研究GPS-RTK技術(shù)在工程竣工測(cè)量工作中的優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用

凌鋒

（防城港市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)測(cè)繪院，廣西防城港 538000）

GPS-RTK技術(shù)，具體來說屬于動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要依據(jù)便是載波相位觀測(cè)值，與之前使用的測(cè)繪儀器相比較，優(yōu)勢(shì)和特征非常突出。之前使用的GPS測(cè)量方式，無論是靜態(tài)測(cè)量還是動(dòng)態(tài)測(cè)量，相關(guān)測(cè)量?jī)?nèi)容完成后，還需要開展結(jié)算工作，數(shù)據(jù)精度只能滿足厘米級(jí)的要求。在野外對(duì)，于GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用，獲取的數(shù)據(jù)精度會(huì)非常高，可以達(dá)到厘米級(jí)的要求。所以，對(duì)于RTK技術(shù)的應(yīng)用，是一種技術(shù)突破和革新，利用載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)，可以給出測(cè)站點(diǎn)在坐標(biāo)系當(dāng)中三維定位厘米級(jí)的數(shù)據(jù)精度。

1 GPS-RTK測(cè)量原理分析

GPS-RTK技術(shù)的總稱，為載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分定位技術(shù)。為了使GPS獲取更加精準(zhǔn)地測(cè)量數(shù)據(jù)，需要應(yīng)用載波相位觀測(cè)值，借助RTK的工作形式，基準(zhǔn)站可利用數(shù)據(jù)鏈將觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站，也會(huì)將三位坐標(biāo)信息對(duì)其傳遞。初始化完成流動(dòng)站之后，便會(huì)接收基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，同時(shí)本身會(huì)收集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)當(dāng)中構(gòu)建差分觀測(cè)值，對(duì)其加以處理。借助坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換以及投影改正，可獲得需要的定位結(jié)果。其中，結(jié)果可以滿足厘米級(jí)的精確要求[1]。

GPS對(duì)于高程的測(cè)量，為該點(diǎn)在WGS-84橢圓球面上的大地高。其中，為了獲取正常值，需要結(jié)合高程擬合的形式，其精度會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)換精度產(chǎn)生一些影響。具體來說，參與擬合水準(zhǔn)點(diǎn)的具體數(shù)量、分布狀況、地形情況等都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。一般來說，如果觀測(cè)區(qū)域有非常大的起伏地勢(shì)，GPS-RTK技術(shù)測(cè)量高程便不會(huì)取得非常高的精度，面對(duì)這一情況，可以選取出測(cè)量區(qū)域當(dāng)中的一定量水準(zhǔn)點(diǎn)。針對(duì)水準(zhǔn)控制點(diǎn)開展周期性觀察，便能檢測(cè)出本區(qū)域存在的高程異常情況，對(duì)其加以修正，有益于提升高程的精度[2]。

2 RTK測(cè)量技術(shù)在竣工測(cè)量當(dāng)中的優(yōu)勢(shì)特征分析

2.1 強(qiáng)化測(cè)量作業(yè)成效

在比較常見的地勢(shì)地形當(dāng)中，高質(zhì)量的RTK設(shè)站，可以一次性完成半徑4km范圍內(nèi)的所有測(cè)量工作，該種測(cè)量程度不但使傳統(tǒng)竣工測(cè)量存在的缺點(diǎn)大幅降低，提升了效率，還節(jié)約了大量的人力成本。例如不需要在測(cè)量時(shí)反復(fù)搬運(yùn)儀器，將相關(guān)的控制點(diǎn)數(shù)量大幅降低，且整個(gè)過程只需要一名測(cè)量人員便可完成。此外，因?yàn)槠胀姶挪ōh(huán)境產(chǎn)生的作用，RTK技術(shù)只需要非常短的時(shí)間便能精準(zhǔn)獲取一點(diǎn)坐標(biāo)，所以從總體角度來說，該項(xiàng)技術(shù)的工作速度強(qiáng)度十分突出，在節(jié)約時(shí)間成本的同時(shí)，也減少了人力資源的支出，與之前相比，在技術(shù)層面有很大的突破和改進(jìn)。

2.2 降低測(cè)量條件

應(yīng)用RTK測(cè)量技術(shù)，只需要對(duì)電磁波方面提示的通視要求給予滿足，并不需要對(duì)兩點(diǎn)之間存在的光學(xué)通視給予滿足，所以與之前使用的竣工測(cè)量?jī)x器相比較，以及針對(duì)非常傳統(tǒng)的測(cè)量方式來說，RTK測(cè)量技術(shù)可以使測(cè)量條件有所降低。因此，對(duì)外界因素提出的測(cè)量條件以及要求并不高。此外，外部條件以及季節(jié)等都是非常大的干擾因素，但不會(huì)對(duì)RTK測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，所以對(duì)該層面的測(cè)量條件有所降低，展示出了RTK測(cè)量技術(shù)的效率優(yōu)勢(shì)[3]，圖1為測(cè)量流程圖。

圖1 竣工測(cè)量流程

3 RTK技術(shù)不足之處的補(bǔ)救方式

3.1 衛(wèi)星產(chǎn)生的阻礙

衛(wèi)星層面對(duì)其技術(shù)開展造成的阻礙，主要有兩個(gè)層面的體現(xiàn)：①最理想的衛(wèi)星系統(tǒng)分布位置，因?yàn)楸黄渌麌?guó)家占據(jù)，所以某個(gè)確定的時(shí)間范圍內(nèi)，一些國(guó)家會(huì)在這一范圍區(qū)間，不能獲取比較完整的衛(wèi)星系統(tǒng)覆蓋，因此在該時(shí)間段會(huì)有測(cè)量假值產(chǎn)生；②因?yàn)榈乩憝h(huán)境以及治安情況等造成的限制和影響，例如：叢林火深處以及峽谷區(qū)域等，衛(wèi)星在通信信號(hào)發(fā)出之后，會(huì)有長(zhǎng)時(shí)間的延遲以及遮擋問題，所以一天之內(nèi)的測(cè)量作業(yè)時(shí)間會(huì)有限制影響[3]。

對(duì)于假值問題，可對(duì)RTK測(cè)量成果當(dāng)中的質(zhì)量控制辦法進(jìn)行應(yīng)用，以便及時(shí)發(fā)覺問題。針對(duì)作業(yè)時(shí)間受到的限制，需要盡量提前完善準(zhǔn)備工作，并挑選合理的時(shí)間完成測(cè)量工作。

3.2 天空因素產(chǎn)生的影響

如果在中午的時(shí)間段安排相應(yīng)的竣工測(cè)量工作，大氣電離層會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一些干擾和不良影響，以至于共用衛(wèi)星數(shù)量減少，甚至導(dǎo)致連接的衛(wèi)星數(shù)量不足5顆。所以儀器會(huì)有非常長(zhǎng)的初始化時(shí)間，或者不能開展初始化操作。因此，正常的測(cè)量工作不能有序開展，通過長(zhǎng)期的研究和探索發(fā)現(xiàn)，RTK技術(shù)最理想的測(cè)量時(shí)間為上午11點(diǎn)之前，且下午三點(diǎn)半后也是理想的測(cè)量時(shí)間段。在這些時(shí)間段開展測(cè)量工作，可規(guī)避搜索衛(wèi)星比較困難的問題，從而使測(cè)量工作正常開展。

3.3 數(shù)據(jù)傳輸遭遇干擾，使標(biāo)稱作業(yè)半徑小于實(shí)際半徑

RTK技術(shù)對(duì)于數(shù)據(jù)的傳遞，會(huì)因?yàn)樽匀簧矫}、大型建筑、其他高頻信號(hào)等對(duì)其產(chǎn)生不良影響，造成較大的干擾。所以，在數(shù)據(jù)傳遞時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度會(huì)有一定程度的縮減，無法保證測(cè)量的精準(zhǔn)度，以至于縮小測(cè)量半徑。此外，通過RTK開展測(cè)量?jī)?nèi)容時(shí)，作業(yè)半徑如果大于設(shè)定的測(cè)量范圍，產(chǎn)生的測(cè)量誤差會(huì)非常大。所以，在使用RTK測(cè)量技術(shù)時(shí)，具體的測(cè)量半徑需要小于規(guī)定的有效半徑范圍。通過長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累發(fā)現(xiàn)，這一方法可以對(duì)測(cè)量精準(zhǔn)性給予保障，并且要盡可能在測(cè)量區(qū)域的中間較高位置上設(shè)置好基準(zhǔn)站[5]。

3.4 RTK機(jī)型初始化能力問題

通過經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和分析發(fā)現(xiàn)，叢林高山、高樓大廈等相關(guān)區(qū)域，對(duì)于GPS衛(wèi)星信號(hào)的傳輸，會(huì)產(chǎn)生不同程度的阻礙，所以發(fā)生失鎖以及初始化丟失的問題非常容易。同時(shí)，在對(duì)RTK技術(shù)進(jìn)行使用時(shí)，經(jīng)常要開展重新初始化操作，這樣不但會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)獲取造成阻礙，使數(shù)據(jù)發(fā)生損壞，還使測(cè)量效率有所拖延。針對(duì)這些問題開展的處理，需要選擇較強(qiáng)的RTK機(jī)型。如果測(cè)量區(qū)域不能對(duì)選用的RTK機(jī)型基本測(cè)量條件給予滿足，需采用其他方式完成測(cè)量?jī)?nèi)容。

4 數(shù)據(jù)精度和穩(wěn)定性問題

雖然對(duì)于RTK技術(shù)的使用，無論是測(cè)量穩(wěn)定性、精度，還是效率都高于以往的測(cè)量方式，但是RTK測(cè)量技術(shù)會(huì)受到一些環(huán)境方面產(chǎn)生的影響，影響了數(shù)據(jù)的傳輸、精準(zhǔn)程度和穩(wěn)定效果。為了解決這一問題，在對(duì)RTK進(jìn)行選擇時(shí)，要確保其強(qiáng)大的穩(wěn)定性和更高的精準(zhǔn)程度，之后在高程控制點(diǎn)當(dāng)中對(duì)設(shè)備進(jìn)行布置，也可以應(yīng)用在水平控制點(diǎn)區(qū)域。同時(shí)，要盡可能對(duì)多一些的控制點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，以便將其當(dāng)作RTK測(cè)量數(shù)據(jù)的校核點(diǎn)，有益于測(cè)量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)程度，提升穩(wěn)定性等相關(guān)層面的管理和控制。

5 測(cè)量?jī)?yōu)化方法分析

5.1 掌握儀器特性

日?？⒐y(cè)量工作的開展，測(cè)量人員要反復(fù)實(shí)踐，以便對(duì)RTK機(jī)型具有的特征，有全面性的了解和認(rèn)知。例如：在反復(fù)實(shí)踐中，會(huì)了解RTK機(jī)型是否對(duì)標(biāo)秤方面提出的要求有所滿足、是否能夠完成質(zhì)量方面提出的需求等，也可以查看是否對(duì)標(biāo)稱作業(yè)提出的半徑需求給予滿足。這樣，在具體測(cè)量工作開展時(shí)，對(duì)儀器設(shè)備的調(diào)整會(huì)更加快速和精準(zhǔn)，使測(cè)量效力有所保障的同時(shí)，降低儀器設(shè)備出現(xiàn)的誤差概率。

5.2 注布設(shè)控制點(diǎn)

為了更好地接受數(shù)據(jù)鏈信息，對(duì)衛(wèi)星傳遞的信號(hào)有效查收，對(duì)于控制點(diǎn)的設(shè)置，需要在制高點(diǎn)上盡可能的選取，并加以布設(shè)。此外，為了使RTK測(cè)量數(shù)據(jù)有更高的質(zhì)量。要在自然環(huán)境，不能對(duì)測(cè)量要求有所滿足的區(qū)域內(nèi)，對(duì)控制點(diǎn)添加，這樣可預(yù)防RTK測(cè)量作業(yè)在開展時(shí)，有盲點(diǎn)問題發(fā)生。

6 結(jié)語

總之，在竣工測(cè)量中，對(duì)于GPS-RTK竣工測(cè)量工作的開展，對(duì)于以往使用的竣工測(cè)量工作，有更高的精準(zhǔn)程度，效率也更為突出，不但可以節(jié)約時(shí)間，還能減少人力資源的支出。盡管優(yōu)勢(shì)特征非常明顯，但存在的問題也比較多，需要對(duì)其開展深入的探究和分析，以便使該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，能夠發(fā)揮出更大的價(jià)值作用。