淺談GPS(RTK)在工程放樣的應(yīng)用

饒良和

(東莞市望牛墩鎮(zhèn)測(cè)繪隊(duì)，廣東 東莞 523200)

淺談GPS(RTK)在工程放樣的應(yīng)用

饒良和

(東莞市望牛墩鎮(zhèn)測(cè)繪隊(duì)，廣東 東莞 523200)

GPS(RTK)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)是由流動(dòng)站和基準(zhǔn)站組成的，其中建立無線數(shù)據(jù)通信是實(shí)現(xiàn)GPS(RTK)技術(shù)動(dòng)態(tài)測(cè)量的基礎(chǔ)，在工程放樣中，GPS(RTK)技術(shù)與經(jīng)緯儀加鋼尺和全站儀邊角放樣這兩種技術(shù)相比較，具有很多優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，比如工程作業(yè)簡(jiǎn)便、易于操作、不受時(shí)間空間的限制、準(zhǔn)確定精準(zhǔn)度高等，這項(xiàng)技術(shù)可以說是測(cè)量技術(shù)一項(xiàng)全新的革命。本文主要介紹了GPS(RTK)技術(shù)的基本原理、誤差來源和工程作業(yè)過程，通過實(shí)例進(jìn)行分析論證GPS(RTK)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。

GPS(RTK)技術(shù)；工程放樣；應(yīng)用

一、GPS(RTK)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)的簡(jiǎn)單介紹

GPS(RTK)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)定位的依據(jù)是載波相位的觀測(cè)值為依據(jù)的，是一種實(shí)時(shí)差分的GPS(RTK)技術(shù)，它是測(cè)量技術(shù)的一個(gè)新突破，被廣泛應(yīng)用于公路工程中。GPS測(cè)量工具模式不是一種單一的模式，包括多種形式，比如靜態(tài)的、快速靜態(tài)的、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位等形式。但是如果單單依靠這些測(cè)量模式，不與數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)相結(jié)合，其定位的結(jié)果需要對(duì)觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行側(cè)后處理而獲得，由于數(shù)據(jù)需要進(jìn)行側(cè)后處理，所以上述的多種測(cè)量模式不僅沒有辦法測(cè)量出實(shí)時(shí)的定位結(jié)果，也沒有辦法對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行考證，這樣就難以保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的正確性。在工程測(cè)量的實(shí)際工作中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)需要重新測(cè)量由于操作不當(dāng)或粗差造成的不合格的監(jiān)測(cè)結(jié)果。

二、GPS(RTK)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)的誤差來源

GPS(RTK)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)的誤差來源，一般包括兩個(gè)方面：同儀器和干擾有關(guān)的誤差及同距離有關(guān)的誤差。同儀器和干擾有關(guān)的誤差：包括多路徑誤差、天線相位中心變化、氣象因素和信號(hào)干擾；同距離有關(guān)的誤差：包括電離層誤差、對(duì)流層誤差及軌道誤差。相對(duì)于固定的基準(zhǔn)站而言，同儀器和干擾有關(guān)的誤差可以通過矯正方法減輕，而同距離有關(guān)的誤差會(huì)隨著移動(dòng)站到基準(zhǔn)站的距離增大而加大，所以說GPS(RTK)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)的有效作業(yè)半徑是有限的，一般為幾公里。同距離有關(guān)的誤差可以通過多基準(zhǔn)站技術(shù)來消除。但是其殘余部分也會(huì)隨著移動(dòng)站到基準(zhǔn)站的距離增大而加大。

三、GPS(RTK)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)在工程放樣中的實(shí)際應(yīng)用

以南方GPS(RTK)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)在工程放樣工作中的實(shí)際應(yīng)用為例，采用的儀器是南方GPS(RTK)S86型號(hào)兩臺(tái)，采用的一臺(tái)為基準(zhǔn)站一臺(tái)為流動(dòng)站，利用電臺(tái)模式通訊，實(shí)現(xiàn)1+1的作業(yè)模式。

南方GPS(RTK)S86的主要特性是：電臺(tái)模式下8千米內(nèi)整周未可知的可靠性能達(dá)到99.99%，并且作用距離能夠達(dá)到8千米，并且可以連續(xù)對(duì)每個(gè)獨(dú)立的整周模糊度進(jìn)行檢核，另外放樣屏幕中可以提供北、太陽、上一個(gè)點(diǎn)、已知點(diǎn)、電子羅盤、線的定向參考。

在開始測(cè)量時(shí)先將基準(zhǔn)點(diǎn)架設(shè)在測(cè)區(qū)附近地勢(shì)高的位置，由于這是一個(gè)未知點(diǎn)，因此需要架好基準(zhǔn)站后再用流動(dòng)站去測(cè)一些已經(jīng)知道的平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)，一般平面轉(zhuǎn)化最少需要2個(gè)點(diǎn)，高程轉(zhuǎn)化最少需要3個(gè)點(diǎn)。將這些已知點(diǎn)的GPS坐標(biāo)測(cè)量出來，然后再把已知點(diǎn)的地方坐標(biāo)輸入到流動(dòng)站上，可以在儀器上實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，就可以建立坐標(biāo)系統(tǒng)了。

南方GPS(RTK)S86提供了三種轉(zhuǎn)換的方式：一步法、兩步法和七參法，考慮到是為整個(gè)測(cè)區(qū)小范圍內(nèi)服務(wù)的，所以我們一般采用兩步法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。另外為了減少誤差，選定了均勻分布于測(cè)區(qū)周邊的的4個(gè)點(diǎn)，組成GPS(RTK)技術(shù)測(cè)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,求得參數(shù)建立當(dāng)前坐標(biāo)系統(tǒng)，應(yīng)用當(dāng)前坐標(biāo)系統(tǒng)就可以進(jìn)行工程放樣了。

四、GPS(RTK)技術(shù)在工程放樣中的應(yīng)用

放樣其實(shí)就是把圖上設(shè)計(jì)的坐標(biāo)與高程在實(shí)際地方標(biāo)注出來，它其實(shí)就是一個(gè)測(cè)量坐標(biāo)的一個(gè)反過程，過去我們一般是采取全站儀進(jìn)行放樣取證的，一般至少需要2到3人進(jìn)行合作，并且測(cè)站點(diǎn)和放樣點(diǎn)要通視，也就是說要從這頭看到那頭，中間不能有阻擋，一旦要是有阻擋的話需要進(jìn)行轉(zhuǎn)站，假若附近沒有控制點(diǎn)，還需要進(jìn)行引點(diǎn)?，F(xiàn)在采用GPS(RTK)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)進(jìn)行放樣，我們只需要把放樣點(diǎn)的坐標(biāo)輸入到手簿中，實(shí)際測(cè)量的人員背著GPS接收機(jī)，根據(jù)語音或者是系統(tǒng)提示，測(cè)量人員走到相應(yīng)的放樣點(diǎn)上，放樣過程就輕松的完成了，由于是有指定儀器操控，所以精準(zhǔn)度很高，放樣影響的誤差也是獨(dú)立的。我們將全站儀的放樣與GPS(RTK)技術(shù)放樣進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如下：

1、兩種測(cè)量方式的精度對(duì)比

全站儀放樣法的精度受支站、多次對(duì)中等影響因素多；GPS(RTK)技術(shù)放樣精度取決于基準(zhǔn)站的精度，而且數(shù)據(jù)誤差不累積。

2、兩種測(cè)量方式的人員對(duì)比

全站儀放樣法需要兩個(gè)人進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一個(gè)作業(yè)員進(jìn)行觀測(cè)，一個(gè)作業(yè)員需要持鏡；GPS(RTK)技術(shù)放樣只需要一個(gè)人就能夠完成，一個(gè)人負(fù)責(zé)一個(gè)流動(dòng)站。

3、兩種測(cè)量方式的日工作量對(duì)比

全站儀放樣法一天能夠放樣40點(diǎn)；GPS(RTK)技術(shù)放樣法一天能夠放樣80點(diǎn)。

4、兩種測(cè)量方式的檢核條件對(duì)比

全站儀放樣法的檢核條件少，并且有返工的現(xiàn)象；GPS(RTK)技術(shù)放樣法實(shí)時(shí)檢測(cè)，并且沒有返工的現(xiàn)象。

5、兩種測(cè)量方式的內(nèi)業(yè)工作量對(duì)比

全站儀放樣法需要計(jì)算統(tǒng)計(jì)，且工作比較繁瑣；GPS(RTK)技術(shù)放樣法放樣點(diǎn)位的誤差將會(huì)被直接導(dǎo)出。

上述的對(duì)比，是將全站儀放樣與GPS(RTK)技術(shù)放樣進(jìn)行了比較，另外，我們還將一個(gè)小工程先用GPS(RTK)技術(shù)放樣，然后再用全站儀對(duì)GPS(RTK)技術(shù)放樣出來的結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)位測(cè)量，將全站儀測(cè)量出來的坐標(biāo)與原放樣的坐標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)所有的定位點(diǎn)測(cè)量全部有誤差，所以可以看出，GPS(RTK)技術(shù)放樣精準(zhǔn)度更高，工作效率也更高。

五、GPS(RTK)在工程放樣方面的優(yōu)缺點(diǎn)

通過上文可以看出，GPS(RTK)技術(shù)在工程放樣方面的優(yōu)點(diǎn)是其它技術(shù)所不能比擬的，首先優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)單人操作，只要在保證基準(zhǔn)站安全的前提下，每臺(tái)流動(dòng)站只需要一個(gè)人就能夠完成，大大節(jié)省了人力、物力和財(cái)力；其次它的定位精準(zhǔn)度高，測(cè)站間沒有必要進(jìn)行通視；再次，它的操作非常簡(jiǎn)便，一學(xué)就會(huì)，非常容易使用。

有優(yōu)點(diǎn)肯定就存在缺點(diǎn)，GPS(RTK)技術(shù)也不例外，GPS(RTK)技術(shù)在工程放樣方面也存在著一定的局限性，比如說對(duì)GPS信號(hào)進(jìn)行遮蓋的地方，可能精準(zhǔn)度到不到預(yù)期的效果，這種情況下，就可以在附近的流動(dòng)站做出一對(duì)控制點(diǎn)來，用經(jīng)緯儀、全站儀等其它測(cè)量儀器進(jìn)行工程放樣，以彌補(bǔ)GPS(RTK)技術(shù)在工程放樣方面的不足。

結(jié)語：

在工程實(shí)施的過程中，用GPS(RTK)技術(shù)進(jìn)行放樣取證，使工程放樣的精準(zhǔn)度、工程作業(yè)的效率以及實(shí)效性達(dá)到了最佳狀態(tài)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展，傳輸距離的增加和GPS(RTK)技術(shù)價(jià)格的降低，將會(huì)有越來越多的工程測(cè)量單位運(yùn)用GPS(RTK)技術(shù)進(jìn)行放樣，這種局面將會(huì)從根本上提高測(cè)量的質(zhì)量和工程作業(yè)效率。

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1007-6344（2015）06-0159-01

姓名：饒良和； 性別：男； 出生年月：1982年1月10日 ；從事專業(yè)：建筑測(cè)量