GPS定位技術(shù)在燃?xì)夤こ虦y量的應(yīng)用

摘 要：和常規(guī)測量比較，網(wǎng)絡(luò)RTK實(shí)時(shí)動態(tài)定位技術(shù)以其速度快、精度高、成本低、效率高等特點(diǎn)，正在取代傳統(tǒng)的測量技術(shù)，在各個方面逐步開始應(yīng)用，本文對GPS定位技術(shù)在燃?xì)夤こ虦y量的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：GPS定位；燃?xì)夤こ虦y量；靜態(tài)測量

1.GPS RTK的工作原理

RTK技術(shù)屬于動態(tài)定位，其精度能夠達(dá)到厘米級的野外定位。RTK測量技術(shù)是經(jīng)載波相位測量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的以載波相位測量為依據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS測量技術(shù)。通過高處GPS接收機(jī)基準(zhǔn)站和觀測點(diǎn)接收機(jī)基準(zhǔn)站的接收信號對比，形成GPS的差分改正值，通過無線電數(shù)據(jù)鏈的改正值及時(shí)傳輸能夠?qū)崿F(xiàn)GPS的觀測值修正，從而得到更加準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)位置。網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)，這種技術(shù)通過多基準(zhǔn)站將來自多個參考站的數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，無線通信及GPS定位技術(shù)來形成一體系統(tǒng)。RTK系統(tǒng)正常工作須具備三個條件：基準(zhǔn)站與移動站同時(shí)接收衛(wèi)星信號和基準(zhǔn)站臺發(fā)出的差分信號；基準(zhǔn)站和移動站同時(shí)接收5顆以上的GPS衛(wèi)星信號；移動站要連續(xù)接收GPS衛(wèi)星信號和基準(zhǔn)站發(fā)出的差分信號。

RTK系統(tǒng)主要由基準(zhǔn)站接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈及移動接收機(jī)三部分組成，通常是利用2臺以上的GPS接收機(jī)同時(shí)接收衛(wèi)星信號，其中一臺安置在已知點(diǎn)上作為基準(zhǔn)點(diǎn)，另一臺用來測量未知點(diǎn)坐標(biāo)稱移動站，基準(zhǔn)站根據(jù)該點(diǎn)的準(zhǔn)確坐標(biāo)可求出其他衛(wèi)星的距離改正數(shù)并將這一改正數(shù)發(fā)送給移動站，移動站根據(jù)距離改正數(shù)來改正其定位結(jié)果，大大提高了定位精度，從而使實(shí)時(shí)提供測站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果達(dá)到厘米級精度。

2.燃?xì)夤こ虦y量

2.1測量范圍

燃?xì)夤こ虦y量主要是對埋地燃?xì)夤艿赖臏y量，其內(nèi)容包括定線測量和竣工測量。定線測量主要依據(jù)地下燃?xì)夤艿朗┕D，將設(shè)計(jì)的燃?xì)夤艿榔矫嫖恢迷诂F(xiàn)場放出，并確定高程控制點(diǎn)點(diǎn)開挖深度。燃?xì)夤こ炭⒐y量主要在覆土前對燃?xì)夤艿赖钠瘘c(diǎn)、終點(diǎn)、坡度變化點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、閥門、三通、直線點(diǎn)（直線段兩點(diǎn)距離不大于50m）、管道附屬設(shè)備等管道節(jié)點(diǎn)進(jìn)行平面和高程測量，出具測量報(bào)告和燃?xì)夤艿罍y量成果表。

2.2燃?xì)夤こ虦y量精度要求

隨著城市地下管線日益復(fù)雜化，燃?xì)夤こ虒τ跍y量技術(shù)的精度要求也在逐漸提升。在地下管線探測技術(shù)規(guī)程之中，對于地下管線的測量精度提出了明確要求，管線點(diǎn)平面誤差不得大于5cm，即測點(diǎn)相對于鄰近平面的控制點(diǎn)誤差不得大于5cm，管線點(diǎn)的高程誤差的高程控制點(diǎn)不得大于3cm。GPS定位技術(shù)出現(xiàn)后，主要用于精度要求不高、誤差在5～15m范圍的車載定位導(dǎo)航。近幾年隨著通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，GPS定位技術(shù)定位精度不斷提高，達(dá)到工程測量厘米級精度的要求，傳統(tǒng)的測量角度、距離、高程的測量方法，正在逐步被GPS定位測量的新技術(shù)替代，GPS定位技術(shù)在工程測量中開始了廣泛的應(yīng)用。

3.GPS測量技術(shù)在燃?xì)夤こ虦y量中的特點(diǎn)

3.1準(zhǔn)確定位燃?xì)夤?jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)

網(wǎng)絡(luò)RTK的定位測量，只需通過一臺動態(tài)GPS接收機(jī)和一些配套的通信模塊，就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取和站點(diǎn)觀測。當(dāng)需要變換測區(qū)時(shí)，只需要重新進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換即可，操作相對簡單，且具有較高的自動化程度。

3.2測量速度快

無論是燃?xì)夤こ痰亩ň€測量中，還是在竣工測量中，利用網(wǎng)絡(luò)RTK測量技術(shù)，在測區(qū)都可將燃?xì)夤こ痰墓?jié)點(diǎn)高程和坐標(biāo)直接測出來，進(jìn)行施工測量以及竣工測量，在采集燃?xì)夤?jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)上有著明顯地提高。一般來說，在下一個燃?xì)馓卣鼽c(diǎn)測量的30s中就可完成數(shù)據(jù)的采集，圖根控制測量只需要觀測時(shí)間超出3min就可完成。無論是節(jié)點(diǎn)的測量，還是圖根的控制測量，由一位測量人員操作一臺接收機(jī)，就可將測量工作完成。但是傳統(tǒng)的測量工作，需要三位人員完成工程。由操作人員在測站利用操作儀器與立桿人員相互的配合，平均一個燃?xì)夤?jié)點(diǎn)需要2min才可完成測量，而圖根的控制測量，需要10min左右的時(shí)間才可完成。所以，利用網(wǎng)絡(luò)RTK測量，測量的速度快。

3.3工作量少

在燃?xì)夤こ虦y量中使用網(wǎng)絡(luò)RTK觀測不會受到天氣因素的限制，可進(jìn)行全天候的作業(yè)。由一位測量人員，使用一臺接收機(jī)，就可利用網(wǎng)絡(luò)RTK來完成燃?xì)夤?jié)點(diǎn)的測量，可將測區(qū)的基本控制與圖根控制測量減少，降低了工作量，同時(shí)能夠?qū)y區(qū)內(nèi)尋找控制點(diǎn)的工作減少，其余的工作完全可由接收機(jī)自行完成，這樣既可減少一定的工作量，又可減少勞動強(qiáng)度。傳統(tǒng)模式下的測量需要兩人進(jìn)行測點(diǎn)立桿，然后由另外一個人在測站操作儀器來進(jìn)行觀測。綜上所述，原本一個測區(qū)的工作需要3d才可完成，但是利用網(wǎng)絡(luò)RTK測量，就可讓燃?xì)夤こ痰臏y區(qū)工作實(shí)踐縮短到1d內(nèi)，提高了燃?xì)夤こ痰臏y量效率。

3.4無累計(jì)誤差

在燃?xì)夤こ痰挠^測中，可在電子手簿上實(shí)時(shí)地顯示平面和高程測量中存在的誤差：即平面誤差顯示為2cm，高程誤差為3cm。這樣的誤差是相對于傳統(tǒng)的對燃?xì)夤こ坦艿拦?jié)點(diǎn)的坐標(biāo)與高程進(jìn)行直接測量產(chǎn)生的誤差，且消除了累計(jì)誤差，精度得到大大地提高。網(wǎng)絡(luò)RTK可實(shí)現(xiàn)全市的覆蓋，確保GPS測量成果精度的均等，但是傳統(tǒng)的測量模式只能夠從整體到局部進(jìn)行測量，這樣很容易積累誤差。利用GPS測量，可將傳統(tǒng)測量的累計(jì)誤差消除，提升成果可靠性，對于測量精度也有所保障。

4.GPS在工程測量中的應(yīng)用

4.1常規(guī)靜態(tài)測量

這種模式可達(dá)5mm+lppm的相對定位精度。常規(guī)靜態(tài)測量常用于建立全球性或國家級大地控制網(wǎng)，建立地殼運(yùn)動監(jiān)測網(wǎng)、建立長距離檢?；€等。采用兩臺（或兩臺以上）GPS接收機(jī)，分別安置在一條或數(shù)條基線的兩端，同步觀測4顆以上衛(wèi)星，每時(shí)段根據(jù)基線長度和測量等級觀測45min以上的時(shí)間。

4.2快速靜態(tài)測量

移動站接收機(jī)依次到各待測測站，每測站觀測數(shù)分鐘。這種模式常用于控制網(wǎng)的建立及其加密、工程測量、地籍測量等。在一個已知測站上安置一臺GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星。需要注意的是這種方法要求在觀測時(shí)段內(nèi)確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)相距應(yīng)不超過20km。

4.3實(shí)時(shí)動態(tài)測量

在一個已知測站上架設(shè)GPS基準(zhǔn)站接收機(jī)和數(shù)據(jù)鏈，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星，并通過數(shù)據(jù)鏈向移動站發(fā)送數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)動態(tài)測量則是實(shí)時(shí)得到高精度的測量結(jié)果。移動站接收機(jī)通過移動站數(shù)據(jù)鏈接收基準(zhǔn)站發(fā)射來的數(shù)據(jù)，并在機(jī)進(jìn)行處理，從而實(shí)時(shí)得到移動站的高精度位置。

4.4 準(zhǔn)動態(tài)測量

移動站接收機(jī)在進(jìn)行初始化后依次到各待測測站，每測站觀測幾個歷元數(shù)據(jù)。這種模式可用于開闊地區(qū)的加密控制測量、工程定位及碎部測量、剖面測量及線路測量等。在一個已知測站上安置一臺GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星。需要注意的是這種方法要求在觀測時(shí)段內(nèi)確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)相距應(yīng)不超過20km。另外，有一種連續(xù)動態(tài)測量，也屬于這種模式。

5.結(jié)束語

GPS測量消除了傳統(tǒng)誤差累積，通過移動站對管道節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)和高程測量，提升了測量精度。極大的滿足了城市測量規(guī)范中的精度要求。據(jù)報(bào)道，到2020年，我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將發(fā)射5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，成為面向全球提供服務(wù)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。屆時(shí)接收機(jī)可同時(shí)接收北斗系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)信號，成本更低，定位速度更快、精度更高，衛(wèi)星定位技術(shù)將有更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳力.地下燃?xì)夤芫€地面和地上標(biāo)志的設(shè)置[J].城市燃?xì)?2013（10）.

作者簡介：

鄒海軍（1963年8月）男，漢族，大學(xué)本科，教授級高級工程師，從事測繪工程技術(shù)工作