GPS-RTK定位技術(shù)在三維物探放線的優(yōu)點(diǎn)和不足

郝劍飛

（中煤西北能源有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS-RTK技術(shù)得到了較快革新，主要是在GPS基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，能夠?qū)崟r(shí)提供流動(dòng)站在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果。此種技術(shù)主要是以載波相位觀測值為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)差分，并且在此基礎(chǔ)上，在一定測量范圍之內(nèi)能夠達(dá)到較高的精度，這也是一種新型的測量方法。不管是準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位還是靜態(tài)定位，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過程中，很難實(shí)現(xiàn)結(jié)算定位結(jié)果，并且對觀測數(shù)據(jù)無法進(jìn)行檢驗(yàn)審核，這在較大程度上很難確保觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量，常常需要返工進(jìn)行重復(fù)測量，這在一定程度上使GPS測量工作效率有不同程度的降低。為此，本文主要分析GPS-RTK技術(shù)在三維物探放線中的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 GPS-RTK技術(shù)概述

GPS定位系統(tǒng)主要是在人造地球衛(wèi)星的基礎(chǔ)上對地面點(diǎn)位進(jìn)行精準(zhǔn)的測定所采用的測量方法以及技術(shù)。此系統(tǒng)是由不同衛(wèi)星構(gòu)成，衛(wèi)星分布在不同軌道中，其中軌道傾角是55°，高度為20200km。所以，在任何地點(diǎn)均能夠接收到至少4顆衛(wèi)星實(shí)施有效的定位，因GPS具有提供三維坐標(biāo)能力，在較多領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。

2 GPS RTK技術(shù)工作原理

GPS RTK技術(shù)的工作原理主要是在等級(jí)較高的基站中進(jìn)行GPS接收機(jī)的有效安裝，并且在此基礎(chǔ)上能夠?qū)τ^測到的衛(wèi)星實(shí)施全面觀測，在此過程中，通過接收機(jī)接收相關(guān)數(shù)據(jù)信息，再通過無線電形式傳送至相應(yīng)的設(shè)備中，輸送到流動(dòng)站，在此期間，流動(dòng)站安裝的GPS接收機(jī)會(huì)在衛(wèi)星信號(hào)的基礎(chǔ)上接收基準(zhǔn)站傳遞的信息數(shù)據(jù)，最后，根據(jù)GPS定位原理對三維坐標(biāo)與位置實(shí)施精準(zhǔn)計(jì)算。

3 GPS- RTK技術(shù)在三維物探放線中的優(yōu)點(diǎn)

3.1 定位精度高

GPS- RTK技術(shù)是在三維無線放線中應(yīng)用期間，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示經(jīng)過可靠性檢驗(yàn)的厘米級(jí)精度的測量成果，在此過程中具有較高的觀測精度，并且在此基礎(chǔ)上，所產(chǎn)生的誤差較為均勻，能夠在任何時(shí)間了解觀測精度以及結(jié)果，同時(shí)，產(chǎn)生的誤差之間不傳遞，并且相互獨(dú)立。

3.2 作業(yè)效率高

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS-RTK技術(shù)有了較好的完善，并且在此基礎(chǔ)上，相關(guān)軟件也在不斷更新。在定位的過程中，對于20km以內(nèi)的靜態(tài)定位，只需要約20分鐘；在對快速靜態(tài)相對定位測量的過程中，流動(dòng)站與基準(zhǔn)站間距為15km以內(nèi)的情況下，流動(dòng)站觀測時(shí)間大約為兩分鐘，并且在此基礎(chǔ)上還能夠進(jìn)行一次定位，其定位時(shí)間只需要幾秒鐘時(shí)間，定位速度較快。我國GPS接收機(jī)在進(jìn)行一次定位測速工作，一般情況下，對于高動(dòng)態(tài)用戶來講尤為重要。除此之外，流動(dòng)站小組中，每組能夠完成放線測量，此種工作效率與常規(guī)測量相比，效率相對比較高。

3.3 操作簡便，自動(dòng)化程度高

在進(jìn)行測繪定位的過程中，主要是安裝工作，并且在此基礎(chǔ)上將其開關(guān)機(jī)，同時(shí)，量取儀器高以及監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，在此過程中其他觀測工作，比如，跟蹤觀測、衛(wèi)星捕捉等，需要通過儀器來完成。隨著對接收機(jī)的不斷更新，接收機(jī)體積逐漸縮小，并且在此基礎(chǔ)上，重量越來越輕，這在較大程度上能夠使測量工作有不同程度的降低，同時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度也有一定的減少，這對測量工作質(zhì)量的提高具有較大促進(jìn)作用。

3.4 觀測時(shí)間段

隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善與應(yīng)用，一般情況下，所采用的HD5800 GPS RTK技術(shù)在進(jìn)行地形圖測量的過程中，時(shí)間越來越短，一般情況下，只需要幾秒鐘，便能夠?qū)σ粋€(gè)點(diǎn)位地形進(jìn)行有效的測量。

3.5 全天候作業(yè)

隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，GPS衛(wèi)星數(shù)量不斷增加，并且分布均勻，能夠在地球中任何位置進(jìn)行同步觀測。一般情況下，同步觀至少有4顆衛(wèi)星，這在較大程度上確保了全天候、連續(xù)實(shí)時(shí)導(dǎo)航與定位的需求。在使用GPS進(jìn)行觀測的過程中，能夠在全天連續(xù)不斷地進(jìn)行觀測工作。在此過程中，不受天氣因素的影響，比如，刮風(fēng)、陰雨天等。除此之外，因該項(xiàng)技術(shù)使用了偽碼擴(kuò)頻技術(shù)，因此，在使用過程中，具有較好的保密性以及抗干擾性。

4 GPS- RTK技術(shù)在三維物探放線中的缺點(diǎn)

在進(jìn)行GPS系統(tǒng)進(jìn)行定位的過程中，主要是應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確計(jì)算接收機(jī)與衛(wèi)星之間的間距，再根據(jù)已有模式確定時(shí)間：距離=速度×?xí)r間，其速度主要是根據(jù)電磁波傳播速度進(jìn)行確定。此外，由于電磁波能夠在真空中較快的傳播，但是，在大氣層中傳播速度相對緩慢，主要是因在傳播期間會(huì)受到一定的干擾，比如，對流層與電離層等。GPS系統(tǒng)只能對其進(jìn)行平均計(jì)算，在一些區(qū)域中，會(huì)存在不同程度的差異性。在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)展較高的城市或者在山區(qū)中，由于山地以及建筑物會(huì)對信號(hào)傳播產(chǎn)生一定的影響，會(huì)使信號(hào)進(jìn)行非直線傳播，在對其實(shí)施計(jì)算期間，存在不同程度的誤差。

GPS測量主要對衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行接收，再對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行干擾來獲得點(diǎn)位坐標(biāo)，在接收期間，如果有信號(hào)產(chǎn)生干擾，均會(huì)使測量的坐標(biāo)產(chǎn)生一定的誤差情況，這在較大程度上無法提高測量精度。這就需要在測量之前有效選擇測量點(diǎn)，在此過程中，需要注意的是應(yīng)確保視野開闊，在視角范圍內(nèi)需要最大程度上避免障礙物。還需要與功率較大的無線發(fā)射源保持一定的距離，一般情況下，間距保持在400m，并且在此基礎(chǔ)上遠(yuǎn)離高壓輸電線路，期間間距應(yīng)大于200m。除此之外，還應(yīng)遠(yuǎn)離有衛(wèi)星信號(hào)接收的物體，并避開大面積水域。

在進(jìn)行測量的過程中，測量精度還會(huì)受到環(huán)境的影響，尤其是在中午電離層干擾強(qiáng)度較大，通知共用衛(wèi)星數(shù)量相對比較少，初始化時(shí)間比較長，甚至在一些情況很難進(jìn)行初始化，這在較大程度上很難達(dá)到預(yù)期要求。此外，RTK耗電量相對較大，在運(yùn)行期間，需要使用不同容量電池與電瓶，只有這樣，才能確保工作的連續(xù)性。在一些電力供應(yīng)缺乏的偏遠(yuǎn)地區(qū)或者山區(qū)，會(huì)使RTK技術(shù)運(yùn)用期間受到不同程度的限制。

RTK在進(jìn)行作業(yè)的過程中，對高程運(yùn)行精度要求相對比較高，需要確保高程轉(zhuǎn)化應(yīng)當(dāng)精確。但是，在我國一些地區(qū)，特別是山區(qū)，高程轉(zhuǎn)換期間存在一定的誤差，一些地區(qū)出現(xiàn)空白，這在較大程度上會(huì)使高程在轉(zhuǎn)換至海拔高程的工作難度不斷增加，并且在此基礎(chǔ)上精度均勻程度也相對較低。

點(diǎn)位測量結(jié)果精確度與可靠性主要與以下幾個(gè)因素有較大關(guān)系，比如，觀測環(huán)境、接收機(jī)、衛(wèi)星強(qiáng)度以及處理軟件，在這些因素中常備忽略的便是觀測環(huán)境，但是較為主要是誤差來源。因射頻干擾GPS廣播功率相對比較低，在進(jìn)行測量工作的過程中，極易受到周邊射頻信號(hào)的干擾。此外，安裝定位綜合機(jī)械系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)不同程度的誤差情況，使用微分GPS技術(shù)，該系統(tǒng)會(huì)得到地球同步衛(wèi)星的最新誤差校正信息，其中修正數(shù)據(jù)主要來自地面參考接收器。

5 結(jié)語

綜上所述，在三維物探放線的過程中應(yīng)用GPSRTK技術(shù)尤為重要，逐漸成為快速定位測量工作中應(yīng)用效果較高的技術(shù)。此外，測繪地形點(diǎn)主要是把基準(zhǔn)站采集到載波相位給送至接收機(jī)，再對其進(jìn)行三維坐標(biāo)的解算，這在較大程度上可滿足RTK定位可信度與精確度要求。隨著我國觀測技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)處理得到了較好的改善，不但能夠?yàn)槲覈鐣?huì)發(fā)展創(chuàng)造良好經(jīng)濟(jì)效益，而且對多項(xiàng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有較大促進(jìn)作用，這對GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生較好的積極影響。