關(guān)于GPS實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)(RTK)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用

李苑紅

摘 要： 本文闡述GPS實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（RTK）的工作原理，以及在水利工程測(cè)中的應(yīng)用，分析數(shù)據(jù)的精度，最后總結(jié)一下對(duì)GPS測(cè)量的體會(huì)。

關(guān)鍵詞：全球定位系統(tǒng)；GPSRTK

Abstract : This paper describes GPS real-time positioning system (RTK) working principle, as well as in water conservancy engineering measurement , analysis of data , to summarise on the measurement of GPS.

Key word : Global Positioning System；GPSRTK

中圖分類號(hào):P228.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

1、前言

隨著3S技術(shù)的發(fā)展，測(cè)繪技術(shù)有質(zhì)的飛躍，特別是GPS測(cè)量技術(shù)。尤其是GPS、RTD、RTK技術(shù)已日益成熟，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于測(cè)繪行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域中，為了拓寬其測(cè)繪的應(yīng)用領(lǐng)域，更好地為水利工程提高生產(chǎn)率，在某工程中作GPS實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（RTK）的應(yīng)用探討。

在中山市中順大圍水利工程測(cè)量中，由于測(cè)區(qū)堤段高，河流長，呈帶狀地形（每100米一條橫斷面，每條斷面頭以圖根精度測(cè)量坐標(biāo)）。圖根點(diǎn)之多，測(cè)區(qū)通視條件一般，傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀，全站儀做控制時(shí)，工作量非常大，所以采用GPSRTK實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)做圖根控制測(cè)量，每個(gè)點(diǎn)大約五秒鐘即可，大大提高工作效率。

2．RTK 工作基本原理

GPSRTK主要依靠參考站和流動(dòng)站的同步觀測(cè)信息，參考站也稱固定站。其傳感器必須安在精確已知坐標(biāo)的點(diǎn)位上，參考站能夠?qū)⒆约旱囊阎鴺?biāo)及接收到的原始數(shù)據(jù)，通過一個(gè)無線電調(diào)制解調(diào)器，一起發(fā)送給流動(dòng)站。流動(dòng)站也通過一個(gè)無線電調(diào)制解調(diào)器，接收參考站傳送過來的信息，計(jì)算流動(dòng)站的實(shí)時(shí)位置。這種測(cè)量方法所獲得的基線精度為1cm+2ppm左右，完全達(dá)到圖根精度。

3．GPSRTK的作業(yè)過程

在中山市中順大圍水利工程測(cè)量中，根據(jù)帶狀地形情況，我們采用一臺(tái)

參考站，二臺(tái)流動(dòng)站。參考站先安置在GPSE08點(diǎn)上，兩個(gè)流動(dòng)站同時(shí)移動(dòng)，如流動(dòng)站1測(cè)35+700，35+60035+500……如圖1。

圖1

一直到GPS的無線電調(diào)制解調(diào)器作業(yè)范圍邊界，再將參考站移到GPSE09點(diǎn)上，二個(gè)流動(dòng)站再測(cè)一次剛測(cè)過的點(diǎn)，如流動(dòng)站1再測(cè)…… 35+500，35+600，35+700 ，如圖2。

圖2

這樣同一個(gè)圖根點(diǎn)就由不同的參考站各測(cè)一次，即同一個(gè)圖根點(diǎn)測(cè)量記錄二次，流動(dòng)站由參考站GPSE08傳送數(shù)據(jù)并記錄一次，再由參考站GPSE09傳送數(shù)據(jù)并記錄一次。二次測(cè)量，取其平均值，使測(cè)量點(diǎn)位精度大大提高。

四．?dāng)?shù)據(jù)分析

參考站GPSE08部分觀測(cè)數(shù)據(jù)：

# 參 考 站#

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參考: GPSE08

WGS84 坐標(biāo):

X:-2332008.728 m緯度:22 38 11.33924 ?

Y: 5408387.019 m經(jīng)度: 113 19 29.71761 ?

Z: 2439617.321 m高程:10.000 m

平面坐標(biāo):

東:430602.142 m高度讀數(shù):1.500 m

北:2504491.087 m天線偏差:0.000 m

高程:0.000 m

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#基 線 #

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流動(dòng)站:35+500 日期 / 時(shí)間: 02-08-29 06:27:45 PM

坐標(biāo)質(zhì)量: 0.016 m

平面坐標(biāo):中誤差 基線分量:

東:431282.035 m0.008 m 東差:679.892 m

北:2504496.270 m0.008 m 北差: 5.183 m

orth. Hgt:-0.034 m0.024 m dHeight:-0.034 m

斜距:679.912 m0.008 m

高度讀數(shù):1.739 m天線偏差:0.000 m----------------------------------------------------------------------

流動(dòng)站:35+600 日期 / 時(shí)間: 02-08-29 06:30:04 PM

坐標(biāo)質(zhì)量: 0.017 m

平面坐標(biāo):中誤差 基線分量:

東:431379.634 m0.003 m 東差:777.491 m

北:2504482.494 m0.003 m 北差:-8.593 m

orth. Hgt:-0.023 m0.010 m dHeight:-0.023 m

斜距:777.539 m0.003 m

高度讀數(shù):1.739 m天線偏差:0.000 m

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流動(dòng)站:35+700 日期 / 時(shí)間: 02-08-29 06:31:56 PM

坐標(biāo)質(zhì)量: 0.019 m

平面坐標(biāo):中誤差 基線分量:

東:431477.814 m0.005 m 東差:875.671 m

北:2504463.974 m0.004 m 北差: -27.113 m

orth. Hgt:-0.286 m0.012 m dHeight:-0.286 m

斜距:876.091 m0.005 m

高度讀數(shù):1.739 m天線偏差:0.000 m

參考站GPSE09部分觀測(cè)數(shù)據(jù)：

# 參 考 站#

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參考: GPSE09

WGS84 坐標(biāo):

X:-2332228.638 m緯度:22 38 12.37449 ?

Y: 5408278.845 m經(jīng)度: 113 19 38.28970 ?

Z: 2439646.713 m高程:10.000 m

平面坐標(biāo):

東:430847.076 m高度讀數(shù):1.500 m

北:2504521.826 m天線偏差:0.000 m

高程:0.000 m

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# 基線 #

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流動(dòng)站:35+700 日期 / 時(shí)間: 02-08-30 03:34:30 PM

坐標(biāo)質(zhì)量: 0.017 m

平面坐標(biāo):中誤差 基線分量:

東:431477.817 m0.004 m 東差:630.742 m

北:2504463.976 m0.003 m 北差: -57.850 m

orth. Hgt:-0.229 m0.011 m dHeight:-0.229 m

斜距:633.389 m0.004 m

高度讀數(shù):1.739 m天線偏差:0.000 m

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流動(dòng)站:35+600 日期 / 時(shí)間: 02-08-30 03:36:02 PM

坐標(biāo)質(zhì)量: 0.018 m

平面坐標(biāo):中誤差 基線分量:

東:431379.648 m0.004 m 東差:532.573 m

北:2504482.483 m0.004 m 北差: -39.344 m

orth. Hgt: 0.024 m0.012 m dHeight: 0.024 m

斜距:534.024 m0.004 m

高度讀數(shù):1.739 m天線偏差:0.000 m

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流動(dòng)站:35+500 日期 / 時(shí)間: 02-08-30 03:37:27 PM

坐標(biāo)質(zhì)量: 0.018 m

平面坐標(biāo):中誤差 基線分量:

東:431282.050 m0.004 m 東差:434.974 m

北:2504496.281 m0.004 m 北差: -25.546 m

orth. Hgt:-0.012 m0.013 m dHeight:-0.012 m

斜距:435.724 m0.004 m

高度讀數(shù):1.739 m天線偏差:0.000 m

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同一樁位由不同參考站測(cè)量獲得的RTK結(jié)果較差：

從結(jié)果來看，RTK測(cè)量的點(diǎn)位精度在10< f ≤30之間占有絕對(duì)的比例，符合規(guī)范要求，可以達(dá)到厘米級(jí)精度，且各點(diǎn)位之間不存在誤差累積，完全可以進(jìn)行I級(jí)導(dǎo)線以下的控制測(cè)量, 碎部測(cè)量，數(shù)字化成圖，地質(zhì)鉆探放樣, 導(dǎo)航系統(tǒng)等方面的測(cè)量工作。

五．結(jié)論

GPSRTK作為一種測(cè)量手段，已經(jīng)被測(cè)量界廣為接受，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

作業(yè)效率高 在一般地形地勢(shì)下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測(cè)完5KM半徑的測(cè)區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量儀器的“搬站”次數(shù)，僅需一人操作，每個(gè)放樣點(diǎn)只需要停留1~2S，就可以完成作業(yè)。若用其進(jìn)行地形測(cè)量，每小組每天可以完成0.8~1.5KM2的地形圖測(cè)繪，其精度和效率是常規(guī)測(cè)量無法比擬的。

定位精度高，沒有誤差積累只要滿足RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)，RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級(jí)，且不存在誤差積累。

全天候作業(yè)RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿足光學(xué)通視，只需要滿足“電磁波通視和對(duì)空通視的要求”，因此，和傳統(tǒng)測(cè)量相比，RTK技術(shù)作業(yè)受限因素少，幾乎可以全天候作業(yè)。

RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高RTK可勝任各種測(cè)繪外業(yè)。流動(dòng)站配備高效手持操作手簿，內(nèi)置專業(yè)軟件可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。

因此，在圖根點(diǎn)密集，數(shù)量較多，測(cè)區(qū)建物或林區(qū)多，通視條件差，應(yīng)用RTK做控制時(shí)占絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，真正實(shí)現(xiàn)“走到哪里測(cè)到哪里”，大大減輕測(cè)量人員的體力勞動(dòng)，而且測(cè)量數(shù)據(jù)無需后處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄔曉光，黃北新，丁銳. GPS RTK 技術(shù)在城市測(cè)量中的應(yīng)用[J].城市勘測(cè).2004,1:46-48

[2]江金霞，江麗鈞. GPS–RTK 在測(cè)量中的應(yīng)用[J].華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào).2003，4（6：394-396）

[3]康紅星. GPS-RTK 技術(shù)在城市控制測(cè)量中的應(yīng)用[J].工程設(shè)計(jì)與建設(shè).2004,1(36):33-36.

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。