淺談測繪工程中 GPS 技術(shù)的應用

于浩

摘 要：GPS全球定位系統(tǒng)，是隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。GPS衛(wèi)星定位測量是研究利用GPS系統(tǒng)解決大地測量問題的一項空間技術(shù)。隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，RTK測量技術(shù)也日益成熟，RTK測量技術(shù)逐步在測繪中得到應用。通過RTK技術(shù)能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態(tài)實時差分方法，是GPS應用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞：GPS RTK技術(shù)；工程測量；應用

1 引言

（GPS）是全球定位系統(tǒng)，RTK是測量技術(shù)，RTK測量技術(shù)逐步在測繪中得到應用。通過RTK技術(shù)能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，本文主要論述了GPS RTK技術(shù)在工程測量中的應用，分析GPS RTK技術(shù)在工程測量中處理數(shù)據(jù)方法和GPS RTK技術(shù)在工程測量中的應用進行了分析，僅供參考。

2 工程測量中GPS、RTK技術(shù)的應用

RTK（Real - time kinematic）實時動態(tài)差分法。是新的常用的GPS測量方法，以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態(tài)實時差分方法，是GPS應用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

2.1 控制測量技術(shù)的應用

城市建成區(qū)和規(guī)劃區(qū)測繪非常繁瑣，城市控制網(wǎng)具有控制面積大、精度高、使用頻繁等特點，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級導線大多位于地面，隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，這些點常被破壞，影響了工程測量的進度，如何快速精確地提供控制點，直接影響工作的效率。常規(guī)控制測量如導線測量，要求點間通視，費工費時，且精度不均勻。GPS 靜態(tài)測量，點間不需通視且精度高，但數(shù)據(jù)采集時間長，還需事后進行數(shù)據(jù)處理，不能實時知道定位結(jié)果，如內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求則必須返工。應用RTK技術(shù)將無論是在作業(yè)精度，還是作業(yè)效率上都具有明顯的優(yōu)勢。

2.2 GPS控制測量

GPS控制測量工作與經(jīng)典大地測量工作相類似，按其性質(zhì)可分為外業(yè)和內(nèi)業(yè)兩大部分。外業(yè)工作主要包括選點（即觀測站址的選擇）、建立觀測標志、野外觀測作業(yè)以及成果質(zhì)量檢核等；內(nèi)業(yè)工作主要包括GPS測量的技術(shù)設(shè)計、測后數(shù)據(jù)處理以及技術(shù)總結(jié)等。如果按照GPS測量實施的工作程序，則大體可分為這樣幾個階段：技術(shù)設(shè)計；選點與建立標志；外業(yè)觀測；成果檢核與處理。

作業(yè)方法：采用兩臺（或兩臺以上）接收機，分別安置在一條（或數(shù)條）基線的端點，根據(jù)基線長度和要求的精度，按GPS測量系統(tǒng)外業(yè)的要求同步觀測四顆以上的衛(wèi)星數(shù)時段，時段長度根據(jù)測量等級確定。

定位精度：基線測量的精度可達±（5mm+1ppm×D），D為基線長度，以公里計。

作業(yè)要求：采取這種作業(yè)模式所觀測的獨立基線邊，應構(gòu)成閉合圖形（如三角形、多邊形），以利于觀測成果的檢核，增強網(wǎng)的強度，提高成果的可靠性和精確性。

適用范圍：建立國家大地控制網(wǎng)（二等或二等以下）；建立精密工程控制網(wǎng)，如橋梁測量、隧道測量等；建立各種加密控制網(wǎng)，如城市測量、工程點測量、道路測量、勘界測量等；觀測中至少跟蹤四顆衛(wèi)星，同時基線邊一般不要超過15km。

注意事項：所有已觀測基線應組成一系列封閉圖形，已利于外業(yè)檢核，提高成果可靠度。

3 控制測量布網(wǎng)的控制

3.1 選點

鑒于GPS測量觀測站之間不一定要求相互通視，而且網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，所以選點工作比常規(guī)控制測量的選點簡便。但由于點位的選擇對于保證觀測工作的順利進行并保證測量結(jié)果的可靠性有著重要的意義，所以在選點工作開始前，除收集和了解有關(guān)測區(qū)的地理情況和原有測量控制點分布及標架、標型、標石完好情況，決定其適宜的點位外，選點工作還應遵守以下原則：

（1）點位應設(shè)在易于安裝接收設(shè)備、視野開闊的較高點上。

（2）點位目標要顯著，視場周圍15以上不應有障礙物，以減小GPS信號被遮擋或被障礙物吸收。

（3）點位應遠離大功率無線電發(fā)射源，其距離不小于200m；遠離高壓輸電線和微波無線電信號傳送綬道，其距離不得小于50m，以避免電磁場對GPS信號的干擾。

（4）點位附近不應有大面積水域或不應有強烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體，以減弱多路徑效應的影響。

3.2 線路中線定線

RTK測量技術(shù)用于市政道路中線或電力線中線放樣，放樣工作一人也可完成。將線路參數(shù)如線路起終點坐標、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等輸入RTK的外業(yè)控制器，即可放樣。放樣方法靈活，即能按樁號也可按坐標放樣，并可以隨時互換。放樣時屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移動，直到誤差小于設(shè)定的為止。

3.3 建筑物規(guī)劃放線

建筑物規(guī)劃放線，放線點既要滿足城市規(guī)劃條件的要求，又要滿足建筑物本身的幾何關(guān)系，放樣精度要求較高。使用RTK進行建筑物放樣時需要注意檢查建筑物本身的幾何關(guān)系，對于短邊，其相對關(guān)系較難滿足。在放樣的同時，需要注意的是測量點位的收斂精度，如果點位收斂精度不高的情況下，強制測量則有可能帶來較大的點位誤差。在點位精度收斂高的情況下，用RTK進行規(guī)劃放線一般能滿足要求。

3.4 用地測量

在建設(shè)用地勘測定界測量中，RTK技術(shù)可實時地測定界址點坐標，確定土地使用界限范圍，計算用地面積，在土地分類及權(quán)屬調(diào)查時，應用RTK技術(shù)可實時測量權(quán)屬界限、土地分類修測，提高了測量速度和精度。

4 在工程測量中GPS、RTK技術(shù)數(shù)據(jù)處理方法

實時動態(tài)測量RTK是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)。在RTK作業(yè)模式下，基準站通過數(shù)據(jù)錠—調(diào)制解調(diào)器，將其觀測值及站點的坐標信息用電磁信號一起發(fā)送給流動站。流動站不僅接收來自基準站的數(shù)據(jù).同時本身也要采集GPS衛(wèi)星信號，并取得觀測數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理，瞬時地給出精度為厘米級（相對于參考站）的流動站點位坐標。在RTK作業(yè)模式下，基準站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測位（仍距和載波相位觀測值）和測站坐標信息（如基準站坐標和天線高度）—但傳送給流動站，流動站在完成初始化后，二方面通過數(shù)據(jù)鏈接接收來自基被站的數(shù)據(jù)，另外，自身也采集rTP3觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理，再經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)換、高程擬合和投影改正，即可給出實用的厘米級定位結(jié)果。

5 結(jié)語

隨著科學技術(shù)的不斷進步，我們的測量技術(shù)也在不斷發(fā)展。隨著GPS、RTK技術(shù)在工程測量中的應用，它對測量技術(shù)的發(fā)展起到了重要的作用，也為測量工作人員減輕了工作負擔。

參考文獻：

[1] 李建松.地理信息系統(tǒng)原理[M].武漢：武漢大學出版社，2008（7）.

[2] 張建軍.GPS工程測量技術(shù)應用分析[J].測繪周刊，2008（7）.

[3] 姚傳璽.現(xiàn)代工程測量技術(shù)應用[J].建筑工程資訊，2008（10）.