GPS-RTK技術(shù)在工礦測(cè)繪中的應(yīng)用

開灤(集團(tuán)) 荊各莊礦業(yè)分公司 郝小軍

GPS-RTK技術(shù)在工礦測(cè)繪中的應(yīng)用

開灤(集團(tuán)) 荊各莊礦業(yè)分公司 郝小軍

GPS–RTK定位技術(shù)是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)精度。GPS–RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。

一、GPS-RTK技術(shù)概述

GPS–RTK測(cè)量系統(tǒng)是GPS測(cè)量技術(shù)的空間部分、控制部分、用戶設(shè)備部分技術(shù)的結(jié)合，廣泛應(yīng)用于各種控制測(cè)量中。GPS–RTK測(cè)量技術(shù)采用衛(wèi)星和用戶接收機(jī)進(jìn)行載波相位觀測(cè)，通過偽距差分進(jìn)行實(shí)時(shí)差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，其觀測(cè)實(shí)施方法是在已有的控制點(diǎn)上架設(shè)1臺(tái)GPS接收機(jī)（基準(zhǔn)站），對(duì)所接收到的GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)并將其觀測(cè)數(shù)據(jù)通過內(nèi)設(shè)電臺(tái)無線傳輸?shù)接脩粲^測(cè)站（流動(dòng)站）；流動(dòng)站GPS接收機(jī)在接收到衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過內(nèi)設(shè)電臺(tái)接收到基準(zhǔn)站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后根據(jù)相位差分定位原理，實(shí)時(shí)地解算出流動(dòng)站測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)。RTK測(cè)量系統(tǒng)由GPS接收機(jī)設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和軟件處理系統(tǒng)3部分組成。

二、GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用

1.控制測(cè)量。導(dǎo)線測(cè)量等常規(guī)控制測(cè)量對(duì)測(cè)量環(huán)境要求較高，如點(diǎn)間通視、控制點(diǎn)合理布設(shè)等，且觀測(cè)次數(shù)較多，對(duì)儀器設(shè)備的要求也較高，而且易受天氣影響，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理工作量大，返工率也較高。而GPS靜態(tài)測(cè)量在施測(cè)技術(shù)上就與常規(guī)的控制測(cè)量不同，它只需同時(shí)接收4顆以上衛(wèi)星發(fā)射的載波信號(hào)就可以完成觀測(cè)，且不用測(cè)點(diǎn)之間通視，控制點(diǎn)可隨意布設(shè)，GPS接收機(jī)使用起來十分方便，觀測(cè)受天氣影響較小，可實(shí)現(xiàn)全天候觀測(cè)，且具有內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理便捷、數(shù)據(jù)處理結(jié)果精度較高的特點(diǎn)。

2.控點(diǎn)測(cè)量。野外施測(cè)條件變化不定，測(cè)量工序隨測(cè)量工程要求經(jīng)常發(fā)生變化，用常規(guī)的測(cè)量?jī)x器及方法會(huì)消耗大量的工時(shí)和人力，經(jīng)濟(jì)效益不高。采用GPS–RTK測(cè)量技術(shù)，只需在已知的控制點(diǎn)上分別架設(shè)1臺(tái)GPS基準(zhǔn)站，使用1臺(tái)或2臺(tái)流動(dòng)站GPS與基準(zhǔn)站電臺(tái)連接，就可實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)測(cè)量。對(duì)于離已知控制點(diǎn)較遠(yuǎn)的施測(cè)地點(diǎn)，當(dāng)其超出基準(zhǔn)站電臺(tái)信號(hào)輻射范圍時(shí)，可采用隨意架設(shè)主站的方法消除距離限制。從上述兩種測(cè)量方法的比較不難看出GPS–RTK測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。如果GPS–RTK測(cè)量過程中因受到建筑物或樹林影響而造成信號(hào)不穩(wěn)定，可使用常規(guī)的測(cè)量?jī)x器來彌補(bǔ)GPS–RTK測(cè)量技術(shù)的缺陷，將兩種測(cè)量技術(shù)相互結(jié)合，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短以大大提高整體經(jīng)濟(jì)效率。

3.工程放樣。GPS–RTK測(cè)量技術(shù)可應(yīng)用于多種工程放樣工作。事先將工程放樣的各項(xiàng)參數(shù)和要素（線路起終點(diǎn)坐標(biāo)、曲線要素）輸入到RTK電子手薄數(shù)據(jù)庫中，即可放樣；之后隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整和互換，直到達(dá)到放樣技術(shù)要求。容易靈活掌握放樣方法，隨時(shí)注意對(duì)所放樣的工程的偏差進(jìn)行觀察。在點(diǎn)位定位精度高的情況下，用RTK進(jìn)行放樣工作一般均能滿足工程要求。

三、GPS-RTK技術(shù)在煤礦測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)例分析

下文中，筆者以開灤（集團(tuán)）某礦工業(yè)廣場(chǎng)測(cè)量補(bǔ)測(cè)工程中GPS–RTK測(cè)量技術(shù)結(jié)合全站儀測(cè)量方法的應(yīng)用為例，闡述兩種測(cè)量技術(shù)及方法。

該測(cè)區(qū)位于唐山市開平區(qū)以北，為工業(yè)園區(qū)和居民村莊集聚區(qū)。工業(yè)園區(qū)內(nèi)廠房較多，且都是鋼型結(jié)構(gòu)；村莊區(qū)內(nèi)房屋密集，交通繁忙，周邊樹林較多，無線電信號(hào)復(fù)雜?？倻y(cè)量面積約2.5 km2，分布區(qū)域?qū)倜禾镞厖^(qū)，離工業(yè)廣場(chǎng)已知控制點(diǎn)較遠(yuǎn)，從布設(shè)控制到施測(cè)的技術(shù)難度都較大。采用常規(guī)測(cè)量手段對(duì)該區(qū)域施測(cè)十分困難，利用RTK技術(shù)也無法施測(cè)。這些現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際困難是影響該工程如期完成的主要因素。

1.作業(yè)過程。采用靈活架設(shè)基準(zhǔn)站的方法對(duì)該區(qū)域進(jìn)行布控及施測(cè)。

（1）在視線與衛(wèi)星信號(hào)較強(qiáng)且地勢(shì)開闊的地方架設(shè)1臺(tái)GPS基準(zhǔn)站，通過流動(dòng)站在已知的控制點(diǎn)上采集數(shù)據(jù)進(jìn)行WGS–84坐標(biāo)校正。

（2）建立數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，并針對(duì)RTK儀器信號(hào)接收受影響區(qū)域，在所測(cè)區(qū)信號(hào)接收不受影響的地方做圖文點(diǎn)。

（3）用常規(guī)全站儀測(cè)量方法對(duì)RTK所不能完成的區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，在提高工作效率同時(shí)保證測(cè)量精度滿足測(cè)圖要求。

（4）用RTK技術(shù)以測(cè)圖帶做圖文點(diǎn)的方法能省去常規(guī)測(cè)量前期大量的控制工作在，以全站儀測(cè)量方法去完成RTK測(cè)量存在的不足。

2.RTK定位精度評(píng)價(jià)。通過調(diào)研論證并研究測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，按GPS–RTK測(cè)量規(guī)范要求與其他測(cè)量技術(shù)獲取的測(cè)量結(jié)果互差均在厘米級(jí)；通過測(cè)圖數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，各別點(diǎn)位互差最大為1.8 mm，最小為0.3 mm，平均互差為1.12 mm，可見，RTK測(cè)量結(jié)果的點(diǎn)位精度達(dá)到了厘米級(jí)，而且各點(diǎn)位之間不存在誤差累積，精度指標(biāo)穩(wěn)定，使用起來快捷便利。GPS–RTK攻克了傳統(tǒng)測(cè)量在特殊環(huán)境下測(cè)量施測(cè)工序所帶來的前期控制繁瑣等問題，根據(jù)實(shí)踐技術(shù)總結(jié)分析，完全能滿足1∶2 000以上大比例尺測(cè)圖技術(shù)及測(cè)量精度規(guī)范要求。

四、結(jié)論

GPS–RTK測(cè)量技術(shù)省時(shí)省工且精度高，不受天氣條件的影響，網(wǎng)的質(zhì)量與點(diǎn)位的分布情況無關(guān)，白天和夜間均可作業(yè)。在工礦廠區(qū)城市碎部測(cè)量中，基準(zhǔn)站要在測(cè)區(qū)中心、位置空曠開闊的至高點(diǎn)上架設(shè)，且周圍無磁場(chǎng)影響，只有這樣，流動(dòng)站接收的信號(hào)質(zhì)量才高。必要時(shí)可同時(shí)采用常規(guī)測(cè)量方法，以達(dá)到工程要求。