淺談GPS RTK技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

郜明敏

【摘 要】GPS-RTK技術(shù)近年來發(fā)展越來越成熟，工程測繪工作中也開始廣泛應(yīng)用到GPS PTK技術(shù)，這對于提高工程測量結(jié)果的準(zhǔn)確性都具有極其重要的作用。本文主要介紹了GPS-RTK技術(shù)的主要特點(diǎn)，并且分析了其在工程測量中的實(shí)際應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】工程測量；GPS-RTK技術(shù)；應(yīng)用分析

近年來，全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)得到了飛速發(fā)展，在此基礎(chǔ)上衍生出了GPS-RTK技術(shù)，目前該種技術(shù)憑借其自身的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于工程測量領(lǐng)域中。RTK技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)、大地測量技術(shù)、無線電通訊技術(shù)以及空間技術(shù)等多種技術(shù)，可以對兩個(gè)測站載波觀測值查分進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，有利于提高工程測量效率以及測量精確度，外業(yè)作業(yè)量也相對比較小，是一種高效測量技術(shù)。下面筆者主要介紹了工程測量中應(yīng)用GPS RTK技術(shù)的具體情況。

1 GPS RTK技術(shù)的相關(guān)概念

1.1 GPS-RTK 技術(shù)的工作原理

RTK 系統(tǒng)一般包括通訊系統(tǒng)、一個(gè)基準(zhǔn)站以及若干個(gè)流動(dòng)站等幾部分，其主要是立足于GPS技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，結(jié)合了載波相位觀測值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，可以實(shí)時(shí)提供指定坐標(biāo)系中測站點(diǎn)的三維定位，而且測量精度可以精確到cm。RTK模式中的基準(zhǔn)站可以連續(xù)觀測可以看見的GPS衛(wèi)星，而且通訊系統(tǒng)可以將從數(shù)據(jù)鏈中獲得的相關(guān)衛(wèi)星信息、基準(zhǔn)站信息傳送給每一個(gè)流動(dòng)站。GPS接收機(jī)在流動(dòng)站接收相關(guān)的GPS衛(wèi)星信號時(shí)，利用無線電接收設(shè)備可以實(shí)時(shí)接收從基準(zhǔn)站傳輸?shù)乃杏^測數(shù)據(jù)，控制器在流動(dòng)站做好初始化工作后就可以結(jié)合接收的所有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)中的差分觀測值，并且結(jié)合相對定位原理計(jì)算移動(dòng)站三維坐標(biāo)以及整周模糊度未知數(shù)。

1.2 GPS-RTK 數(shù)據(jù)處理辦法

想要確保RTK實(shí)時(shí)差分測量系統(tǒng)作業(yè)具有較高的精度，首先應(yīng)該確?；鶞?zhǔn)站三維坐標(biāo)的準(zhǔn)確性。RTK系統(tǒng)中綜合應(yīng)用了快速分解法、最小二乘搜索法、模糊度函數(shù)法以及組合波搜索法等多種快速計(jì)算方法，因此可以將整周模糊度準(zhǔn)確、快速的求解出來。實(shí)現(xiàn)RTK技術(shù)的關(guān)鍵就在于高效的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)。RTK技術(shù)進(jìn)行定位的過程中，一定要建立一條高效的數(shù)據(jù)通訊鏈，使基準(zhǔn)站可以實(shí)時(shí)傳輸信息給流動(dòng)站，由于數(shù)據(jù)量較大，因此常常會要求波特率為9600，而且應(yīng)該要求可以正確編碼傳輸數(shù)據(jù)，也應(yīng)該實(shí)現(xiàn)同步檢錯(cuò)傳輸數(shù)據(jù)。為了達(dá)到這一要求，確?？梢詫?shí)時(shí)準(zhǔn)確傳輸數(shù)據(jù)，一定要將傳輸距離、傳輸頻率以及傳輸格式等各方面因素都考慮進(jìn)去。

1.3 GPS-RTK 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

RTK技術(shù)相對于全站儀、水準(zhǔn)儀以及經(jīng)緯儀等傳統(tǒng)測量技術(shù)而言有多方面的優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①作業(yè)效率比較高。如果RTK技術(shù)質(zhì)量比較高的話，一次性可以測量半徑為4-5km的范圍，這樣就可以有效減少控制點(diǎn)數(shù)量以及搬站測量儀器次數(shù)，一般電磁波環(huán)境只需要幾秒鐘就可以獲知坐標(biāo)，測量速度快，可大大減輕測量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。②定位比較精確，測量數(shù)據(jù)安全、可靠。一般只要達(dá)到基本的RTK工作條件，RTK在一定范圍作業(yè)的高程及平面精度基本都可以精確到cm級。③作業(yè)條件要求大大降低。應(yīng)用RTK技術(shù)并不需要兩點(diǎn)之間達(dá)到光學(xué)通視，只需要達(dá)到“電磁波通視”即可，基本上不會受到季節(jié)、能見度及氣候等各方面因素的影響。④作業(yè)集成化以及自動(dòng)化程度較高。RTK技術(shù)具有非常強(qiáng)大的測繪功能，而且操作較為簡便，在處理數(shù)據(jù)方面也具有較強(qiáng)的能力。RTK技術(shù)對于測繪內(nèi)業(yè)以及外業(yè)都適用。流動(dòng)站安裝相應(yīng)的軟件控制系統(tǒng)并不需要進(jìn)行人工干預(yù)就可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)很多測繪功能，大大減少輔助測量工作，也有利于減少人為方面的誤差，進(jìn)而提高工程測量作業(yè)精度。

2 工程測量工作中應(yīng)用GPS-RTK 技術(shù)的具體體現(xiàn)

2.1 地形測量中的實(shí)際應(yīng)用

一般情況下，都是采用靜態(tài)測量來控制地形測量，如果是碎部測量工作則會采用RTK技術(shù)完成。以往測地形圖的過程中，在測區(qū)會建立相應(yīng)的圖根控制點(diǎn)，同時(shí)也會架上經(jīng)緯儀或者全站儀以及小平板一起進(jìn)行測量。近年來，隨著測量技術(shù)的不斷發(fā)展，外業(yè)中通常會采用電子手薄以及全站儀配合地物編碼，測圖的話會選擇大比例尺測圖軟件，近期采用的外業(yè)電子平板測圖等也要求應(yīng)該在測站上對周圍地形地貌等情況進(jìn)行測量，通常情況下需要2-3個(gè)人以上才可以完成這些碎部點(diǎn)和測站的通視工作，拼圖的過程中，如果測量精度沒有達(dá)到相應(yīng)的要求，外業(yè)還應(yīng)該返測?，F(xiàn)代地形測量中如果選擇RTK技術(shù)的話，實(shí)際工作時(shí)只要求一個(gè)人即可完成測量工作，在待測地形地貌的碎部點(diǎn)背著儀器，輸入相應(yīng)的特征編碼，經(jīng)過1-2s后就可以實(shí)時(shí)得知點(diǎn)位精度，測完一個(gè)區(qū)域后返回到室內(nèi)，通過專業(yè)軟件接口即可將相應(yīng)的地形圖描繪出來。由此可見，地形測量中應(yīng)用RTK技術(shù)可大大減輕工作人員的工作量，簡化地形測量操作流程，提高測量工作效率。

2.2 礦山測量中的實(shí)際應(yīng)用

目前，地表變形觀測、巖層變形觀測、礦區(qū)建設(shè)、測量礦井聯(lián)系、測繪礦區(qū)地形圖以及測量礦區(qū)地面控制等諸多方面已經(jīng)廣泛應(yīng)用到RTK技術(shù)。通常情況下，我國山區(qū)丘陵等地區(qū)集中了很多礦區(qū)，但是這些地方和國家等級點(diǎn)的距離比較遠(yuǎn)，為了確保待測工程不會超出測量控制點(diǎn)的范圍，一定要加密控制點(diǎn)。選擇基準(zhǔn)站的過程中，應(yīng)該要求控制點(diǎn)的精度比較高，并且選擇RTK 靜態(tài)測量法準(zhǔn)確定位相關(guān)控制點(diǎn)。如果礦區(qū)地形相對較為復(fù)雜的話，可以采用RTK技術(shù)測量地形碎部點(diǎn)，通過相應(yīng)的處理后，就可以根據(jù)采集的地形點(diǎn)坐標(biāo)繪制成地形圖。將RTK技術(shù)應(yīng)用于地表變形觀測工作中，可以獲取相應(yīng)的沉陷地坐標(biāo)，通過微機(jī)處理后得出相應(yīng)的地形圖后，就可以將塌陷面積自動(dòng)計(jì)算出來。

2.3 房產(chǎn)測量以及地籍測量中的實(shí)際應(yīng)用

房地產(chǎn)測量一般是采集房屋以及房屋用地的一些信息資料，并且表述出來，地籍測量通常是將相應(yīng)的地籍管理信息表述出來。以往主要采用全站儀、測距儀以及經(jīng)緯儀等測量工具來測量地籍情況，通過極坐標(biāo)、測距、測角以及交會等方法采集、測定相應(yīng)的地基要素，但是它們都必須要求待測點(diǎn)和測站點(diǎn)之間進(jìn)行通視，而且會限制視距長度，這樣如果地籍測量工作面積較大，或者補(bǔ)漏錯(cuò)、調(diào)繪等工作會需要投入大量的人力，也會耗費(fèi)大量的時(shí)間，導(dǎo)致測量效益不高。控制測量方法包括導(dǎo)線網(wǎng)、三角網(wǎng)等，但是這些方法也要求待測點(diǎn)之間應(yīng)該做到通視，并且會限制測角以及待測邊，關(guān)鍵是這些測量方法的點(diǎn)位精度分布不是很均勻，很容易積累誤差。近年來，GPS -RTK 技術(shù)應(yīng)用越來越快，應(yīng)用范圍也越來越廣，每塊土地以及地籍圖測繪中都可以應(yīng)用到RTK技術(shù)，也可以對相關(guān)界址點(diǎn)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)測繪，測量精度也可以實(shí)現(xiàn)cm級，適當(dāng)處理測量數(shù)據(jù)后也可以及時(shí)獲得準(zhǔn)確的房產(chǎn)圖以及地籍圖。RTK 技術(shù)可以對測定界樁的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，也可以快速確定土地使用界的范圍，準(zhǔn)確計(jì)算實(shí)際用地面積，這樣可大大提高地籍測量工作效率。其次，房地產(chǎn)測量以及地籍測量工作中應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)基本上不會受到通視、地形以及天氣等各方面因素的制約，觀測時(shí)間比較短，控制網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)也比較快捷，可以控制較大范圍，這樣可大大減少時(shí)間以及人力的投入，提高測量工程的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，目前工程測量領(lǐng)域中已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用到GPS RTK技術(shù)，該種技術(shù)具有高精度高、高效率、低成本、操作簡便、觀測時(shí)間短、定位穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以更好的滿足工程測量的相關(guān)要求。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]