GPS RTK用于圖根控制的研究

李靜

【摘 要】GPS即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，自問世以來，作為測量定位新技術，廣泛應用于陸?？疹I域的導航和為測量，在大地測量及工程測量應用領域中產(chǎn)生了前所未有的影響，該系統(tǒng)可以在全球范圍內(nèi)全天候地為地面目標提供信息，從而確定該目標在地面上的精確位置、速度、運行方面等參數(shù)。隨著GPS技術的不斷發(fā)展，其應用已遍及各種測量領域，特別是GPS實時動態(tài)插分RTK技術的迅速發(fā)展和完善，在常規(guī)測量領域里越來越得到廣泛的應用。

【關鍵詞】定位系統(tǒng) 工程測量 作業(yè)效率

一、GPSRTK技術簡介

GPSRTK技術是以載波相位測量與數(shù)據(jù)傳輸技術相結合 的以載波相位測量為依據(jù)的實時動態(tài)差分GPS測量技術。 GPSRTK測量系統(tǒng)主要有GPS接收設備、無線電數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及支持實時動態(tài)差分的軟件系統(tǒng)3個部分組成。具體測量過程為：在合適的參考點上設置好基準站，基準站連續(xù)接收到GPS衛(wèi)星信號，并將基準站坐標及觀測數(shù)據(jù)通過電臺實時地發(fā)送給已設置好的流動站用戶，一臺或多臺流動站接收機在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，亦接收基準站傳輸來的數(shù)據(jù)，由軟件系統(tǒng)根據(jù)GPS相對定位的原理進行差分及平差處理，實時解算并顯示出流動站的三維坐標及精度，從而可以進行測量工作。

二、GPS RTK原理

RTK又稱載波相位動態(tài)實時差分，是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術，主要由兩部分組成，即基準站和流動站?；鶞收具B續(xù)把觀測到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)射出去，流動站實時差分處理基準站和流動站的載波相位觀測值，獲取所在點的坐標、高程和精度指標。能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，并達到厘米級精度。觀測時將一臺GPS接收機安裝在已知點上對GPS衛(wèi)星進行觀測，同時將一些必要的數(shù)據(jù)如基準站的坐標、高程、坐標轉換參數(shù)、水準面擬合參數(shù)、預設精度指標等輸入控制手簿。將采集的的載波相位觀測量調制到基準站電臺的載波上，再通過基準站電臺發(fā)射出去。另一臺接收機置于流動站，流動站在對GPS衛(wèi)星進行觀測并采集載波相位觀測量的同時，也通過流動站電臺接收由基準站電臺發(fā)射的信號，經(jīng)解調得到基準站的載波相位觀測量。流動站的GPS接收機再利用OTF技術由基準站的載波相位觀測量和流動站的載波相位觀測量來求解整周模糊度，最后求出厘米級精度流動站的位置。并隨時將實測精度與預設精度指標比較，一旦實測精度達到預設精度，實施記錄，本站測量結束?？梢娺@種測量方法的關鍵是求解起始的整周模糊度即初始化，并能始終保持。因此RTK測量除要求有足夠數(shù)量的衛(wèi)星和衛(wèi)星具有較好的幾何分布外，還要求基準站與流動站間的數(shù)據(jù)通訊必須良好。

三、GPSRTK技術應用現(xiàn)狀

1.與靜態(tài)GPS的比較。

現(xiàn)今靜態(tài)GPS越來越多地應用于高精度控制網(wǎng)的建立方面，采用相位差分可以達到厘米甚至毫米級精度，然而眾所周知，靜態(tài)定位由于數(shù)據(jù)處理滯后，所以無法實時解算出定位結果，也就無法對觀測數(shù)據(jù)進行實時檢核，在實際工作中可能需要返工來重測由于粗差造成的不合格觀測成果。解決這一問題的主要方法就是延長觀測時間來保證測量數(shù)據(jù)的可靠性，這樣一來就降低了靜態(tài)GPS測量的工作效率。而動態(tài)RTK通過實時處理即能達到厘米級精度，用戶可以實時監(jiān)測待測點的數(shù)據(jù)觀測質量和基線解算結果的收斂情況，根據(jù)待測點的精度指標，確定觀測時間，從而減少冗余觀測，提高工作效率。

2.與常規(guī)測量方法的比較。

（1）操作簡便，數(shù)據(jù)處理能力強。常規(guī)的水準儀、經(jīng)緯儀進行測量時，都要用筆進行現(xiàn)場的記錄，并進行數(shù)據(jù)的限差計算。RTK測量只要事先設定限差就可以對數(shù)據(jù)自動的進行取舍和記錄。測量結果可以直接導入計算機，不需人工輸入。

（2）作業(yè)效率高，使用人員少。常規(guī)的水準儀、經(jīng)緯儀和全 站儀等測量儀器，在進行測量時均需要經(jīng)常地搬站，而且完成一項任務通常需要3、4個人一起工作。GPSRTK技術在一般情況下，僅需一人操作，幾秒鐘就可取得坐標值。在平坦地區(qū)，一次可測完半徑為3.5～7km的測區(qū)范圍。在山區(qū)時，可加設中轉站，降低了搬站次數(shù)，提高了工作效率。

（3）與傳統(tǒng)測量比較，作業(yè)條件要求減少。傳統(tǒng)的常規(guī)測量 需要觀測點間通視，并且還要在白天等有利的觀測條件時觀測等；而RTK受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素影響和限制小，適于全天候作業(yè)等。

（4）作業(yè)自動化、集成化程度高、適用范圍廣。常規(guī)測量儀器只能在某種工程中適用，而RTK以其獨有的特點，在地形測繪、工程放樣等方面均可獨立完成。

（5）定位精度高，數(shù)據(jù)可靠，沒有誤差積累。常規(guī)測量方法的作業(yè)中，路線往往都是連續(xù)的，誤差很容易一站一站的積累下去。RTK測量的是獨立的點位，測量點之間不存在聯(lián)系，因此誤差不會積累。常規(guī)測量中人的操作占主導地位，難免會出現(xiàn)較大的偏差。而RTK測量是自動進行的，過程中不需人為的讀數(shù)等操作，所以測量數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定和可靠。

四、GPSRTK技術存在的不足

（1）需要多塊大容量存電電池、電瓶才能保證連續(xù)作業(yè)，在電力供應缺乏或偏遠作業(yè)區(qū)受到限制。

（2）RTK作業(yè)模式要求高程的轉換必須精確，但我國現(xiàn)有的高程異常圖在有些地區(qū)，尤其是山區(qū)，存在較大誤差，這就使得將GPS大地高程轉換至海拔高程的工作變得相當困難，精度也不均勻。所以測量設施一定要盡量的完備，比如采用簡易支架固定對中桿等，在量取天線高時也要做到盡量的準確。

（3）RTK的平面精度已經(jīng)能夠滿足較高的要求，然而其高 程測量精度還是不能滿足高精度的測量需要。當我們要做精度比較高、任務量大的測量任務時，我們可以考慮同時采用RTK和水準儀作業(yè)，在進行RTK定位的同時，采用水準測量獲取高程成果。endprint