辛立國

（遼寧水利職業(yè)學(xué)院，110122）

GPS—RTK技術(shù)替代常規(guī)控制測量的應(yīng)用研究

辛立國

（遼寧水利職業(yè)學(xué)院，110122）

通過探討GPS RTK的基本原理，可以探索GPS RTK在控制測量中的具體應(yīng)用，然后找到GPS RTK的技術(shù)特點(diǎn)，再通過實(shí)際的觀測作業(yè)，發(fā)現(xiàn)其工作的基本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。將GPS RTK測得的數(shù)據(jù)和常規(guī)的控制測量手段得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的對比分析，可以發(fā)GPS RTK技術(shù)測得的數(shù)據(jù)更加滿足控制測量的精確度要求，從而使得到的結(jié)論更加準(zhǔn)確。

GPS RTK技術(shù)；控制測量；精度分析

1 GPS RTK技術(shù)的工作原理及其在控制測量和其他測量中的應(yīng)用

首先是GPS RTK技術(shù)的原理。RTK測量技術(shù)主要是運(yùn)用載波相位觀測測量，通過其進(jìn)行實(shí)時差分測量的GPS測量技術(shù)，最基本的觀點(diǎn)是：第一，在一個基準(zhǔn)站上設(shè)置一臺具有接收功能的GPS接收機(jī)，通過其對所有可見的GPS衛(wèi)星進(jìn)行不間斷的觀測，然后通過無線電傳輸設(shè)備，將觀測到的數(shù)據(jù)信息定時的輸送給流動站。另一方面，在用戶站也安置相應(yīng)的GPS接收機(jī)，用戶站的GPS接收機(jī)不僅僅能夠接收到GPS衛(wèi)星傳遞的數(shù)據(jù)信號，同時，還能通過無線電接收設(shè)備接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相關(guān)的定位原理，對整周模糊度未知數(shù)進(jìn)行計算，同時實(shí)時地對其進(jìn)行解算并將流動站的精確三維坐標(biāo)顯示出來。這樣，就可以對定位結(jié)果進(jìn)行實(shí)時的計算，同時監(jiān)測基準(zhǔn)站和流動站之間的觀測結(jié)果，通過對比，判斷數(shù)據(jù)的質(zhì)量和解算結(jié)果的收斂情況，然后實(shí)時的對解算結(jié)果進(jìn)行判斷，從而減少了無用數(shù)據(jù)的積累，減少了冗余觀測量的產(chǎn)生，縮減了觀測時間。RTK測量系統(tǒng)主要包含三個組成部分，分別是數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、GPS接受設(shè)備和軟件系統(tǒng)?；鶞?zhǔn)站的發(fā)射電臺和流動站的接受電臺構(gòu)成了數(shù)據(jù)傳輸體統(tǒng)，它也是主要的實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)測量的設(shè)備。軟件設(shè)備具有完善迅速的計算功能，能夠?qū)崟r結(jié)算出流動站的具體三維坐標(biāo)。此外，RKT測量技術(shù)觀測時間更短，同時，還能夠?qū)崿F(xiàn)坐標(biāo)的實(shí)施結(jié)算，因此，大大提高了作業(yè)的效率。

GPS RTK技術(shù)的具體作業(yè)方法是：第一，在進(jìn)行作業(yè)前，手機(jī)觀測地區(qū)的控制點(diǎn)資料，同時包括坐標(biāo)的成果資料，并對其進(jìn)行逐點(diǎn)記錄；第二求定測區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)，RTK測量主要是在WGS-84坐標(biāo)系下進(jìn)行的，因此，在進(jìn)行RTK控制測量之前，需要利用高等級的控制點(diǎn)當(dāng)做RTK控制測量的相關(guān)聯(lián)觀測點(diǎn)，然后求出定測區(qū)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。然后，設(shè)置多個高等級的控制點(diǎn)，這幾個高等級控制點(diǎn)擁有兩種坐標(biāo)，并對其進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。然后架設(shè)參考站，參考站需要盡可能的架設(shè)在具有坐標(biāo)的高等級控制點(diǎn)上 ，此外，參考站的選取點(diǎn)需要具有相對較高的地勢，且交通相對便利，視野比較開闊，能夠更好的接受信號，周圍不可以存在障礙物和大面積的水面，而且為了減少多路徑造成的影響，參考站周圍不應(yīng)存在能夠吸收或者發(fā)射電磁波的物體。最后對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 GPS RTK技術(shù)在控制測量中應(yīng)用分析

2.1 RTK平面測量

在天津的北疆某個區(qū)域?qū)ふ伊艘粋€2.3平方千米的地形，比例為1∶500，通過RTK技術(shù)取代常規(guī)的一級導(dǎo)線測量。本次的基準(zhǔn)站設(shè)置在所測量區(qū)域的中部區(qū)域，選取其中的測量控制點(diǎn)，并保證周圍的環(huán)境能夠很好的滿足基準(zhǔn)站架設(shè)的基本條件，同已知點(diǎn)之間的距離大概為3.0到4.0千米之間。然后將3個C級和4個D級的GPS點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測，同時將兩個坐標(biāo)系進(jìn)行參數(shù)的轉(zhuǎn)換，要求水平殘差不大于± 2.1cm，垂直殘差則應(yīng)小于±0.7cm。此外，為了保證測量點(diǎn)的測量精度，需要運(yùn)用對中器，將GPS天線對中已知的觀測點(diǎn)，控制觀測的時間，不可超出60s，然后在不同的時間段內(nèi)平均進(jìn)行2次觀測，對數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均值運(yùn)算。機(jī)內(nèi)擁有其自設(shè)的精度指標(biāo)，測量前將其精度指標(biāo)預(yù)設(shè)為點(diǎn)位中誤差±1.5cm以內(nèi)，高程中誤差則為±2.0cm。觀測時，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析，然后進(jìn)行記錄，記錄的數(shù)據(jù)應(yīng)為平面和高程中誤差小于±1.0cm。然后對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過相應(yīng)的計算分析我們得到，相同點(diǎn)2次的RTK觀測點(diǎn)，觀測到的坐標(biāo)差不小于0.1cm，最大為±2.4cm。這兩次的觀測都是在同一個基準(zhǔn)站進(jìn)行的，所以觀測條件基本上是一致的，這種情況下，我們可以將其視為在相同精度下進(jìn)行的雙觀測，這樣，根據(jù)兩次測量的誤差就可以求出觀測的中誤差和平均值中誤差。觀測值的中誤差和平均值的中誤差，通過計算可以發(fā)現(xiàn)，二者都小于±5cm，即說明RTK技術(shù)符合《城市測量規(guī)范》中指出的最弱點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差要求。

而在天津港南疆的膠帶長廊RTK測量中，由于其地形為帶狀，且較長，導(dǎo)致附近可用的GPS控制點(diǎn)非常少，假如按照常規(guī)的控制測量方法進(jìn)行測量，則不能滿足協(xié)議甲方要求的生產(chǎn)工期，所以使用RTK技術(shù)進(jìn)行快速的控制和加密，減少測量的時間。在這次測量中，選取兩個D級的GPS點(diǎn)作為基準(zhǔn)站，分別命名為G407和G408.然后分別進(jìn)行兩次測量，測量完成后，對同一個RTK點(diǎn)的兩次觀測坐標(biāo)進(jìn)行對比和觀察，發(fā)現(xiàn)其中比較大的坐標(biāo)差為±3.0cm，小的達(dá)到了±0.2cm，中誤差則為±2.4cm，然后，采用常規(guī)測量中的全站儀對一部分RTK技術(shù)測量的控制點(diǎn)進(jìn)行邊長和角度的檢測，同時記錄檢測到的數(shù)據(jù)。通過對統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其誤差和相應(yīng)的中誤差都符合《城市測量規(guī)范》中對二級導(dǎo)線的相關(guān)要求。

2.2 RTK高程測量

在天津港的保稅區(qū)空港物流區(qū)內(nèi)，正在進(jìn)行的二期工程，采用了常規(guī)的測量手段對RTK控制點(diǎn)進(jìn)行了四等水準(zhǔn)的測量，然后，通過計算平差，得到每公里的高差中誤差達(dá)到了±4.2mm，然而，對于最弱點(diǎn)的高程中誤差，則達(dá)到了±6.5mm。此外還運(yùn)用RTK技術(shù)對相應(yīng)的點(diǎn)進(jìn)行高程測量，通過對兩種測量的結(jié)果進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，假如四等水準(zhǔn)的高程中誤差是±2.0cm，RTK高程測量的中誤差規(guī)定為±2.0cm，然后利用相關(guān)的傳播定律對其進(jìn)行計算，得到高程較差的中誤差為± 2.8cm，而要求的較差允許最大限差為5.6cm。通過對以上的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)RTK技術(shù)能夠很好的滿足城市測量的需要，尤其是對導(dǎo)線和四等水準(zhǔn)的測量。而且，RTK技術(shù)不同于常規(guī)的控制測量，因此，不需按照常規(guī)測量時的控制標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行衡量，特別是在一些特殊的地形測量中，RTK技術(shù)具有其完全不同于常規(guī)測量的優(yōu)勢。RTK技術(shù)具有獨(dú)立的誤差測量方法，沒有常規(guī)測量中的誤差累計，能夠大大提高測量的精確度。

3 總結(jié)

RTK技術(shù)能夠?qū)崟r的進(jìn)行數(shù)據(jù)提供，不必進(jìn)行分級布網(wǎng)，從而大大減少了生產(chǎn)成本，減輕了作業(yè)的強(qiáng)度等，其通過諸多的優(yōu)勢，逐漸取代了常規(guī)控制測量的地位，此外，隨著RTK技術(shù)的快速發(fā)展，能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益，幫助企業(yè)更好的發(fā)展。

[1]延陸軍.GPS—RTK技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用[J].山西科技,2012,(1)∶33-34.

[2]張廉祥.GPS—RTK技術(shù)在非洲公路控制測量中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2012,(31)∶7-7.

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1007-6344（2015）06-0160-01