GPS RTK技術(shù)替代常規(guī)控制測量的應(yīng)用分析嘗試

趙少鋒

（華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050024）

1 GPS定位技術(shù)理論基礎(chǔ)

1.1 RTK技術(shù)

RTK技術(shù)是一種以導(dǎo)航定位技術(shù)為基礎(chǔ)的改進(jìn)的新技術(shù)，該技術(shù)可解決基站和移動站之間距離過大的問題，可通過誤差的降低來提高測量工作的準(zhǔn)確性。通過建立多個GPS基準(zhǔn)站，提供多個基準(zhǔn)站連續(xù)運行衛(wèi)星定位導(dǎo)航服務(wù)，可利用流動站校正觀測值和基準(zhǔn)站坐標(biāo)計算得出流動站整周模糊度，獲取精確的流動站坐標(biāo)位置[1]。RTK技術(shù)中還包括虛擬現(xiàn)實技術(shù)、媒體訪問控制技術(shù)以及多媒體通信技術(shù)等。該技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用使得野外作業(yè)時實時提供測量點的精確三維坐標(biāo)成為了可能，且具有靈活快速、省時省力省錢且精確度高的優(yōu)點，同時還能提高工作的效率。目前該技術(shù)已經(jīng)替代常規(guī)測量方法但還沒有完全取代。

1.2 虛擬參考站技術(shù)

虛擬參考站是一種基于VRS理論的技術(shù)，該技術(shù)屬于實時動態(tài)測量技術(shù)，在某一個區(qū)域內(nèi)通過建立網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的GPS基準(zhǔn)站，在移動站附近建立虛擬參考站，結(jié)合周邊參考站實際觀測值計算得出虛擬參考站的虛擬觀測值，從而實現(xiàn)用戶站高精度定位。虛擬基準(zhǔn)站技術(shù)的工作原則是：第一每一個基準(zhǔn)站都能通過以太網(wǎng)連續(xù)向數(shù)據(jù)中心發(fā)送原始衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)；第二從數(shù)據(jù)中心存儲接收到的基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，可計算出網(wǎng)絡(luò)中每一個基準(zhǔn)線的載波相位整周模糊度值，建立誤差模型。第三移動站向數(shù)據(jù)中心發(fā)送請求命令后，在經(jīng)過授權(quán)認(rèn)證建立移動數(shù)據(jù)鏈路，接收移動站單點定位。同時還能根據(jù)該定位建立虛擬基準(zhǔn)站，和用戶一起通過RTK技術(shù)獲得因基準(zhǔn)站內(nèi)各誤差影響的校正值，數(shù)據(jù)中心最后將校正值發(fā)送給移動站的用戶。第四，移動站對于接收到的信息進(jìn)行差分分解計算，可獲得精確的定位坐標(biāo)。

2 RTK技術(shù)特點和優(yōu)勢分析

第一，RTK技術(shù)的成本較低，且同在測量終端設(shè)備上輸入差分服務(wù)賬號后可通過接收差分信息實現(xiàn)實時厘米級定位。目前國內(nèi)可由具有測繪資質(zhì)的單位向當(dāng)?shù)氐乩硇畔⒅鞴懿块T申請受監(jiān)管的區(qū)域服務(wù)來獲得采用RTK技術(shù)的服務(wù)，此外也可以直接購買北斗地基增強系統(tǒng)服務(wù)，購買無資質(zhì)要求只需實名認(rèn)證即可，信號已覆蓋全國32個省市，且一個賬號全國通用。第二，采用RTK技術(shù)測量獲得的平面定位精度和垂直定位精度都比較精確，滿足地形圖測量、土方測算等工程測量的要求，作業(yè)效率比常規(guī)測量控制技術(shù)要高得多。第三，利用RTK技術(shù)進(jìn)行測量操作十分簡便，即使是非專業(yè)測繪人員也能快速學(xué)會。第四，RTK測繪技術(shù)可提供精確的三維位置信息和時間信息，功能性較強，可在安全、測繪、能源和基建等領(lǐng)域獲得深入應(yīng)用與發(fā)展。觀測站之間在不通視的情況下也能實現(xiàn)精準(zhǔn)測量，具有全天候24小時連續(xù)作業(yè)的優(yōu)點。

3 GPS RTK系統(tǒng)組成和技術(shù)工作原理

（1）GPS RTK系統(tǒng)組成。GPS網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)主要由基準(zhǔn)站網(wǎng)、控制中心、數(shù)據(jù)通信線路和用戶部分構(gòu)成，每個部分之間互相聯(lián)系互相依存，其中核心部分是控制中心，包括GPS網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸、接收以及轉(zhuǎn)換、處理和傳送?；鶞?zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)由若干個基準(zhǔn)站設(shè)備構(gòu)成，一般至少要有三個及其以上的固定基準(zhǔn)設(shè)備?？刂浦行挠纸凶鰯?shù)據(jù)處理中心，顧名思義是為數(shù)據(jù)處理服務(wù)的，該中心又由計算機、各RTK軟件、通訊服務(wù)器等構(gòu)成，是GPS網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)的核心。通信線路的作用是聯(lián)系控制中心和基準(zhǔn)站、流動站。用戶部分也就是流動站，由GPS接收器、移動電話以及調(diào)制解調(diào)器構(gòu)成，接收器的功能是發(fā)送用戶的初始位置信息，同時接收控制中心信號數(shù)據(jù)，然后生成相應(yīng)的位置信息。

（2）GPS RTK技術(shù)工作原理和工作流程。在一定區(qū)域內(nèi)構(gòu)建連續(xù)運行且永久性的GPS參考站，利用RTK測繪技術(shù)實現(xiàn)各種設(shè)備的連接，然后通過控制中心接收和處理所有原始觀測值，消除或減弱軌道的誤差以及電離層、對流層的影響，建立改正動態(tài)數(shù)據(jù)庫。用戶則可直接通過移動網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)控制中心，只要將自己初始位置發(fā)送給控制中心，控制中心便可以計算出流動站的觀測值改正數(shù)，然后又通過控制中心將改正信息發(fā)送給用戶，用戶可以根據(jù)這些信息獲得精確的定位。

4 GPS RTK技術(shù)在城市勘測控制測量中的應(yīng)用

在城市現(xiàn)代化建設(shè)過程中，可將RTK技術(shù)應(yīng)用在城市勘測控制測量工作中，應(yīng)用領(lǐng)域主要包括宗地測量、土地利用更新調(diào)查測量和違法用地測量。在實際應(yīng)用時該技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，比如不但可提高工作效率而且還能降低測量成本，提高測量準(zhǔn)確性。將RTK技術(shù)和城市控制測量結(jié)合起來，主要是圖根控制測量，即對提供城市測繪圖使用的控制點進(jìn)行精確測定，在測途中對地面點的點位誤差進(jìn)行嚴(yán)格控制。根據(jù)城市控制測量相關(guān)要求，圖根控制網(wǎng)絡(luò)中有關(guān)圖根點的高程誤差不能超出測圖基本等高距的十分之一，且隨著比例尺的升高等高距可相應(yīng)擴大。在具體測量控制時，圖根控制點的控制測量步驟如下：首先布置控制網(wǎng)絡(luò)，在已知控制點上開展連續(xù)性RTK觀測，可計算出各個點的點位精度；第二將三個控制點連接起來形成三角網(wǎng)絡(luò)，并對三角形的角度、邊長和每個點坐標(biāo)進(jìn)行分析對比。第三測量未知點，利用全站儀測量獲取測量結(jié)果并進(jìn)行對比，最后檢測得出RTK技術(shù)的精確度。其后在信號較差的地方選擇任意一個點連續(xù)觀測，計算得出點位精確度，對RTK測量結(jié)果進(jìn)行評定，在不同時間段對相同點位精確度進(jìn)行測量，找到實用的觀測時間并使用分別采樣的方式對不同時間段觀測數(shù)據(jù)完成采樣和精確度計算工作?？傊诓捎肎PS RTK技術(shù)進(jìn)行城市控制測量時，首先在啟動基準(zhǔn)站后要保證基準(zhǔn)站能正常運行，然后對網(wǎng)絡(luò)通信情況進(jìn)行測試，將流動站設(shè)備連接起來設(shè)置好流動站信息。在測量以后啟用連續(xù)測量模式，通過記錄間隔時間的設(shè)置在測量結(jié)束后采用全站儀導(dǎo)線觀測，最后完成數(shù)據(jù)處理、測量數(shù)據(jù)精確度計算、觀測誤差對比等工作。在測量控制過程中要注意的是，為了能提高測量數(shù)據(jù)的精確度，需要對地形等參數(shù)進(jìn)行反復(fù)多次測量，可設(shè)置多個控制測量點，然后對測量的時間、點間距等進(jìn)行確定，對比多個測量結(jié)果，然后通過歷史數(shù)據(jù)的比較分析可確定最終RTK技術(shù)在控制測量中獲得的結(jié)果。

5 結(jié)語

綜上所述，GPS RTK技術(shù)在控制測量中的應(yīng)用，和傳統(tǒng)測量技術(shù)相比具有更多優(yōu)勢，比如可節(jié)約成本、提高測量工作的精確度和工作效率等。本文提出將RTK技術(shù)應(yīng)用在城市勘測測量控制中，通過圖根控制測量，設(shè)置多個基準(zhǔn)站選擇合適的測量時間，且要求圖根控制點點位滿足GPS觀測要求可實現(xiàn)精確的城市測量控制，再經(jīng)過測量結(jié)果對比分析處理后可有效提高控制測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，同時還能提高工作效率、降低工作難度、降低測量成本等。將GPS RTK技術(shù)替代常規(guī)性測量控制技術(shù)，可推動測量控制技術(shù)和測繪行業(yè)的發(fā)展與測量技術(shù)的創(chuàng)新。