1、<p>　　GPS-RTK在工程測量中應用</p><p>　　摘要：文章首先介紹GPS-RTK原理及工程應用，詳細分析GPS-RTK測量技術特點及誤差來源和測量精度。 </p><p>　　關鍵詞：GPS；RTK；工程測量；測量精度 </p><p>　　中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p>&l

2、t;b>　　引言 </b></p><p>　　隨著測繪技術的長足發(fā)展，不斷涌現(xiàn)的新儀器、新方法、新技術逐步取代了傳統(tǒng)光學儀器。目前在基礎測繪方面，GPS-RTK成為工程人員首要的選擇。其能夠克服GPS的作業(yè)時間長、數(shù)據(jù)需要進行內(nèi)業(yè)處理等缺點，具有全天候、高精度、無需光學通視的特點，而且還可以為測量提供實時的定位結果，可以說GPS-RTK這一新成果的應用拓展是測量方法的又一重大突破，這項技術被人

3、們稱為“GPS全站儀”。與此同時，GPD-RTK在工程測量的應用還使得測量朝著電子化、數(shù)字化、自動化和智能化方向發(fā)展，使得測繪人員從繁重的腦力勞動和體力勞動中解放出來。 </p><p>　　1 原理及工程應用 </p><p>　　1.1 RTK基本原理GPS-RTK定位技術 </p><p>　　基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術，它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定

4、坐標中的三位定位結果，并能達到厘米級精度。實時動態(tài)載波相位差分GPS系統(tǒng)由基站、數(shù)據(jù)通訊鏈流動站以及支持動態(tài)差分的軟件系統(tǒng)共同組成。基準站接收機設在位置點上(已知點或未知點)，連續(xù)接收可視GPS衛(wèi)星信號，通過基準站電臺(數(shù)據(jù)通訊鏈)將測站點坐標、載波相位觀測數(shù)值、偽距觀測數(shù)值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機工作狀態(tài)等發(fā)出，流動站接收機在跟 </p><p>　　蹤GPS衛(wèi)星信號的同事接收來自基準站的數(shù)據(jù)鏈，通過差分處理求解

5、載波相位整周模糊度，得到基準站和流動站之間的坐標差值ΔX、ΔY、ΔZ。坐標差加上基準站坐標就可以得到流動站的WGS84坐標，再通過坐標轉(zhuǎn)換得到流動站每個測點的地方坐標系的平面坐標x、y和高程坐標h。RTK技術的關鍵在于數(shù)據(jù)處理技術和數(shù)據(jù)傳輸技術，其定位時要求基準站的接收機通過民用電臺或無線通訊網(wǎng)絡實時地把相位觀測值、偽距觀測值及已知數(shù)據(jù)有傳輸給流動站接收機?；鶞收疽话慵茉O在已知點上，點位通常位于測區(qū)中心，要求視野開闊，周圍無高大障礙物，

6、遠離電磁信號和大面積水面。 </p><p><b>　　1.2 工程應用 </b></p><p>　　(1) 控制測量。 </p><p>　　工程控制網(wǎng)在建設工程有重要作用，它是工程建設、管理和維護的基礎，其網(wǎng)型和精度要求與建設工程項目的性質(zhì)、規(guī)模等密切相關。一般而言，四等以下工程控制網(wǎng)覆蓋面積小，點位密度大，精度要求較高。傳統(tǒng)方法采用三

7、角網(wǎng)、導線網(wǎng)來實施，其大多數(shù)需要分段測量，有精度分布不均勻、不能實時知道實測精度等缺點，由于客觀及主觀原因，往往會造成大量的返工，費工費時。RTK技術可以代替全站儀進行圖根導線測量，所測范圍內(nèi)在不通視的情況下測定無積累誤差的圖根點，使測圖所需的根點數(shù)量在滿足要求時，可多可少，機動靈活，而且流動點至參考點的距離可達到10km，能夠減少傳遞。RTK技術用于常規(guī)工程測量具有很大優(yōu)越性。 </p><p>　　(2) 工

8、程放樣。 </p><p>　　工程放樣是測量的一個應用分支，要求通過一定方法利用測繪儀器把設計好的點位在實地標出來，傳統(tǒng)放樣方法很多，如經(jīng)緯儀交匯放樣、全站儀邊角放樣等。工程實際中，一般要放樣出一個設計點的點位往往要來回移動目標，而且通常要幾人同時作業(yè)，效率低下且在放樣過程中對通視條件有要求。若采用RTK技術，僅需要一個工作人員將設計好的實點位 </p><p>　　坐標、曲線轉(zhuǎn)角、半徑

9、等點位信息輸入到電子手薄中，拿著GPS接收機便能完成工作。采用RTK技術進行放樣、標定點位，是坐標的直接標定，不像常規(guī)放樣，需要后視方向，其原理是解析法標定，因而具有迅疾、方便、精準等諸多優(yōu)點。 </p><p>　　(3) 地形碎部測量。 </p><p>　　地形測圖時首先要在測區(qū)建立圖根和控制點，然后架設儀器，采用經(jīng)緯儀配合全站儀和電子手薄一起進行地物編碼。在城市空曠地區(qū)、建筑物不太

10、稠密的住宅區(qū)等通透地方，RTK能迅速地完成碎部測量作業(yè)。在夜間作業(yè)，比傳統(tǒng)測量作業(yè)方便很多。在市區(qū)中心等建筑物稠密地段，有時GPS會出現(xiàn)盲區(qū)，導致初始化時間長或是失鎖，影響測量速度，可采用RTK增補圖根導線點，配合其他儀器進行碎部測量。這樣可以大大提高工作效率。采用RTK測圖時，將GPS接收機放在待定特征點上數(shù)秒鐘，并輸入特征編碼，通過手薄可以實時知道點位精度，把一個區(qū)域測繪完成回到室內(nèi)，有專業(yè)的軟件接口就可以輸出所要求的地形圖。 &l

11、t;/p><p>　　采用RTK配合電子手薄還可以測量各種比例尺的鐵路線帶、公路管線地形圖等，也有其配合測探儀用于水庫地形圖和航海海洋測繪的例證。 </p><p><b>　　2 技術特點 </b></p><p>　　2.1 誤差來源和測量精度 </p><p>　　RTK定位的誤差，一般分為兩類：同儀器和干擾有關的誤差

12、以及同距離有關的誤差。同儀器和干擾誤差可通過各種校正方法予以消除；同距離有關誤差消除的主要途徑為多基站技術。 </p><p>　　(1) 同儀器和干擾有關的誤差。 </p><p>　　天線的機械中心和相位中心一般不重合，而且電子相位中心是變化的，它取決于接受信號的頻率、方位角、高度角等。天線相位中心的變化導致的坐標點的誤差通常在3～5cm。若要提高RTK的精度需對天線檢驗校正。 <

13、;/p><p>　　多路徑誤差是RTK測量中最嚴重的誤差，其取決于天線周圍的環(huán)境，誤差通常在5～10cm，高反射環(huán)境下可超過10cm。消除多路徑誤差可選擇地形開闊、不具有反射面的點位，必要時也可在基準站附近鋪設吸收電波材料的方式予以消除或減弱。信號干擾和氣象因素也會導致RTK產(chǎn)生誤差。信號干擾源有無線電發(fā)射源、雷達裝置、高壓線等，基準站選擇設置在離無線電發(fā)射臺200m之外，離高壓線50m之外能有效避免其干擾，減小誤差

14、?？焖龠\動的氣象峰面，可導致1～2cm的觀測誤差。因此，天氣急劇變化時不宜進行RTK測量。 </p><p>　　(2) 同距離有關的誤差。 </p><p>　　軌道誤差通常情況下可不考慮，但對基線很長達到30km的測量，應重視由軌道誤差引起的誤差。電離層的存在會引起電磁波傳播延緩進而產(chǎn)生誤差，其誤差的大小與電磁波的延遲度和電離層的電子密度密切相關。利用雙頻接收機將觀測值進行線性組合可消

15、除電離層誤差。實際上RTK技術一般都考慮了上述辦法，但在太陽黑子爆發(fā)期，不宜RTK測量。 </p><p>　　RTK采用差分法降低了載波相位測量改正后的殘余誤差，使得測量精度提高。相關研究和工程實踐表明RTK測量能達到厘米級精度。RTK測量平面精度在數(shù)據(jù)信號接收半徑R≤4000m是能夠保證較高精度，當R≥4000m時測量誤差明顯增大。另外作業(yè)時接收到衛(wèi)星數(shù)量越小，RTK測量誤差越大。因此，相關研究表明RTK測量

16、在接收5顆以上衛(wèi)星時，便能達到一定的測量精度。 </p><p>　　2. 2 RT K的特點 </p><p>　　(1) 定位精度高：只要滿足2.1條中描述的RTK基本技術特點，在一定的作業(yè)半徑(當R≥4000m)范圍內(nèi)，RTK的平面精度和高程精度能達到厘米級。 </p><p>　　(2) 工作效率高：由于RTK在較大范圍內(nèi)能保證很高的精度，這減少了傳統(tǒng)測量所

17、需要的控制點數(shù)量和測量儀器的設站數(shù)量，且移動站僅需一人操作便能夠完成，具有作業(yè)速度快、勞動強度低的特點，因而提高了工作效率。 </p><p>　　(3) 操作簡單：現(xiàn)在的測量儀器一般都有中文菜單，測量時，只要在設站進行簡單的設 </p><p>　　置，就可以測量。輸入、儲存、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強，測量儀器及相關通訊工具易于使用。 </p><p>　　(4)全

18、天候作業(yè)：和傳統(tǒng)測量受通視條件、能見度條件、氣候、天氣、季節(jié)等條件因素限制相比，RTK測量不要求基準站與移動站間的光學通視，因而在滿足RTK基本工作條件下，測量工作變得簡單、便捷，且能保證精度要求。 </p><p>　　(5) RTK測量自動化、集成化程度高，數(shù)據(jù)處理能力強：RTK可進行多種測量內(nèi)、外作業(yè)。移動站利用專業(yè)軟件控制系統(tǒng)，減少人工干預可自動實現(xiàn)多種測繪功能。 </p><p>

19、;　　2.3 RTK的局限性 </p><p>　　(1)衛(wèi)星的限制：5顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，因而在有大面積反射物的地方RTK就無法定位，如高層建筑附近，森林茂密是的山地等。 </p><p>　　(2)沒有圖形約束，缺少多余觀測，需要通過側(cè)前、測中、側(cè)后的固定點校核提高可靠性。 </p><p><b>　　3 結論 </b&

20、gt;</p><p>　　GPS-RTK技術不僅能達到較高的定位精度，而且大大提高了測量的工作效率，通過相應的數(shù)據(jù)處理程序，很大程度上減少了測量人員的內(nèi)外勞動作業(yè)時間和作業(yè)強度。隨著技術不斷發(fā)展，其在工程測量的應用正變的越來越頻繁，普及和推廣也勢在必行，RTK技術在工程測量領域有廣闊的應用前景。 </p><p><b>　　【參考文獻】 </b></p>

21、;<p>　　[1]徐勇.淺議G PS工程測量技術的原理[J ] .科技論壇,2 0 1 0 (5 ):1 -1 4 . </p><p>　　[2]陳文彬.基于GPS的工程測量技術研究與應用[J].安陽工學院學報,2010(3):1-8. </p><p>　　[3]徐海東.GPS定位系統(tǒng)在工程測量中的應用探討[J].城市建設理論研究,2011(23):4-24. <