淺談GPS RTK定位技術(shù)在市政工程測(cè)量中的應(yīng)用

唐榮耀（南京潤(rùn)華市政建設(shè)有限公司,南京 210000）

淺談GPS RTK定位技術(shù)在市政工程測(cè)量中的應(yīng)用

唐榮耀
（南京潤(rùn)華市政建設(shè)有限公司,南京 210000）

國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展離不開市政建設(shè)，目前市政工程測(cè)量已采用了全新的儀器和先進(jìn)技術(shù)，改善了傳統(tǒng)測(cè)量中作業(yè)強(qiáng)度大、作業(yè)條件差等造成的低效工作情況。RTK技術(shù)正是目前市政工程測(cè)量中較多使用的一種新型技術(shù)，本文簡(jiǎn)要論述了GPSRTK定位技術(shù)的基本原理、優(yōu)缺點(diǎn)，淺談RTK技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用。

GPSRTK；市政工程測(cè)量；基本原理；優(yōu)缺點(diǎn)；精度

1　引言

GPSRTK是一種實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)GPS測(cè)量技術(shù)。隨著全球定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)的快速發(fā)展，RTK(RealTimeKinematic)測(cè)量技術(shù)也日益成熟，而且在工程建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛。我公司于2012年引進(jìn)了TRIMBLE5800RTK儀器，先后完成了多項(xiàng)市政工程測(cè)量項(xiàng)目，保證了施工精度并極大提高了工作效率，現(xiàn)簡(jiǎn)單介紹GPSRTK技術(shù)原理及實(shí)際應(yīng)用情況。

2 　GPS RTK技術(shù)的基本原理

RTK測(cè)量技術(shù)是一種動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的測(cè)量技術(shù)，主要以載波相位測(cè)量為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)與載波相位測(cè)量的互相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)GPS測(cè)量，這是GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑式標(biāo)志，RTK測(cè)量技術(shù)主要由數(shù)據(jù)鏈、基準(zhǔn)站接收機(jī)和流動(dòng)站接收機(jī)組成。

RTK技術(shù)的工作原理：通過在基準(zhǔn)站上安裝GPS接收機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)性的衛(wèi)星觀測(cè)，同時(shí)記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)及觀測(cè)站信息，通過無線電傳輸設(shè)備，將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)搅鲃?dòng)站，流動(dòng)站的GPS在接收到衛(wèi)星信號(hào)的過程中，可以通過無線設(shè)備接收基準(zhǔn)站所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，再根據(jù)相對(duì)定位原理，計(jì)算出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)及地理精度。

3　 GPS RTK技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

市政工程測(cè)量具有狹長(zhǎng)帶狀的特點(diǎn)，如果全部使用靜態(tài)GPS進(jìn)行測(cè)量，這樣會(huì)使得工作難度成倍增加，而且也很難滿足進(jìn)度的要求。目前由于土地稀缺等原因造成了業(yè)主和設(shè)計(jì)單位對(duì)地形圖測(cè)量的精度要求大大增加，只有RTK技術(shù)能夠較好的解決以上問題。使用RTK進(jìn)行測(cè)量，其過程不需要通視，測(cè)量2～3s，點(diǎn)位精度可以達(dá)到1～3cm。這是很多常規(guī)測(cè)量?jī)x器都無法實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)它還能夠完成地形圖測(cè)繪、圖根控制等工作，其優(yōu)點(diǎn)可以體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）作業(yè)效率高。傳統(tǒng)的測(cè)量往往需要較多的控制點(diǎn)和儀器，因此不可避免會(huì)出現(xiàn)多次的“搬站”，而RTK設(shè)站一次可以完成半徑達(dá)到4km的測(cè)區(qū)，通過電磁波環(huán)境數(shù)秒就能夠測(cè)出坐標(biāo)，作業(yè)效率極高。不僅如此，應(yīng)用RTK技術(shù)還節(jié)約了外業(yè)費(fèi)用，避免了返工現(xiàn)象，極好的提高了勞動(dòng)效率。（2）精度高、無誤差積累。RTK技術(shù)測(cè)量的數(shù)據(jù)具有很好的可靠性，只要RTK的工作條件得到保障，它能夠使得平面和高程精度都降到厘米級(jí)別，無誤差積累，確保了數(shù)據(jù)的安全可靠，這是常規(guī)測(cè)量絕對(duì)無法比擬的。（3）作業(yè)條件要求低。傳統(tǒng)的測(cè)量對(duì)作業(yè)條件有著較高的要求，不僅受到季節(jié)、氣候的干擾，同時(shí)也受到地形、地貌的影響，如果地物障礙校對(duì)，那么就很慢進(jìn)行通視，工作開展非常不利。而RTK技術(shù)的作業(yè)條件要求很低，甚至不需要保持通視，只需要滿足“電磁波通視”即可進(jìn)行高精度定位。（4）作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高。動(dòng)站利用內(nèi)裝式軟件進(jìn)行系統(tǒng)控制即可，甚至不需要人員干預(yù)就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)繪測(cè)，能夠大量減少輔助測(cè)量，減少誤差，保證作業(yè)精度。（5）處理數(shù)據(jù)能力強(qiáng)。RTK技術(shù)的應(yīng)用同時(shí)也表現(xiàn)在其數(shù)據(jù)處理上，只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)站，就能夠?qū)崟r(shí)顯示測(cè)量結(jié)果或進(jìn)行坐標(biāo)放樣，數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換、輸出等能力強(qiáng)，還能夠與其他測(cè)量?jī)x器進(jìn)行通信，功能十分強(qiáng)大。

RTK作為一種先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，在市政工程測(cè)量中有著廣泛應(yīng)用，但是它也有其自身的局限性:1）衛(wèi)星信號(hào)問題。RTK和靜態(tài)GPS一樣都會(huì)受到衛(wèi)星信號(hào)的影響，在初始化過程中RTK需要5顆以上的衛(wèi)星，在高樓密集的地區(qū)，或者衛(wèi)星接收不好的地區(qū)，容易導(dǎo)致無法初始化的情況，這樣則難以得出固定的計(jì)算結(jié)果。2）數(shù)據(jù)傳送問題。RTK測(cè)量能否成功，關(guān)鍵是看其是否能夠可靠的、連續(xù)的接收基準(zhǔn)站所傳輸?shù)男盘?hào)，在城市區(qū)域，由于高樓大廈較多，再加上其他無線電波會(huì)對(duì)其產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致流動(dòng)站會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)接收不到信號(hào)的情況，由此使得RTK作業(yè)無法持續(xù)進(jìn)行。3）距離問題。電臺(tái)功率對(duì)于基準(zhǔn)站及流動(dòng)站之間的距離有重要影響，如果這兩者之間的距離增加，會(huì)導(dǎo)致RTK的測(cè)量精度出現(xiàn)降低的情況，如1cm×10-6s的標(biāo)準(zhǔn)精度，如果測(cè)量距離為10km，則會(huì)導(dǎo)致RTK測(cè)量精度降低2cm，因此，在實(shí)際作業(yè)過程中，對(duì)于流動(dòng)站與基準(zhǔn)站之間的距離應(yīng)有一定限制。

4　RTK測(cè)量成果的質(zhì)量控制

雖然RTK技術(shù)在市政工程測(cè)量中并不是準(zhǔn)確無誤的，仍然還有較多的不足，與GPS靜態(tài)測(cè)量相比，RTK測(cè)量甚至更容易出錯(cuò)。但是只要我們根據(jù)不同情況采取不同的措施，對(duì)RTK技術(shù)進(jìn)行多方面控制，那么RTK技術(shù)是能夠很高的為市政工程測(cè)量服務(wù)的。

（1）把基準(zhǔn)站布設(shè)在測(cè)區(qū)中央的最高點(diǎn)上，這樣能夠有效的減少誤差。（2）選擇質(zhì)量較好的機(jī)種，選用初始化能力強(qiáng)、所需時(shí)間短的RTK機(jī)型。這樣能夠提高測(cè)量的精度和穩(wěn)定性。（3）在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，最好避開中午，利用良好的時(shí)段分開測(cè)量。（4）可以利用靜態(tài)GPS等技術(shù)多設(shè)一些控制點(diǎn)作為檢核點(diǎn)，每次進(jìn)行初始后，都先進(jìn)行1～2個(gè)已測(cè)過的RTK重測(cè)，等確認(rèn)之后在進(jìn)行其他測(cè)量。（5）在觀測(cè)區(qū)可以建立2個(gè)以上的基準(zhǔn)站，對(duì)于每個(gè)基準(zhǔn)站，都應(yīng)用不同的頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，這樣，流動(dòng)站可以根據(jù)變頻開關(guān)，對(duì)每個(gè)基準(zhǔn)站所發(fā)射的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有選擇的接收，由此得出不同的解算結(jié)果，這樣可以避免粗差產(chǎn)生并且可以對(duì)結(jié)果進(jìn)行平差。

5　結(jié)束語

通過以上論述我們可以看到，GPSRTK技術(shù)在市政工程測(cè)量中的應(yīng)用可以說是一次測(cè)量新型變革，為工程測(cè)量質(zhì)量提供了有利的保障，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。隨著相關(guān)技術(shù)軟件的不斷發(fā)展改進(jìn)，RTK技術(shù)在工程測(cè)量中有著更加廣闊的應(yīng)用前景。

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