GPS-RTK測(cè)量技術(shù)在測(cè)量工程中的應(yīng)用

李師猛

(吉林省地礦測(cè)繪院，長(zhǎng)春 130062)

計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了我國(guó)測(cè)量工程的發(fā)展。當(dāng)前，在測(cè)量工程中，廣泛地應(yīng)用了各種先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)。GPS-RTK測(cè)量技術(shù)作為GPS測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)結(jié)合而成的實(shí)時(shí)定位技術(shù)，具有較高的測(cè)量效率及數(shù)據(jù)處理能力。GPS-RTK構(gòu)成部分為基準(zhǔn)站與流動(dòng)站，其中基準(zhǔn)站的主要作用在于將觀測(cè)所得的衛(wèi)星數(shù)據(jù)連續(xù)發(fā)射出去。流動(dòng)站則對(duì)基準(zhǔn)站與流動(dòng)站載波相位觀測(cè)值所獲得的所在點(diǎn)坐標(biāo)、高程以及精度指標(biāo)予以實(shí)時(shí)差分處理。同時(shí)，該測(cè)量技術(shù)在周圍干擾影響較小的情況下，可在5 s內(nèi)確定整周模糊度固定解，置信度可達(dá)到99%左右，在動(dòng)態(tài)測(cè)量工作中，高程精度達(dá)到20 mm+1 PPm，平面精度能夠達(dá)到10 mm+1 PPm。與傳統(tǒng)GPS靜態(tài)測(cè)量相比，能夠顯著地提高測(cè)量定位效率，同時(shí)還具有高效性、高精度以及實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)。測(cè)繪新技術(shù)的出現(xiàn)克服了傳統(tǒng)野外測(cè)量作業(yè)存在的問題及缺陷，符合當(dāng)前我國(guó)測(cè)繪市場(chǎng)的發(fā)展需求。GPS-RTK測(cè)量技術(shù)作為GPS新型測(cè)量技術(shù)的一種，顯著地提高了數(shù)據(jù)處理水平及測(cè)量效率，但也存在一定的誤差，如用戶接受設(shè)備誤差以及基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換站誤差等。

1 GPS-RTK測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)述

1.1 GPS-RTK測(cè)量技術(shù)

GPS-RTK測(cè)量技術(shù)又稱為載波相位差分技術(shù)，該系統(tǒng)由RTK信號(hào)接收、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸與處理系統(tǒng)三個(gè)部分組成。RTK技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中主要是通過基準(zhǔn)站發(fā)出相位差分GPS的改正數(shù)，流動(dòng)站主要功能在于接收成功后對(duì)相應(yīng)的測(cè)量結(jié)果予以改正，從而提高定位的準(zhǔn)確性。RTK技術(shù)的工作原理是在基準(zhǔn)站放置一臺(tái)接收機(jī)，并在流動(dòng)站上安裝一臺(tái)或幾臺(tái)接收機(jī)。于同一時(shí)間內(nèi)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站共同接收由一個(gè)GPS衛(wèi)星所發(fā)射的信號(hào)，然后將獲得信息與基準(zhǔn)站獲取的觀測(cè)值對(duì)比，便可獲取經(jīng)GPS差分改正后數(shù)值，通過無線電臺(tái)改正值會(huì)傳輸至流動(dòng)站，針對(duì)GPS觀測(cè)值流動(dòng)站可對(duì)其予以精化處理，最終便可獲得流動(dòng)站準(zhǔn)確位置坐標(biāo)。

1.2 誤差分析

GPS-RTK具有定位精度高、輕便易攜帶、高效率、不受自然因素干擾、較強(qiáng)的綜合測(cè)繪能力以及可實(shí)時(shí)掌握三維坐標(biāo)的優(yōu)勢(shì)，但也存在一定缺陷。為了能夠盡可能地減少測(cè)量工程誤差，需要相關(guān)人員加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)誤差發(fā)生原因的了解與掌握，使其可根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)措施來盡可能地減小誤差，從而提高測(cè)量水平。一般情況下，GPS-RTK存在的誤差包括以下幾點(diǎn)：第一，用戶接收設(shè)備誤差。該類誤差主要體現(xiàn)在因天線相位中心變化所致的一系列誤差。第二，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換站誤差。主要涉及到因坐標(biāo)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的誤差及控制點(diǎn)誤差。通常可通過相應(yīng)措施來消除該類誤差，但在實(shí)際測(cè)量工程中還存在多種無法避免的誤差，對(duì)于技術(shù)人員而言，只能通過相關(guān)措施的實(shí)施來盡可能地減小誤差對(duì)于結(jié)果造成的不良影響。

2 提高測(cè)量工程中GPS-RTK應(yīng)用有效性的措施

2.1 強(qiáng)化測(cè)量技術(shù)水平

因GPS-RTK測(cè)量技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有較大難度，因而一部分測(cè)量人員難以全面掌握相關(guān)技術(shù)，這就要求需加強(qiáng)測(cè)量人員技術(shù)培訓(xùn)工作，可以聘請(qǐng)一些業(yè)內(nèi)較為權(quán)威的技術(shù)人員與專家為測(cè)量人員開展培訓(xùn)，旨在進(jìn)一步提高測(cè)量人員對(duì)于GPS-RTK測(cè)量技術(shù)的掌握。培訓(xùn)過程中還包括研究與推廣新型的測(cè)量技術(shù)，從而確保測(cè)量人員能夠更好地掌握關(guān)于GPS-RTK測(cè)量技術(shù)的具體要點(diǎn)。除此之外，還要明確測(cè)量人員的具體職責(zé)，通過獎(jiǎng)懲機(jī)制的建立來提高測(cè)量人員工作的積極性，充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性。

2.2 建立健全管理機(jī)制

第一，進(jìn)一步加強(qiáng)測(cè)量設(shè)備的管理工作，建立健全一個(gè)科學(xué)合理的設(shè)備使用管理制度。相關(guān)人員在使用設(shè)備前均需要對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，待設(shè)備負(fù)責(zé)人簽字后方可使用。設(shè)備應(yīng)用完畢后，需對(duì)其進(jìn)行必要的維修保養(yǎng)工作，并在第一時(shí)間將其歸還至負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)人需要對(duì)歸還的設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)檢查，如存在損壞及問題需及時(shí)進(jìn)行修理。第二，建立健全測(cè)量技術(shù)管理體系。對(duì)實(shí)際測(cè)量工作中存在的問題進(jìn)行及時(shí)的分析與總結(jié)，并針對(duì)問題開展深入研究，制定有針對(duì)性的措施來防止再次出現(xiàn)類似問題。

2.3 設(shè)備管理

設(shè)備管理在測(cè)量工程開展過程中具有非常重要的作用。我國(guó)的工程具有現(xiàn)代化特點(diǎn)，因而需要充分地利用各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)，以此來不斷地提高GPS-RTK測(cè)量水平。相關(guān)人員還需要進(jìn)一步加強(qiáng)測(cè)量設(shè)備管理工作，通過制定科學(xué)完善的設(shè)備管理辦法及措施，構(gòu)建相關(guān)的管理體系來確保測(cè)量設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)高效的應(yīng)用，并針對(duì)存在的問題開展有針對(duì)性的措施予以解決。如設(shè)備人員在使用相關(guān)設(shè)備前，需要對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)工作，測(cè)量工作完成后需要在第一時(shí)間進(jìn)行維護(hù)工作，一旦發(fā)現(xiàn)任何問題，均需要立刻對(duì)其開展維修。

3 GPS-RTK的實(shí)際應(yīng)用

GPS-RTK測(cè)量技術(shù)在測(cè)量工程中得到了非常廣泛的應(yīng)用，如房地產(chǎn)測(cè)量、地基測(cè)量、地形測(cè)量、建筑測(cè)量、面積測(cè)量，同時(shí)還可用于地下管線、道路、輸電線路及油氣管線的放樣測(cè)量等。與傳統(tǒng)的全站儀相比，GPS-RTK測(cè)量技術(shù)具有非常顯著的優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)為：第一，控制測(cè)量。可針對(duì)高精度測(cè)量要求開展測(cè)量工作，能夠?qū)崟r(shí)獲得定位結(jié)果及精度，從而提高測(cè)量效率。第二，礦山測(cè)量。該技術(shù)可有效降低如地形地勢(shì)等外界環(huán)境的干擾，提高測(cè)量準(zhǔn)確性。第三，鐵路測(cè)量。可用于鐵路整體勘測(cè)及測(cè)量放樣，如應(yīng)用于大比例地形圖繪制及鐵路邊坡放樣。第四，航跡測(cè)量。該種技術(shù)在測(cè)量中不會(huì)受到湍急水流的影響，節(jié)省較大人力物力，確保測(cè)量人員安全。第五，施工放樣。利用電子信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，不會(huì)受到周圍如建筑遮擋等環(huán)境的影響。第六，公路建設(shè)。在地基沉降測(cè)量以及放樣中的應(yīng)用可提高測(cè)量準(zhǔn)確性與高效性，保證工程質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

GPS-RTK因其能夠?qū)λ谖恢萌S坐標(biāo)予以實(shí)時(shí)定位，所以能夠廣泛地應(yīng)用于點(diǎn)位及中樁測(cè)量、實(shí)地實(shí)時(shí)放樣等工程中。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中具有高效率、快速以及不受周圍天氣環(huán)境、通視等各類條件的限制，所以當(dāng)前在隧道、路線及橋梁等工程勘察中得到非常廣泛的應(yīng)用。但因測(cè)量誤差仍然存在，需要技術(shù)人員在實(shí)際測(cè)量工作中注意以下幾點(diǎn)，以盡可能地減少誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的影響：第一，在測(cè)量的過程中需待GPS至少穩(wěn)定20 min后再開始采取RTK測(cè)量。第二，距離電臺(tái)信號(hào)不得過遠(yuǎn)，以免對(duì)測(cè)算精度與速度造成影響。