試論GPS—RTK技術在地形測量中的應用

簡鑫恒

摘 要：目前，我國的RTK技術日益成熟，其在測量工程中得到了廣泛應用。GPS-RTK技術具有高精準度、高效率的特點，因此，其在地形測量的應用中具有十分重要的意義。就GPS-RTK技術在地形測量中的應用及其技術特點進行了簡要分析。

關鍵詞：測量工程；地形測量；GPS；基準站

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.160

1 GPS-RTK技術簡介

在我國，大多數(shù)人都知道GPS是全球定位系統(tǒng)的縮寫。20世紀70年代，美國陸?？杖娐?lián)合研制了新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，其作用是收集軍事情報，并提供全球導航服務和開展應急通訊、核爆監(jiān)測等工作，在軍事方面扮演了重要的角色。隨著社會的發(fā)展，GPS不斷被應用于更多領域，發(fā)揮著越來越重要的作用。GPS-RTK技術基于實時動態(tài)差分法，是一種能在野外實時定位的測量方法，是GPS應用的重大里程碑，極大地提高了野外業(yè)作業(yè)的效率和資源利用率。

一般意義上的RTK技術是指利用GPS流動站接收GPS基準站的差分信號。流動站不僅能通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù)，還能采集GPS觀測數(shù)據(jù)，其可處于靜止狀態(tài)，也可處于運動狀態(tài)。采用GPS技術能實時獲得觀測站在指定坐標系中的三維定位結果，且具有較高的精度。在RTK作業(yè)模式下，系統(tǒng)可在1 s內得出差分觀測值?；鶞收究赏ㄟ^數(shù)據(jù)鏈將該值和觀測站坐標信息傳送至流動站?；鶞收究稍诠潭c上將數(shù)據(jù)初始化后再進入動態(tài)作業(yè)，也可在動態(tài)條件下直接開機，并在動態(tài)環(huán)境下完成整周模糊度的搜索和求解；在整周的未知數(shù)獲得固定解后，即可進行每個歷元的實時處理。只要保證4顆以上的衛(wèi)星收集相位觀測值和必要的幾何圖形，則流動能隨時給出厘米級的定位結果。

2 GPS-RTK技術在地形測量中的應用

2.1 測量原理

RTK技術的測量原理是在基準站上安置1臺GPS接收機，并觀測所有可見的GPS衛(wèi)星；將采集到的觀測量數(shù)據(jù)傳送到基準站電臺的載波上，基準站會比較觀測值與已知位置信息，從而得到GPS差分改正值；基準站與流動站同時接收GPS衛(wèi)星發(fā)出的信號，并得到本站的坐標、高程和精度指標。這種測量方法的關鍵是求解起始的整周模糊度，并保持其不變。因此，基準站與流動站的數(shù)據(jù)通訊必須保持良好的狀態(tài)。

2.2 具體應用措施

2.2.1 土地外業(yè)施測

土地外業(yè)施測主要包括宗地測量、土地利用更新調查測量和違法用地測量等。測試組由2人組成，一個人為基準站，另一個人攜帶儀器前往每個區(qū)域立桿并記錄數(shù)據(jù)、輸入特征編碼。在記錄數(shù)據(jù)時，測量人員的立點應準確，取3 s為記錄單元；整個區(qū)域測量完畢后，測量人員回到室內，利用專業(yè)軟件輸出圖幅。

2.2.2 基準站的選定

要想順利進行RTK測量，選好基準站是關鍵。基準站、電臺的發(fā)射天線必須建立在海拔相對較高的位置，且要保證基站附近沒有GPS信號反射物，以防數(shù)據(jù)鏈丟失。在傳統(tǒng)的控制測量中，采用導線網(wǎng)測量的精度較低，且耗費工時。而采用RTK技術測量可同步接收基準站與衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，實時計算整周的未知數(shù)和用戶站的三維坐標，大大提高了作業(yè)效率。

2.2.3 內業(yè)處理

想要快速完成數(shù)字化內業(yè)成圖工作，就必須將外業(yè)測量存儲的RAT文件的格式轉換為可在CASS5.0軟件中運行的格式，從而快速完成內頁處理。

3 GPS-RTK技術的特點

3.1 優(yōu)點

3.1.1 操作簡便

目前，GPS在越來越多的測量工作中得到了應用，操作人員只需要將GPS的相關設備其與電腦連接，無需耗費大量的人力、物力，就可以實現(xiàn)全自動化的實時監(jiān)控定位。

3.1.2 不間斷作業(yè)

RTK技術不受天氣的影響，可24 h不間斷地工作，為地形測量工作提供了極大的便利。

3.1.3 定位的精準度高

采取RTK技術定位的坐標精度為1～2 cm。但采用RTK測量時，需要等待測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定后再確定測量結果，從而提升日后測量工作的精準度。

3.1.4 工作效率高

采用RTK技術測量不受地形等外界條件的影響，因此，其工作效率比傳統(tǒng)方法高很多。

3.2 缺點

雖然GPS-RTK技術具有定位準確、測量精度高、操作簡便等優(yōu)點，但世界上沒有十全十美的技術，其在日常地形測量中也存在很多缺陷。

3.2.1 大氣電離層會影響測量精度

采用RTK技術傳輸測量信號時，大氣電離層會產(chǎn)生電磁波折射、反射等現(xiàn)象，進而會吸收能量和引發(fā)信號畸變，嚴重影響了微波通信，導致測量數(shù)據(jù)不準確。因此，應避免在溫度較高的地區(qū)采用RTK技術測量。

3.2.2 測量會受到衛(wèi)星數(shù)量的影響

在采用RTK技術測量時，要想達到一定的測量精度，至少要有5顆衛(wèi)星同時接收信號，但GPS空間衛(wèi)星群一般只有4顆GPS衛(wèi)星發(fā)送信號。因此，在高層建筑較多的城市、山區(qū)等地不適合采用GPS技術測量。

4 結束語

GPS-RTK技術作為地形測量的手段之一，在實際測量過程中具有很多優(yōu)點。隨著GPS-RTK技術的不斷發(fā)展，其必將在工程地形測量中發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻

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[2]徐莉.GPS測量原理及應用[M].武漢：武漢測繪科技大學出版社，2010.

〔編輯：張思楠〕