工程測(cè)量應(yīng)用GPSRTK技術(shù)的分析

李志菁

引言

研究表明，在工程測(cè)量中應(yīng)用GPSRTK技術(shù)，可有效提升工程測(cè)量的精度和效率，而且受到外界因素的影響比較小，符合新時(shí)期工程測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。但我國(guó)對(duì)此方面的研究有待進(jìn)一步深入，因此，本文基于理論實(shí)踐，對(duì)工程測(cè)量應(yīng)用GPSRTK技術(shù)做了如下分析。

1 GPSRTK技術(shù)的工作原理

自從GPS被研發(fā)出來(lái)以后，就被廣泛應(yīng)用在工程測(cè)量中，大大提高了工程測(cè)量的準(zhǔn)確性和質(zhì)量，而通過(guò)RTK則能實(shí)現(xiàn)對(duì)規(guī)定坐標(biāo)系三維坐標(biāo)的動(dòng)態(tài)化測(cè)量。而載波相位觀測(cè)值是GPSRTK技術(shù)被廣泛應(yīng)用的重中之重，比如：RTK技術(shù)就是一種基于載波相位觀測(cè)值上的現(xiàn)代化檢測(cè)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)工程的厘米級(jí)測(cè)量。而如果在靜態(tài)相定位測(cè)量中融入GPSRTK技術(shù)可進(jìn)一步提高工程測(cè)量的精確性和測(cè)量的效率，具體流程如圖1所示。

圖1 GPSRTK技術(shù)工作流程圖

GPSRTK技術(shù)由接收機(jī)、流動(dòng)站、基準(zhǔn)站等多個(gè)系統(tǒng)共同組成，其工作的主要原理是：先選擇優(yōu)良的點(diǎn)位作為測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)，然后把基站裝設(shè)在基準(zhǔn)站上，再利用衛(wèi)星技術(shù)進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)和測(cè)量到的坐標(biāo)信息傳輸?shù)搅鲃?dòng)站上，最后通過(guò)相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，就可以獲取流動(dòng)站相對(duì)應(yīng)的三維坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)工程測(cè)量[1]。

2 在工程測(cè)量中應(yīng)用GPSRTK技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

大量應(yīng)用實(shí)例表明，在工程測(cè)量中應(yīng)用GPSRTK技術(shù)和傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，其主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

2.1 測(cè)量時(shí)間短

自從進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)衛(wèi)星技術(shù)快速發(fā)展，為GPS技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，而基于GPS的RTK技術(shù)測(cè)量，大大縮短的測(cè)量時(shí)間。研究表明，在工程測(cè)量中應(yīng)用靜態(tài)定位模式，最長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間不會(huì)超過(guò)20min，而基于動(dòng)態(tài)化的測(cè)量模式往往只需要幾秒就可以得出測(cè)量結(jié)果。

2.2 測(cè)量精度比較高

測(cè)量精度比較高是GPSRTK技術(shù)被廣泛應(yīng)用在工程測(cè)量中的主要優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用實(shí)例表明，GPSRTK技術(shù)測(cè)量的精度明顯大于傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)計(jì)，比如：對(duì)于基線在20～50km的工程測(cè)量，定位精度可以精確到1×10-6，當(dāng)測(cè)量工程的基線范圍大于超過(guò)1000km時(shí)，定位精度可以精確到1×10-8。

2.3 測(cè)站之間無(wú)需通視

調(diào)查研究表明，傳統(tǒng)手工測(cè)量方式、方法需要測(cè)量站之間相互通視，才能完成測(cè)量任務(wù)，但如果應(yīng)用GPSRTK技術(shù)，則不會(huì)受到無(wú)法通視的限制，可以根據(jù)實(shí)際需求，來(lái)對(duì)工程進(jìn)行全方位定位。

2.4 設(shè)備操作比較簡(jiǎn)單

GPSRTK技術(shù)基本上可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)，而且檢測(cè)的設(shè)備更加趨近于智能化的，主要輸入相應(yīng)的程序和參數(shù)，就可以進(jìn)行工程測(cè)量，而接收機(jī)則可以自動(dòng)觀測(cè)和記錄。即使是從來(lái)沒(méi)有碰觸過(guò)GPSRTK檢測(cè)設(shè)備設(shè)備的人員，通過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)后，就可以熟練掌握GPSRTK技術(shù)的操作要點(diǎn)[2]。而GPSRTK技術(shù)在工程測(cè)量中應(yīng)用時(shí)，不會(huì)受到時(shí)間等因素的限制，可實(shí)現(xiàn)全天候測(cè)量，主要原因是我國(guó)GPS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全覆蓋，因此，可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，這一點(diǎn)也是廣大測(cè)量單位對(duì)GPSRTK技術(shù)青睞有加的主要原因。

3 GPSRTK技術(shù)在工程測(cè)量中的具體應(yīng)用

3.1 GPSRTK技術(shù)的測(cè)量模式

就目前我國(guó)GPSRTK技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀而言，根據(jù)結(jié)構(gòu)和形式的不同，分為兩大類：

（1）靜態(tài)定位模式，指的是在具體測(cè)量中，要求各個(gè)流動(dòng)站的接收機(jī)都進(jìn)行靜止觀察，簡(jiǎn)而言之，就是流動(dòng)站既負(fù)責(zé)接收基站的數(shù)據(jù)，也分負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星觀察數(shù)據(jù)。然后在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，來(lái)解算三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，如果解算數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，而且滿足工程測(cè)量精度的需求，就可以宣布測(cè)量結(jié)束。靜態(tài)定位模式主要應(yīng)用在工程控制測(cè)量中，隨著我國(guó)GPSRTK技術(shù)持續(xù)穩(wěn)定性的發(fā)展，各項(xiàng)技術(shù)愈發(fā)完善，完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)全站儀就檢測(cè)工作[3]。

（2）動(dòng)態(tài)定位模型，需要在進(jìn)行工程測(cè)量前，在某一控制點(diǎn)上靜止觀測(cè)一段時(shí)間，時(shí)間視儀器可能持續(xù)數(shù)分鐘，也可以持續(xù)數(shù)秒，此階段被稱之為初始化階段。當(dāng)初始化完成后，流動(dòng)站可以按照之前的采樣間隔設(shè)定來(lái)進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)，然后再結(jié)合基準(zhǔn)站就可以進(jìn)行觀測(cè)數(shù)據(jù)同步，通過(guò)相應(yīng)的解算就可以算出采樣點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)位置。

3.2 GPSRTK技術(shù)在施工放樣中的應(yīng)用

工程放樣是工程測(cè)量主要分支，通過(guò)特定的儀器把人為設(shè)計(jì)的點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)中清晰標(biāo)出，工程放樣的方法比較多，包括：經(jīng)緯儀交會(huì)放樣測(cè)量、全站儀放樣測(cè)量等。通過(guò)此種方法獲取位置時(shí)，主要是根據(jù)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行合理調(diào)整目標(biāo)，其工作效率比較低。如果應(yīng)用GPSRTK技術(shù)進(jìn)行放樣測(cè)量，則可以相應(yīng)的軟件把放樣點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確編輯，然后把相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)紾PS手薄上，可以為野外操作提供更加便利的條件。而且GPS RTK技術(shù)還能動(dòng)態(tài)解算天線所對(duì)應(yīng)的具體位置，并且和待放樣的坐標(biāo)進(jìn)行的對(duì)比，就可以得到相應(yīng)的坐標(biāo)差異，就可以提升放樣的真實(shí)性[4]。

3.3 GPSRTK技術(shù)在水下測(cè)量中的應(yīng)用

傳統(tǒng)水下測(cè)量方式為：派遣3～5名人員進(jìn)行照看水位，全方位負(fù)責(zé)驗(yàn)潮工作，但在具體測(cè)量時(shí)，水面產(chǎn)生的波浪會(huì)對(duì)水下測(cè)量工作造成嚴(yán)重干擾，不利于測(cè)量精度的提高。而GPSRTK技術(shù)則可以有效解決此類問(wèn)題，利用GPS技術(shù)和RTK技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)三維定位，大大提高了水下測(cè)量的精度，而且測(cè)量的速度也比較快，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)驗(yàn)潮測(cè)量，同時(shí)也不會(huì)受到波浪的影響，既能有效提升測(cè)量的精度和效率，還能節(jié)約人力資源，一舉多得。

3.4 GPSRTK技術(shù)在控制測(cè)量活動(dòng)中應(yīng)用

常規(guī)測(cè)量的方法包括：整體控制測(cè)量和局部加密控制測(cè)量?jī)煞N，在應(yīng)用整體控制測(cè)量時(shí)，要充分考慮后期的加密工作，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，難以滿足現(xiàn)代化測(cè)量對(duì)效率和準(zhǔn)確性的要求[5]。而通過(guò)GPSRTK技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量時(shí)，在控制測(cè)量時(shí)并不需要考慮通視方向點(diǎn)，也不用進(jìn)行任何的加密處理。主要把移動(dòng)站設(shè)置到需要控制的點(diǎn)中，就可以獲得相應(yīng)的坐標(biāo)，大大提高了控制測(cè)量活動(dòng)的工作效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合理論實(shí)踐，深入分析了工程測(cè)量應(yīng)用GPSRTK技術(shù)的應(yīng)用，分析結(jié)果表明，和傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，GPSRTK技術(shù)具有精度高、效率高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，深受工程測(cè)量單位的青睞。既能進(jìn)一步優(yōu)化測(cè)量工作，還能降低工程測(cè)量的勞動(dòng)強(qiáng)度?；贕PSRTK技術(shù)獲取的坐標(biāo)數(shù)據(jù)構(gòu)建的電子文件，也比較方便保存和攜帶。大量應(yīng)用實(shí)例表明，在工程測(cè)量中應(yīng)用GPSRTK技術(shù)，符合我國(guó)目前工程測(cè)量發(fā)展的實(shí)際要求和標(biāo)準(zhǔn)，值得大范圍推廣應(yīng)用。