工程測量中的GPS‐RTK基準站任意架設技術分析

林 穎

(廣州市市政工程設計研究總院， 廣東 廣州 510060)

在傳統(tǒng)的RT K測量作業(yè)中，架設基準站時需要在已知控制點上進行，工程測量存在較大的局限性，不僅作業(yè)過程比較繁瑣，需要對架站進行準確地對中整平操作，而且還會受控制點距離和周圍環(huán)境的影響，不利于測量工作的高效率、低成本開展。而GPS-RTK技術可以有效解決這些技術缺陷問題，在提高結果精度、加快作業(yè)效率、降低測量成本等方面發(fā)揮了重要作用。由此可見，加大對GPS-RTK基準站任意架設技術的研究力度，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 GPS-RTK系統(tǒng)組成及技術原理

在應用GPS-RTK技術開展工程測量作業(yè)時，應先了解其系統(tǒng)組成，并掌握技術原理，為實際測量工作的科學、規(guī)范開展提供理論保障。

1.1 GPS-RTK系統(tǒng)組成

GPS-RTK系統(tǒng)主要由基準站、流動站及應用軟件三部分組成。組成基準站的設備裝置具體包括電源、接收機、天線、發(fā)送電臺等，組成流動站內(nèi)的設備裝置具體包括電子手薄、接收機、天線、接收電臺等，而應用軟件則分為支持實時動態(tài)差分的軟件和工程測量應用軟件兩大類。在三者的相互配合及協(xié)調(diào)統(tǒng)一，完成工程測量作業(yè)任務。

1.2 GPS-RTK技術原理

利用GPS-RTK技術開展工程測量外業(yè)作業(yè)時，應選擇測區(qū)內(nèi)地勢較高、無干擾的位置架設基準站接收機，方便其對所有可見的GPS衛(wèi)星進行實時觀測采集數(shù)據(jù)?；鶞收緦⒂^測采集所得數(shù)據(jù)傳輸通過基準站電臺的載波傳遞給流動站，流動站接收機實時結合地理位置信息對觀測值進行比較獲得GPS差分改正值[1]，進而得到實時坐標位置、高程和精度指標等各項數(shù)據(jù)。起始整周模糊度的計算，是利用GPS-RTK技術實現(xiàn)對工程項目精準測量的關鍵所在，并且其數(shù)值應保持不變，所以，必須確?；鶞收九c流動站之間，有著高質(zhì)量的數(shù)據(jù)通訊。

2 GPS-RTK基準站任意架設技術在工程測量中的應用優(yōu)勢及缺陷

GPS-RTK測量技術在工程測量中有著多方面的應用優(yōu)勢，但是個別方面仍存在一定的缺陷，所以還需要不斷加大研究力度，改進和完善該項技術的不足。

2.1 GPS-RTK基準站任意架設技術的應用優(yōu)勢

利用 GPS-RTK基準站任意架設技術進行工程測量，其技術優(yōu)勢是顯而易見的，具體體現(xiàn)在以下幾方面。首先，只需將GPS相關設備與電腦連接，即可實現(xiàn)全自動化的實時監(jiān)控定位，操作簡單便捷易于掌握。其次，可以將測量精度提高至更高等級，減弱了測量數(shù)據(jù)誤差對工程項目的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)對坐標更為精準的定位[2]。另外，該項技術不受周圍環(huán)境和天氣的影響，可實現(xiàn)全天候持續(xù)性工作。最后，GPS-RTK基準站任意架設技術可以任意選擇基準站的位置，不需要受地方控制點的約束，有利于加快了測量作業(yè)進度，有著較高的工作效率。

2.2 GPS-RTK基準站任意架設技術的應用缺陷

雖然工程測量中的GPS-RTK基準站任意架設技術優(yōu)點眾多，但是實際應用過程中也會出現(xiàn)缺陷。第一，衛(wèi)星數(shù)量多少，會對測量精準度造成較大影響，5顆及以上GPS衛(wèi)星同時接收信號才能獲得理想的測量定位結果，但是發(fā)送信號的衛(wèi)星一般只有4顆，很難有效應用于山區(qū)或者是高層建筑較多的工程測量作業(yè)中。第二，測量信號在傳輸過程中，會因為大氣電離層電磁波折射、反射現(xiàn)象，而引發(fā)通信質(zhì)量問題，無法保證測量數(shù)據(jù)的精準性，高溫地區(qū)并不適用該項技術。第三，在作業(yè)時需要匹配已知控制點的WGS-84坐標和相應已知點的地方坐標進而解算出坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)，若下已知點之間相距較遠遠遠會提高匹配難度[3]。這些都是GPS-RTK基準站任意架設技術實際應用過程中需要克服的不足。

3 工程測量中GPS-RTK基準站任意架設技術的實踐應用

某地兩個工程項目在測量作業(yè)環(huán)節(jié)，為實現(xiàn)測量的便捷性、精準性及高效性，經(jīng)詳細分析后決定采用GPS-RTK基準站任意架設技術，現(xiàn)將其具體實際應用過程整理如下。

3.1 建立基準站

兩個工程項目分別命名為A 工程和B工程，結合兩個工程項目實際情況，將基準站設置在A項目場地的辦公室樓頂處。在GPS-RTK基準站任意架設技術中，任意點所對應的轉(zhuǎn)換模型具有唯一性特點，當改變基準站位置時，則需要建立新的轉(zhuǎn)換模型，當基準站位置不發(fā)生改變并且沒有被破壞時，所建立的轉(zhuǎn)換模型可以一直使用。此次工程測量中所用儀器為Topcon雙頻Hiper GD GPS接收機，按照GPS默認的WGS-84坐標系統(tǒng)，對基準站和流動站進行坐標設置，無投影，無基準轉(zhuǎn)換，采用單點定位在坐標系統(tǒng)中得到相應的一個坐標值，以此作為參照開展基準站相關工作[4]。

3.2 建立坐標轉(zhuǎn)換模型

針對兩個工程項目分別建立對應的坐標轉(zhuǎn)換模型。對于A工程轉(zhuǎn)換模型的建立來講主要是運用了基準轉(zhuǎn)換、平面轉(zhuǎn)換、高程轉(zhuǎn)換等數(shù)學方法，確定GPS接收機所采集到的數(shù)據(jù)，與工程已知地理位置信息之間的換算關系，并以海平面上的地方格網(wǎng)坐標形式表示出來。然后再借助流動站接收機采集各控制點數(shù)據(jù)，參照基準站的WGS-84坐標確定其所對應的地理位置。最后再結合控制點的地方坐標，對轉(zhuǎn)換參數(shù)進行計算，完成轉(zhuǎn)換模型的建立。A工程轉(zhuǎn)換模型無法應用到B工程測量作業(yè)中，所以需要針對B工程單獨建立轉(zhuǎn)換模型。通過流動站采集控制點數(shù)據(jù)時，需要利用已有數(shù)據(jù)4個GPS控制點，同時還需利用其余三個控制點進行檢驗核對[5]。根據(jù)控制點的地方坐標和此時流動站接收機測得的WGS-84坐標，求解轉(zhuǎn)換參數(shù)，建立坐標轉(zhuǎn)換模型。

3.3 控制點檢核

在對A、B工程經(jīng)控制點檢核時，均用到三個控制點，通過檢驗及核對可以發(fā)現(xiàn)，復核結果完全滿足工程測量規(guī)范要求，可以按照該方法對工程項目進行 RTK測量放樣，完成工程測量作業(yè)任務，快速、準確得到所需各項數(shù)據(jù)。

3.4 注意問題

在應用GPS-RT K 基準站任意架設技術時，為保證該方法應用的有效性，應尤為注意轉(zhuǎn)換模型的建立問題。在預先選定的任意點處架設將基準站架時，對于轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解，需要根據(jù)此時流動站測出的WGS-84坐標和已知的地方坐標來實現(xiàn)，根據(jù)所得結果建立坐標轉(zhuǎn)換模型。如果所建立的基準站位置始終是不發(fā)生變化的，則在以后的RTK測量中可一直使用該轉(zhuǎn)換模型；如果將基準站架設到另外一個任意點上，則坐標轉(zhuǎn)換模型也要隨之變化，需要重新執(zhí)行同樣的操作步驟，選擇三個點重新求解轉(zhuǎn)換參數(shù)，建立坐標轉(zhuǎn)換模型。

4 結束語

對于工程測量來講，GPS-RTK基準站任意架設技術具有實用性強以及操作便捷等優(yōu)點，也有一定的技術局限性，在實際應用過程中需要牢固掌握該項技術的工作原理，因地制宜靈活運用該方法，才能獲得更加高精度的工程測量結果。同時，還需要加大這方面的研究力度，改善GPS-RTK基準站任意架設技術的缺陷與不足，便于該項技術的廣泛推廣及應用。

[1]狄廣禮,劉劍英.基于GPS-RTK技術在地質(zhì)勘探工程測量中的應用研究[J].科技資訊，2015，（5）：51-52.

[2]張錦根.GPS-RTK基準站任意架設技術在工程測量中的應用[J].經(jīng)緯天地,2016，(2):15-17.

[3]張想平.RTK技術基準站設置方法的應用探討[J].城市勘測,2012，(2):111-112.

[4]路敬偉.GPS-RTK基準站任意架設技術的應用探討[J].城市建設理論研究:電子版,2014，(3)：1140-1140.

[5]謝旭陽.GPS-RTK技術在工程測量中應用探析[J].建筑工程技術與設計,2015，(7)：117-117.