ＧＰＳ?。遥裕嗽诠こ谭艠又械膽?yīng)用研究

摘要：文章介紹了GPS RTK測量技術(shù)的特點(diǎn)，并通過對徠卡GPS RTK系統(tǒng)在海鹽縣工程放樣的應(yīng)用研究，對RTK的建網(wǎng)、放樣精度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對比，敘述了GPS RTK技術(shù)在工程放樣的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：GPS RTK技術(shù)；GPS技術(shù)；RTK技術(shù)；坐標(biāo)系統(tǒng)；工程放樣

中圖分類號：P228文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2009）05-0022-02

一、GPS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

全球定位系統(tǒng)GPS（Global Positioning System）是美國陸?？杖娐?lián)合研制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具有全球性、全天侯、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性導(dǎo)航定位和定時(shí)功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)S可同時(shí)精確測定測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。目前GPS水準(zhǔn)可滿足四等水準(zhǔn)測量的精度。

二、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）定位技術(shù)簡介

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）定位技術(shù)是以載波相位觀測值為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS（RTDGPS）技術(shù)，它是GPS測量技術(shù)發(fā)展

的一個(gè)新突破，在公路工程中有廣闊的應(yīng)用前景。眾所周知，GPS測量工作的模式已有多種，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)和動(dòng)態(tài)相對定位等。但是利用這些測量模式，如果不與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)相結(jié)合，其定位結(jié)果均需要通過觀測數(shù)據(jù)的測后處理而獲得。由于觀測數(shù)據(jù)需在測后處理，所以上述各種測量模式，不僅無法實(shí)時(shí)解算出定位結(jié)果，而且也無法對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核，這就難以保證觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，在實(shí)際工作中經(jīng)常需要返工來重測由于粗差造成的不合格觀測成果。解決這一問題的主要方法就是延長觀測時(shí)間來保證測量數(shù)據(jù)的可靠性，這樣一來就降低了GPS測量的工作效率。

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位（RTK）系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動(dòng)站組成，建立無線數(shù)據(jù)通訊是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量的保證，其原理是取點(diǎn)位精度較高的首級控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，安置一臺接收機(jī)作為參考站，對衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測，流動(dòng)站上的接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號的同時(shí)，通過無線電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站上的觀測數(shù)據(jù)，隨機(jī)計(jì)算機(jī)根據(jù)相對定位的原理實(shí)時(shí)計(jì)算顯示出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)和測量精度。這樣用戶就可以實(shí)時(shí)監(jiān)測待測點(diǎn)的數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量和基線解算結(jié)果的收斂情況，根據(jù)待測點(diǎn)的精度指標(biāo)，確定觀測時(shí)間，從而減少冗余觀測，提高工作效率。

三、GPS RTK在工程放樣中的應(yīng)用實(shí)例分析

下面以徠卡GPS RTK系統(tǒng)在海鹽縣的工程放樣中的應(yīng)用為例，闡述該技術(shù)的應(yīng)用情況。我們采用的儀器是一臺徠卡GPS1200、兩臺徠卡GPS500，GPS1200作基準(zhǔn)站，GPS500做流動(dòng)站，利用手機(jī)進(jìn)行通訊，1+2作業(yè)模式。

（一）徠卡GPS RTK的組成

（1）GPS1200基準(zhǔn)站；（2）GPS500流動(dòng)站（2臺）；（3）西門子手機(jī)2118（4部）；（4）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；（5）軟件系統(tǒng)Leice SKI-Pro、Leica GEO OFFICE。

（二）徠卡GPS RTK系統(tǒng)主要特性

1．RTK的性能：（1）整周未知數(shù)的可靠性（置信概率）：30km以內(nèi)為99.99%；（2）RTK的作用距離：可達(dá)30km；（3）初始化時(shí)間：一般情況下8秒內(nèi)完成；（4）可以連續(xù)的對每個(gè)獨(dú)立的整周模糊度進(jìn)行檢合，保障整周模糊度的可靠性；（5）RTK點(diǎn)在20HZ下工作，并且沒有精度的下降，每個(gè)點(diǎn)位的延時(shí)小于0.03秒；（6）RTK數(shù)據(jù)格式：LEICA，CMR，CMR+，RTCM1，2，3，9，18-22為市場上提供數(shù)據(jù)格式最多的測量型GPS；（7）數(shù)據(jù)鏈可以同時(shí)接兩個(gè)GSM或電臺，也可以同時(shí)接一個(gè)GSM和一個(gè)電臺；（8）多達(dá)四個(gè)參考站共用一個(gè)電臺頻率；（9）在放樣屏幕中提供最多的定向參考（北，太陽，上一個(gè)點(diǎn)，已知點(diǎn)，電子羅盤，線）；（10）流動(dòng)站兼容VRS和FKP。

2．傳感器特性：（1）12 個(gè)L1通道，全波長載波相位，C/A碼窄相關(guān)偽距，12個(gè)L2通道，全波長載波相位，在AS條件下P碼輔助跟蹤.碼和相位觀測量完全獨(dú)立；（2）完整的抗干擾技術(shù)要適用于L1和L2兩個(gè)頻率，徠卡的SAW濾波器保護(hù)所有的頻率；（3）采用Smart Track技術(shù)，在困難情況下如低高度角和樹下提供良好的跟蹤。可以抗多路徑，抗干擾，保持最好信躁比；（4）系統(tǒng)具有統(tǒng)一性，1230，1220，1210是一個(gè)系列的產(chǎn)品；（5）參考站與流動(dòng)站為完全相同的設(shè)備，可以進(jìn)行真正意義上的互換。

（三）測區(qū)概況

海鹽縣地理位置位于東經(jīng)120°43′～121°03′，北緯30°21′～30°39′，離中央子午線120°距離達(dá)70～100km，位于杭嘉湖平原水網(wǎng)地區(qū)，是長江三角洲沖積平原的一部分，屬濱海平原。海鹽縣東頻杭州灣，西與海寧毗鄰，北與平湖市、嘉興市接壤，距上海118km，距杭州98km，至嘉興30km，總面積約504km2，縣域南北方向長度約為26km，東西方向長度約為20km，是典型的江南小城鎮(zhèn)。縣城位于縣域的東部中間，緊靠杭州灣，是典型的濱海城市。境內(nèi)地形平坦，地勢東高西低，海拔從2.5～7.5m，城外平均海拔為3m左右。

（四）坐標(biāo)系統(tǒng)的建立

由于我們的基準(zhǔn)站是架設(shè)在建設(shè)局大樓的頂上，是一個(gè)未知點(diǎn)，因此架設(shè)好基準(zhǔn)站后再用流動(dòng)站去測一些已知的平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)。把這些已知點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)測出來，再把已知點(diǎn)的地方坐標(biāo)輸入到流動(dòng)站，就可以在儀器上進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，建立坐標(biāo)系統(tǒng)。

為了能夠提高測量精度、減少誤差，已知點(diǎn)我們選定了均勻分布于海鹽縣域的海鹽縣GPS C級三維控制網(wǎng)點(diǎn)15點(diǎn)和海鹽縣三等水準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)8點(diǎn)，共23個(gè)點(diǎn)組成RTK測量工作的基準(zhǔn)框架網(wǎng)，利用這些點(diǎn)來進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

徠卡GPS1200和GPS500提供了三種轉(zhuǎn)換方法：經(jīng)典法、一步法、兩步法，考慮到是為整個(gè)縣域服務(wù)，我們選用兩步法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

（五）在工程放樣中的運(yùn)用

放樣主要是把圖上設(shè)計(jì)的坐標(biāo)與高程在實(shí)地標(biāo)定出來，它其實(shí)是測量坐標(biāo)的一個(gè)反過程。以往我們主要采用全站儀放樣，一般至少需要兩人合作，且要求測站點(diǎn)與放樣點(diǎn)要通視才行，若不通視，還要進(jìn)行轉(zhuǎn)站。若附近無控制點(diǎn)，則要先引點(diǎn)。現(xiàn)在采用RTK進(jìn)行放樣，只要把放樣點(diǎn)的坐標(biāo)輸入到手簿中，測量員背著GPS接收機(jī)，根據(jù)其顯示提示測量員走至放樣點(diǎn)上，放樣像走路一樣輕松完成，當(dāng)然，其精度也較高，名放樣點(diǎn)的誤差影響也是獨(dú)立的。我們將全站儀放樣與GPS RTK技術(shù)放樣進(jìn)行了比較，見表1；還將一個(gè)小工程先用RTK進(jìn)行放樣，再用全站儀對RTK放樣出來的點(diǎn)位進(jìn)行測量，將全站儀測量出來的坐標(biāo)與原放樣坐標(biāo)進(jìn)行了對比（見表2）。通過這兩表的數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論：RTK放樣的精度可靠、工作效率較高。

此外，RTK特別適合于進(jìn)行如電力線、供水管線等線路放樣，其特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，點(diǎn)位放樣：RTK實(shí)時(shí)地提供導(dǎo)航數(shù)據(jù)，不僅可以使你快速的找到點(diǎn)位，而且還能提供定位精度，并可進(jìn)行采點(diǎn)；第二，直線定位：直線定位最常用于電桿排放，道路放樣。Stake to line 測量顯示出的定線導(dǎo)航數(shù)據(jù)能使你快速上線，一旦到達(dá)待定直線，便出現(xiàn)***on the line***標(biāo)示，便可存儲點(diǎn)位坐標(biāo)，直至完成；第三，曲線放樣：先設(shè)定好曲線，如圓曲線或緩和曲線參數(shù)，中線、邊線等，導(dǎo)航數(shù)據(jù)將使你快速引導(dǎo)上線。由于快速RTK 用于放樣，無需對講機(jī)傳遞導(dǎo)航數(shù)據(jù)和方向，靠流動(dòng)站的導(dǎo)航畫面，就能讓你輕松上點(diǎn)、上線；并且僅需一個(gè)人就能完成放樣工作，極大的提高了工作效率。

四、結(jié)語

通過上面的分析，可以認(rèn)為RTK在工程放樣方面有著其他儀器不能比擬的優(yōu)點(diǎn)：（1）減少人力費(fèi)用；（2）定

位精度高，測站間無需通視；（3）操作簡便，容易使用；（4）能全天候、全天時(shí)地作業(yè)。RTK也存在著一些不利因素，GPS RTK并不能完全替代全站儀等常規(guī)儀器，在影響GPS衛(wèi)星信號接收的遮蔽地帶，可在附近用流動(dòng)站及時(shí)做出兩個(gè)控制點(diǎn)，再用全站儀、測距儀、經(jīng)緯儀等測量工具，以彌補(bǔ)GPS RTK的不足。

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作者簡介：鐘仁福（1974-），男，江西大余人，海鹽濱海建設(shè)測繪有限責(zé)任公司工程師，從事測量生產(chǎn)和管理工作。