GPSRTK在市政工程項(xiàng)目測(cè)量中的應(yīng)用研究

高敏

摘要：由于傳統(tǒng)的市政測(cè)量方法在工作運(yùn)用中誤差較大、工作效率低下、制約條件也較多，已經(jīng)無法滿足當(dāng)下當(dāng)代社會(huì)市政工程測(cè)量的工作需要。而GPS RTK的技術(shù)在一定程度上保證市政工程測(cè)量工作的測(cè)量精準(zhǔn)程度，解決傳統(tǒng)的市政工程測(cè)量工具的缺陷，具有廣闊的應(yīng)用空間和良好的應(yīng)用價(jià)值。本文以GPS RTK的工程測(cè)量原理為研究視角，分析其在市政工程測(cè)量工作中的優(yōu)勢(shì)、不足之處及優(yōu)化方法，提出該技術(shù)在市政工程測(cè)量工作各方面的應(yīng)用，以期為類似研究提供一定指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：GPS RTK 市政工程測(cè)量 優(yōu)勢(shì) 不足之處 應(yīng)用

隨著我國科技水平的日益提高，全球定位系統(tǒng)也隨之快速發(fā)展，GPS RTK技術(shù)在各種工程測(cè)量工作中得到廣泛應(yīng)用，尤其是市政工程測(cè)量工作中的應(yīng)用日益成熟。雖然我國當(dāng)前大量市政工程測(cè)量單位已經(jīng)采用先進(jìn)的電子測(cè)量工具開展市政工程測(cè)量各項(xiàng)工作，但部分情況下電子設(shè)備也具有一定的缺陷與不足，因此，還需要借助傳統(tǒng)的工程測(cè)量方法進(jìn)行輔助測(cè)量，測(cè)量工程的進(jìn)度很慢，測(cè)量效率十分低下。為解決電子設(shè)備進(jìn)行市政工程測(cè)量的不足之處，從而研發(fā)GPS RTK技術(shù)進(jìn)行市政工程測(cè)量工作，彌補(bǔ)傳統(tǒng)以及電子設(shè)備在測(cè)量中所存在的缺陷。本文在深入分析GPS RTK技術(shù)工作原理、優(yōu)勢(shì)及缺點(diǎn)基礎(chǔ)上，闡述GPS RTK技術(shù)在市政工程測(cè)量各方面的運(yùn)用，以期提升市政工程測(cè)量準(zhǔn)確度。

一、GPS RTK技術(shù)測(cè)量原理

GPS RTK適時(shí)動(dòng)態(tài)觀測(cè)技術(shù)簡稱為RTK技術(shù)，此技術(shù)的研發(fā)是為達(dá)到市政工程測(cè)量工作所得測(cè)量結(jié)果的高度精確、能夠承載相位觀測(cè)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)。當(dāng)前，我國的北斗GPS系統(tǒng)能夠滿足的定位精確程度一般情況下是10M左右，隨著北斗GPS系統(tǒng)日益完善及發(fā)展，相信以后的精確度更高。工程測(cè)量單位為獲得更高、具有精準(zhǔn)度的定位數(shù)據(jù)，就選擇采用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行市政工程測(cè)量。GPS RTK技術(shù)的測(cè)量系統(tǒng)通常有GPS的信號(hào)接收，將測(cè)量所得數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸及將傳輸所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析等部分構(gòu)成。GPS RTK技術(shù)主要由兩個(gè)測(cè)站點(diǎn)的載波量進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，進(jìn)而將觀測(cè)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理。通過在已知據(jù)點(diǎn)的衛(wèi)星上安裝GPS，然后在安裝GPS后的衛(wèi)星上設(shè)置一臺(tái)GPS數(shù)據(jù)接收機(jī)，將實(shí)時(shí)測(cè)量所得到的數(shù)據(jù)傳送到基地的電臺(tái)載波上進(jìn)行發(fā)射，并把GPS衛(wèi)星與載波進(jìn)行對(duì)位觀測(cè)量法，還可經(jīng)過流通站電臺(tái)接受基地電臺(tái)所發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)，從而獲得相應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)。流通站GPS接收器可以將所得數(shù)據(jù)進(jìn)行再次利用，得出流動(dòng)站載波的相對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)，獲得精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，其精準(zhǔn)程度甚至可以達(dá)到厘米之內(nèi)。

GPS RTK技術(shù)的設(shè)置主要核心就是將初始的大范圍模糊數(shù)據(jù)通過一系列的結(jié)算過程，將其數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)鏈的傳輸轉(zhuǎn)換成為精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，數(shù)據(jù)鏈在傳輸?shù)倪^程中還有著精準(zhǔn)的可靠性以及抗干擾特性。如果有足夠好的衛(wèi)星GPS技術(shù)，擁有較好的幾何分布就可以高效利用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量。

二、GPS RTK技術(shù)在市政工程測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)及不足之處

（一）應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

市政工程測(cè)量工作不同于其他項(xiàng)目工程的測(cè)量，市政工程測(cè)量工作自身有區(qū)別于其他測(cè)量工作的顯著特點(diǎn)。市政工程在多數(shù)情況下均會(huì)呈現(xiàn)狹長的形狀，如果在開展測(cè)量工作時(shí)，選擇采用GPS RTK技術(shù)實(shí)現(xiàn)初始布控工作后，加密工作或整個(gè)測(cè)量工作中都選擇靜態(tài)的GPS RTK技術(shù)，那么，整個(gè)測(cè)量工作的工作量都會(huì)加倍，從而導(dǎo)致無法完成工程的要求。加之，由于我國的土地資源較為緊缺，在進(jìn)行地形圖設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)測(cè)量工作的精準(zhǔn)度要求較高，導(dǎo)致地形測(cè)量工作的工作量加大。運(yùn)用GPS RTK能很好的解決這些問題。GPS RTK技術(shù)用于市政測(cè)量工作中的優(yōu)勢(shì)如下：

（1）可以在極短的時(shí)間內(nèi)得到坐標(biāo)，完成測(cè)量作業(yè)，不會(huì)產(chǎn)生過大的測(cè)量誤差，從而提高測(cè)量工作的測(cè)量進(jìn)度。在進(jìn)行工程作業(yè)的過程中，只要施工條件能夠滿足GPS RTK技術(shù)要求，施工測(cè)量時(shí)就可以將具體的精準(zhǔn)程度控制在厘米范圍之內(nèi)。例如：通過GPS RTK協(xié)同全站儀開展野外測(cè)量時(shí)，其測(cè)圖流程見圖1。運(yùn)用該技術(shù)不僅能測(cè)量圖根點(diǎn)，也能測(cè)量碎部點(diǎn)，獲得準(zhǔn)確的測(cè)量信息。

（2）GPS RTK技術(shù)能夠在測(cè)量過程中實(shí)現(xiàn)大量自動(dòng)性的測(cè)量繪制功能，減少許多需要輔助測(cè)量的工作，降低人為輔助測(cè)量所造成的誤差，提升測(cè)量工作所得數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度與集成化。此外，使用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行市政工程測(cè)量工作過程中，可以根據(jù)不同的市政工程施工地勢(shì)進(jìn)行針對(duì)性的測(cè)量，通過在既定測(cè)量位置設(shè)計(jì)規(guī)范的布點(diǎn)，就可以有效完成大約4KM之內(nèi)的測(cè)量距離，并在后續(xù)電磁波工作開展中加強(qiáng)GPS RTK技術(shù)的測(cè)量工序進(jìn)度，減輕市政工程的測(cè)量工作壓力。

（3）傳統(tǒng)的市政工程測(cè)量技術(shù)需要設(shè)置更多的布點(diǎn)，增加勞動(dòng)工作量，也會(huì)提升工程的成本投入。運(yùn)用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行市政工程測(cè)量時(shí)，測(cè)量過程中可視性很強(qiáng)，對(duì)測(cè)量所得數(shù)據(jù)能很大精準(zhǔn)度進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，有利于市政測(cè)量工作的高效開展。

（4）GPS RTK技術(shù)不要求基準(zhǔn)站、流動(dòng)站光學(xué)通視，只需達(dá)到電磁波通視要求即可。與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比，GPS RTK測(cè)量受到氣候、季節(jié)、通視等因素的限制較小，它能實(shí)時(shí)獲取高精準(zhǔn)度數(shù)據(jù)，按時(shí)、高效率展開測(cè)量操作。GPS RTK作用距離和基準(zhǔn)站高度關(guān)系見表1。

（二）應(yīng)用不足之處及優(yōu)化

GPS RTK技術(shù)在市政工程的測(cè)量工作進(jìn)展中雖有諸多優(yōu)點(diǎn)，便于市政工程測(cè)量工作的開展，但在具體應(yīng)用中也有其不足之處。比如： GPS RTK技術(shù)取決于衛(wèi)星進(jìn)行有效數(shù)據(jù)的測(cè)量工作開展，那么，就必定受到衛(wèi)星的限制，當(dāng)衛(wèi)星處于某一地域接收不到衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，就很容易產(chǎn)生測(cè)量誤差。在使用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，還受天氣自然環(huán)境的影響，在某一時(shí)間段可能會(huì)增長系統(tǒng)初始化的時(shí)間，致使測(cè)量工作不能及時(shí)進(jìn)行。此外，如果GPS RTK的衛(wèi)星信號(hào)受到各種高大型物體遮擋信號(hào)時(shí)，會(huì)對(duì)GPS RTK技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸有所干擾，從而影響測(cè)量工作的準(zhǔn)確性。因此，應(yīng)用GPS RTK技術(shù)可采取相應(yīng)措施削減高大物體對(duì)衛(wèi)星信號(hào)干擾情況，比如：選擇性能較為良好的接收設(shè)備，或者GPS RTK的基準(zhǔn)站設(shè)置在無干擾、無反射物的區(qū)域，從而減少數(shù)據(jù)傳輸過程中的干擾。同時(shí)，對(duì)已知據(jù)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化利用，合理選擇數(shù)據(jù)控制點(diǎn)，根據(jù)不同的地勢(shì)情況采用不同的優(yōu)化方法，從而做好控制點(diǎn)等級(jí)的優(yōu)化工作。

三、GPS RTK技術(shù)在市政測(cè)量中的具體應(yīng)用

（一）地形測(cè)量中的應(yīng)用

GPS RTK技術(shù)用于市政工程測(cè)量工作時(shí)，可以對(duì)市政工程測(cè)量過程中所得測(cè)量數(shù)據(jù)用地理位置標(biāo)注出來，從而使測(cè)量工作所得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，能最大程度的將市政測(cè)量工作的地形展現(xiàn)出來。比如：在進(jìn)行市政工程測(cè)量工作時(shí)，對(duì)檢查井施工是開展測(cè)量工作所不可缺少的，為確定檢查井具體的位置，要通過GPS RTK技術(shù)對(duì)其準(zhǔn)確位置進(jìn)行三維坐標(biāo)標(biāo)注，并給予相應(yīng)檢查井編號(hào)，在測(cè)量過程中按照編號(hào)順序逐一測(cè)量，然后采用GPS RTK技術(shù)所得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)草圖繪制，便于下一步測(cè)量工作及繪制地形圖工作有效開展。

（二）地形繪圖中的應(yīng)用

GPS RTK技術(shù)的測(cè)量所得數(shù)據(jù)可以達(dá)到極其精準(zhǔn)的程度，通過在市政工程測(cè)量工作中的應(yīng)用，將測(cè)量所得數(shù)據(jù)精確至厘米，可以將GPS RTK技術(shù)有效用于控制測(cè)量方面的工作。比如在開展測(cè)量工作的過程中需要進(jìn)行對(duì)道路中的打樁工程進(jìn)行相關(guān)測(cè)量的時(shí)候，打樁的位置應(yīng)該與工程設(shè)計(jì)的圖紙相符，那么這就需要所測(cè)的數(shù)據(jù)具有高度的精準(zhǔn)程度，因此GPS-RTK技術(shù)就被廣泛的應(yīng)用于市政測(cè)量工作。正因GPS RTK技術(shù)在市政測(cè)量工作中的應(yīng)用，獲得了極其精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，從而使得市政工程的施工質(zhì)量得到了有效保障。比如在對(duì)某市政工程開展測(cè)量工作時(shí)，可以通過采用設(shè)置一個(gè)節(jié)點(diǎn)的方法進(jìn)行測(cè)量基準(zhǔn)站之間的測(cè)量數(shù)據(jù)的分析，從而發(fā)現(xiàn)基準(zhǔn)站與節(jié)點(diǎn)1-6KM之間的所產(chǎn)生的測(cè)量誤差數(shù)值是42CM，進(jìn)行平面坐標(biāo)點(diǎn)之間的測(cè)量誤差值為2.9CM，此種測(cè)量數(shù)據(jù)滿足了GPS RTK技術(shù)的導(dǎo)線精度要求。某鎮(zhèn)面積約有40平方公里，居民區(qū)占總面積的3/2，且比較集中。由于該鎮(zhèn)內(nèi)有很多高科技公司，因此，無線信號(hào)強(qiáng)且比較復(fù)雜?；谶@種情況，運(yùn)用傳統(tǒng)方式繪制地形圖比較困難，運(yùn)用GPS RTK技術(shù)能夠輕松解決這個(gè)問題，并選定六個(gè)基本控制點(diǎn)，通過轉(zhuǎn)換這些控制點(diǎn)坐標(biāo)，獲得RTK坐標(biāo)參數(shù)值。采用GPS RTK技術(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)間的控制，從而有效對(duì)工程的控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，也可以對(duì)工程節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)性的精準(zhǔn)程度進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)前對(duì)GPS RTK技術(shù)的測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)采集和測(cè)量工作進(jìn)行明確的條例規(guī)定，因此，在開展市政工程的測(cè)量工作發(fā)展中，使用高效的精準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行工程的數(shù)據(jù)測(cè)量，提高測(cè)量的準(zhǔn)確高效性。

（三）道路縱、橫斷面中的應(yīng)用

明確市政道路中線以后，運(yùn)用中線樁點(diǎn)坐標(biāo)，利用繪圖軟件就能繪制線路縱、橫斷面。由于使用的數(shù)據(jù)均由外業(yè)采集繪制相應(yīng)的地形圖。因此，工作者對(duì)斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，無需到施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量縱橫斷面數(shù)據(jù)。如果沒有地形圖必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)斷面實(shí)施測(cè)量時(shí)，可通過GPS RTK測(cè)量縱橫斷面數(shù)據(jù)。

四、結(jié)論

總之，市政工程測(cè)量工作中運(yùn)用GPS RTK技術(shù)，很大程度的提升測(cè)量的精準(zhǔn)程度及工作效率，推動(dòng)我國工程測(cè)量工作的進(jìn)展。但GPS RTK技術(shù)在應(yīng)用中還存在一定的缺陷，需要我們加大研究力度，提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略，促使GPS RTK技術(shù)更好地為工程測(cè)量工作服務(wù)。本次研究從GPS RTK工作原理入手，深入分析GPS RTK技術(shù)運(yùn)用測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)及有待改進(jìn)之處，并提出其在地形繪圖、道路縱橫斷面等方面的應(yīng)用。

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