠道長度15km，共布置各類交叉建筑物26座，包括渡槽1座、排洪涵洞1座，左岸排水4座，分水口門2座，渠渠交叉2座，該區域經常有霧不便于全站儀全天候作業，因此利用GPS RTK進行實時動態放樣。

南方（靈銳S-86）雙頻接收機4臺。靜態平面精度：±3mm+1ppm；靜態高程精度：±5mm+1ppm；靜態作用距離：優于100km；RTK平面精度：±1cm+1ppm；RTK高程精度：±2cm+1ppm；RTK作用距離優于8km。

2.平面控制網的布設

GPS控制網的基準點的精度對整個測量作業的精度造成很大的影響，渠道干線采用設計單位提供的C級GPS靜態測繪點，水準等級為二級，高程系統采用國家1985高程基準，平面系統采用1954年北京坐標系統，1°分帶。在C級GPS點下布設一級導線網，用四臺南方S-86GPS同步進行靜態測量。高程網及施工區附近的二等水準點為基準，采用符合水準測量方法，公布設了28個四等GPS點。在布網時對基準點進行了篩選，采用按邊連式三角布網，采用靜態方法觀測方式沿渠道的方向每0.5km～1km布設一個平面控制點。為了便于施工放樣，沿渠道、構筑物附近利用全站儀加密布測了四等平面控制點控，用于渠道結構邊線及構筑物放樣、渠道現狀的數據采集及渠道中樁放線時的檢核，觀測方式采用RTK進行觀測。

3.基準站設置及參數轉換

我們按照渠道施工放樣的規范要求15個GPS控制點兼作高程控制點，并通過分布均勻的已知三等水準數據進行曲面擬合法計算，得出各點的高程。以這些控制點作為GPS的基準站。對于GPS坐標參數的轉換，我們使用的是南方靈銳S86型雙頻接收機由已知控制點求出四參數，然后在現場對這些控制點進行檢核測量。

4.RTK施工應用

（1）地形圖。測繪對于研究區域內的地形圖繪制我們利用一臺基準站，三臺移動站沿渠道沿線及各個構筑物局部地形的測繪，對于一些地形低洼的地區由于GPS信號較弱我們采用全站儀與RTK相結合的方式進行局部測繪。

（2）線放樣。在放樣之前，首先在卡西歐5800中編好所要放樣里程內的計算程序，然后在手薄中輸入要放樣的中線曲線要素，在手薄中自動生成線路圖。在放線過程中，手薄中實時顯示里程、偏距、實地高程，我們可以根據偏距在卡西歐計算器中結合設計算出所測點的設計高程，從而方便快捷指導渠道的施工。

（3）縱橫斷面測量。本工程包括了涵洞、渠道和倒虹吸等多個分項工程，縱、橫斷面測量工作量大、工期緊、精度要求高，若采用常規的地面測量方法，不僅效率低，而目很難保證測繪成果質量。本項目中采用RTK技術，按照中心樁號進行縱橫斷面測量的方法進行放樣、收方，這樣既保證了精度又節省了時間、人力物力，提高了效率。

（二）實驗方法

GPS控制網的基準點的精度對整個測量作業的精度造成很大的影響，渠道干線采用設計單位提供的C級GPS靜態測繪點，水準等級為二級。在C級GPS點下布設一級導線網，用四臺南方S-86 GPS同步進行靜態測量。高程網及施工區附近的二等水準點為基準，采用附合水準測量方法，共布設了28個四等 GPS點。在布網時對基準點進行了

篩選，采用按邊連式三角布網，采用靜態方法觀測方式沿渠道的方向每0.5km～1km布設一個平面控制點。對于本施工區的28個GPS四等加密控制點用控制點（ⅡML153、Ⅲ201、ⅡML141）建立模型，利用南方測繪GPS數據后處理軟件4.4版進行數據平差處理，用點Ⅲ211-1、Ⅲ210-1、Ⅲ209-1進行檢查（結果如表3-3），坐標平差后點位精度dxmax=1.876mm，dymax=1.763mm，dsmax=2.574mm，高程值不超過±6.1mm，其精度要求完全達到RTK采點的要求。

二、結論

通過對南水北調控制點檢測結果與用靜態測量的坐標值相比較，最大差值Δx=1.20cm，Δy=0.94cm，Δz=2.11cm。由以上比較結果可知，RTK測得四等GPS點平面坐標與靜態GPS測設的精度比較接近，完全滿足施工開挖控制測量等要求。

（1）RTK與GPS靜態測量的坐標值（以靜態測量值為坐標真值），在平面坐標上較差較小，RTK測量精度較高，成果可靠。

（2）采集的基準點精度符合《工程施工規范》要求，且觀測穩定性良好。

（3）在保證有較好的布設方案和觀測條件下，RTK測得四等GPS點平面坐標與靜態GPS測設的精度比較接近，完全滿足施工開挖控制測量等要求。

GPS RTK技術在渠道施工測量中具有優越性，特別是對于土石方渠道開挖的作業，可方便的完成橫斷面復測、渠道中、邊樁放樣等工作，需要的人力少，定位精度高，放樣速度快、控制距離長、測站間無需通視，在沒有現成基準控制點或基準被破壞而造成的控制點不足的地區，或由于地形復雜、地物障礙而造成的難通視地區能進行高精度的定位計算，綜合測繪能力強，對作業條件要求不高，數據輸入、處理、存儲能力強，與計算機通信方便，易實現自動化作業，操作簡單，容易使用。

對于渠道施工中作業量最大的邊樁放樣，只需采用卡西歐編程計算器編制好相關的計算程序，測量人員即可在走動中實現隨機、動態的邊樁放樣，不用任何現場計算操作，實現施工測量的輕松放樣。

參考文獻：

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[2]羅滿建，廖超明，馮一軍.GPS RTK測量精度檢定方法探討.工程地球物理學報.2004（12）：31-33.

[3]張孝軍，林云發.GPS RTK技術的測量精度探討.人民長江.2005，36（10）：46-47.

作者簡介：

付登臻（1995—），男，漢族，云南曲靖人，邵陽學院本科在讀，專業方向：測繪工程。