关于GPS RTK在施工测量中的应用及质量控制

关于GPS RTK在施工测量中的应用及质量控制

郭智

摘要：GPS RTK技术是以载波观测值为基础的一种动态定位技术，它可以提供测量点在任意坐标系下的三维坐标值，精度可以达到厘米级，RTK在野外测量时具有省时、省力、快速、灵活的特点，能在很大程度上提高工作效率。本文从GPS RTK技术介绍入手，分析了GPS RTK技术的优缺点，并就其影响测量质量的因素做了探讨，相应的提出一些质量控制的措施，对工程技术人员有一定的借鉴作用。

关键词：GPS RTK 工程测量 质量控制

GPS是美国开发的全球定位系统的简称，可以在陆、海、空进行全方位的三维定位以及导航，是新一代的卫星导航地定位系统；目前，这一技术被广泛的应用到测绘上，表现出高效益、自动化、高精度以及全天候等特点；GPS RTK技术是以载波观测值为基础的一种动态定位技术，它可以提供测量点在任意坐标系下的三维坐标值，精度可以达到厘米级，RTK在野外测量时具有省时、省力、快速、灵活的特点，能在很大程度上提高工作效率。

1 GPS RTK技术的介绍

RTK技术是实时动态级数的简称，也可以称作载波相位差分技术，它可以对两个测站载波相位观测量进行实时处理；首先进行起始相位整周模糊度求解，之后对其进行差分处理，这时要求位于基准站的GPS接收机可以实时的将已知点的数据以及观测精度传给相应的接受机，再者之后流动站就可以对整周的模糊度进行快速的求解，通过4颗以上的卫星观测，就可以以厘米级的精度测算出流动站的位置。

1.1 GPS RTK技术的原理

GPS RTK系统的组成主要包括RTK信号接收系统、数据实时处理系统以及数据实时传输系统；RTK技术使用的是相位差分的GPS，是先将改正数通过基准站发出，流动站将其成功接收后改正相应的测量结果，进而达到准确定位的目的；RTK技术的工作原理是现在基准站安放一台接收机，流动站上安装一台或者几台接收机，流动站和基准站就在同一时间接收由同一个GPS卫星发射出来的信号，将已知的信息与基准站获得的观测值进行对比，进而获得GPS差分的改正后的数值，之后这个改正值会通过无限电台传到流动站上，由流动站对GPS观测值进行精化，最后得到准确的流动站的位置坐标，这里的流动站可以是静止的，也可以是运动的。

1.2 GPS RTK技术的作业方法

GPS RTK技术的作业方法主要为无转换法和键入参数法两种；无转换法是直接使用设置在流动站和基准站上的接收机来接收WGS-84坐标，之后将地方坐标与观测获得的WGS-84坐标使用一定的数学模型进行转换；这种作业方法并不要求基准站设置在坐标已知的点上，可以在地势较高的如开拓地、土包、房顶等地方放置GPS RTK的接收机，并将其作为一个基准站；当使用不同的转换方法时，所需要的提前观测的已知点的数目也就不同。

键入参数法是先将地方坐标和通过静态观测获得的WGS-84坐标键入手薄上再进行转换；使用这种方法，基准站必须设置在坐标已知的点上，为了检核的需要，可以在条件允许的情况下测定几个已知点，也可以不必对其他已知点进行观测；进行测量时，可以通过设置一台GPS接收机来建立一个基准站，并且将如基准站的坐标转换参数、高程、坐标等必要的数据输入到控制手薄上，流动站可以由一台或者几台GPS接收机构成；流动站和基准站同时接受GPS卫星发射出来的信号，基准站通过基准站电台将所获得的信号传递给流动站，流动站将基准站传过来的信号与从卫星上接收的信号进行实时平差及差分处理，进而获得本站高程、坐标以及精度等实时指标，并将预测精度与实测精度指标进行对比，若实测精度与预测精度之间的差值小于限值，这时手薄就会提示测量人员是否接受该数值，选择接收后手薄就会存储测量得到的精度、高程以及坐标等数据。

2 GPS RTK技术的特点

GPS RTK技术几乎全部保留了经典GPS所拥有的功能，如快速静态测量、静态测量等，所获得的观测数据也可以采用后处理的办法进行；传统的GPS技术测量时，对数据不能进行实时传递，需要全站仪配合才能进行测绘放样工作，GPS RTK技术不仅可以直接进行放样测量，而且其测量的精度可达到厘米级；GPS RTK技术可以做到迅速动态定位，若在测量中由于障碍物原因而出现失锁时，可以通过重新连接GPS卫星，并在几分钟之内进行初始化，进而可以重新测量；RTK技术的使用没有时间和地点的限制，只要是能收到GPS信号的地方均可使用；在使用GPS RTK技术进行测量时，可以采用1+N或1+1的方式进行，各基准站和流动站可以独立进行作业，显著的提高了测量的效率；GPS RTK技术的优点是在进行现场测量时，不仅可以确定定位的精度，而且也能实时把握定位的结果，相对于其他测量方法，测量的精度非常均匀，显著的提高了测量的工作效率。

3 GPS RTK技术应用实例

本测量实例使用的是“灵锐86”型双频GPS动态接收机，该接收机的所标示的精度为10mm+5ppm，测量时选用3个以上均匀分布的、具有水准高程的，并且在GPS RTK所允许测量范围内的四等GPS点作为测量所需的公共点，选用七个参数，进而实现由WGS-84坐标系向地方坐标系的转换，其他已知点被用来进行检核。

本文所用的测量实例位于海南省江边县的南部，测绘比例尺为1:1000的地形图，需要进行测绘的面积为18.36km2，该地区主要是平地、居民地，平均海拔为3.5m，高差最大处为18m，实例区附近已经存在四等GPS点，所用的坐标系统为海南地区的平面坐标系，以1985国家的高程基准作为高程。GPS RTK分为差分法和修正法两种，修正法是通过把载波相位的修正量传动到流动站，进而将载波相位进行改正，之后求解出具体的坐标；差分方法是将由基准站采集到的载波相位，通过一定的途径传到流动站，之后使用差分的方法求解出坐标；修正法只是类似的RTK技术，而差分法才是正规的RTK技术。在已有的四等GPS点下根据需要布设一级导线网，使用静态GPS进行测定，所用的高程网是以测区附近的四等水准点为基准，使用附合导线法进行册来那个，有56个E级GPS点被布设。

本地区使用GPS RTK技术一共检测了31点一级导线点，使用控制点E001，E028，E008，IV04进行建模，计算完转换参数后，用点E015、E003进行检查，要求高程的值控制在±1.5cm，平面坐标的差值要控制在±1.0cm，精度方面完全满足GPS RTK技术对采点的要求，RTK技术可以代替图根控制测量以及地形控制测量。

4 GPS RTK技术的质量控制

在使用GPS RTK技术进行测绘时，发现影响测绘精度的因素有以下几点：①使用坐标转换参数的精确度。在进行坐标转换参数的求解时，需要三个以上的已知公共点方可，它的精度不仅和测区内所选择的公共点的数量以及位置有关，而且与所用已知点自身的精度有关；②测绘作业的环境。从RKT技术的工作原理上可以看出，若基准站的坐标精度不高，就会导致流动站获得的坐标带上系统偏差，所以在选择基准站坐标时必须选择精度高的；③人为因素的影响。在使用GPS RTK技术进行测绘时，测量人员的对仪器的熟练程度直接影响到测绘结果的精度；在实际测绘作业时，若在屏幕未显示出固定解时就记录相关的数据，这就会使测设点的精度过低，严重时可能导致测绘错误；若接收机的天线在使用时未保持垂直，所得到的测设结果就不可以使用，使得测设点的坐标精度由于人的缘故而降低。

5 结语

目前，GPS RTK技术被广泛的运用于测绘中，其测量的精度不仅能够满足国家相关规范规程的要求，在实际工程应用中不仅可以节省人力物力，而且可以提高测绘的工作效率，因而值得推广使用。

参考文献：

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