GPS RTK在城市管線圖根控制測量中的應用

【摘 要】本文簡要介紹了GPS RTK技術的基本原理和測量作業流程，以及通過這一方法進行圖根控制測量與傳統光電測距導線的比較，得出一些有益的結論。

【關鍵詞】 GPS RTK;圖根控制測量

GPS RTK application in city pipeline survey

Mu Dao-ming，Zhang Xue-li，Liu Qiong，Yang Lu-ming，Lu Dian-gang

(Henan Academy of geophycical and engineering exploration Zhenzhou Henan 450053)

【Abstract】Basic principle and work-flow of GPS RTK technique are introduced in this article，through compare the new and tradition technique.we will get something beneficial.

【Key words】GPS RTK;Mapping control survey

1. 前言

對于城市大面積的地下管線探測的測量來講，方便、快捷、準確的布設圖根控制至關重要。本文將介紹用RTK技術布設控制點的方法。地下管線測量有著其自身特點，由于地下管線埋設于地下，種類繁多，成帶狀分布，并且由于各種管線埋設的復雜性，因而管線測量一般距離較長，并且測點很多，外業三維坐標采集的工作量較大。再加上現在的城市建設日新月異，很多城市的基礎控制資料并不能滿足管線測量的要求，而利用常規的方法進行圖根控制點的加密，需要沿管線方向建立平面控制網和高程控制網，在中心城區，人流車流量大，嚴重影響通視。且施測時，施測小組需要3~4人，工作效率很低。也因為RTK技術在城市測量的局限性，如:衛星信號問題，數據傳輸問題，作業時段問題而不可能用于大面積的管線點采集。但是利用RTK建立圖根控制網則能把這些問題的影響降到最低。

2. GPS RTK的簡介及原理

2.1 GPS RTK簡介。

GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System的字頭縮寫詞NAVSTAR/GPS的簡稱，它的含義是利用導航衛星進行測時和測距，以構成全球定位系統。RTK(Realtime Kinematic)實時載波相位差分觀測值動態定位技術是一種集合了GPS動態定位技術和無線電通訊技術而發展起來的一種新型的定位技術。由于其靈活性方便和全天候的特性，為各方面的測繪的生產提供了巨大的幫助和方便。

2.2 定位原理:

(1) 在測區中部選擇一個已知坐標的控制點作為基準站，安置一臺GPS接收機，連續跟蹤所有可見衛星;并實時地將測量的載波相位觀測值、偽距觀測值、基準站坐標等用無線電傳送出去。

(2) 在流動站通過無線電接收基準站發射的信息，將載波相位觀測值實時進行差分處理，得到基準站和流動站坐標△X，△Y，△Z;坐標差加上基準站坐標得到流動站每個點WGS84坐標，通過坐標轉換參數轉換得 出流動站每個點的平面坐標x，y和海拔高h。這個過程稱作GPS RTK定位過程。

3. 利用RTK布設控制的優點

3.1 無需建立等級控制網。

傳統的光電測距導線對等級控制網的要求較高，需要點位分布均勻，遇到關鍵點的破壞、丟失會給測量工作帶來很大麻煩。RTK的作業模式進行控制網的布設時，不需要建立管線測量等級控制網，只需提供少量的已知點，然后與之聯測，求得GPS坐標(WGS-84)與當地坐標的轉換參數，將GPS測量成果轉換為當地城市坐標成果即可。對于建立有網絡RTK的城市，這一方法更顯簡便。

3.2 采集速度快。

傳統光電測距導線，考慮到受城市車流人流量對視線的影響，平均一站需要5~10分鐘 ，由于誤差導致返工不考慮在內。而采用常規的1+2配置的RTK作業模式，即一臺基準站，兩臺流動站，可以同時兩個測量小組進行控制網的布設，必要時還可采用1+3的配置，每一個測點2~3分鐘即可實時獲得滿足管線點測量的三維圖根坐標，工作效率大大提高。

3.3 內業處理簡便。

傳統光電測距導線，需要數據的錄入、計算、平差等等，非常繁瑣。用RTK技術則可以輕松獲得準確可靠的坐標成果。

3.4 操作簡單、設備輕便。

采用常規全站儀進行導線測量，設備沉重，需要3個人共同協作才能完成。搬站、轉站繁瑣，效率低。RTK技術的自動化程度高，常規配置，觀測人員主要是擺好基準站，然后進行流動站采集，對于建立GPS連續運行參考站的地方，就只要進行流動站的工作。其他觀測工作如衛星的捕獲、觀測幾率等均由儀器自動完成。目前RTK設備已實現一體機，體積小，重量輕，便于攜帶和操作，大大減輕了外業測量人員的勞動強度，采集時可一個人單獨作業，提高了工作效率。

4. RTK的作業流程和實施

4.1 外業踏勘、選點。

GPS測量觀測站之間不要求相互通視，網的圖形結構也比較靈活，這對與在城市道路上施工帶來很大方便。因此選點工作比常規控制測量的選點要簡便。在選點工作之前，應充分收集和了解有關測區的地理情況以及原有控制點的分布和標石完好情況。然后在地形圖上概略的描繪出GPS網的點位，擬定測設方案及現場需要落實的問題，制定外業測量指導書，然后實地踏勘和標定點位。選則點位在主要道路口及視線開闊的地方，點間距80~250米之間，與無線電發射臺距離不得小于200米，與高壓線的距離不得小于50米，從而避免磁場對衛星信號的干擾:且觀測站附近不應有大面積的水域等對電磁波反射(或吸收)強烈的物體，已減弱多路徑效應的影響。

4.2 參數設置。

在實施圖根點測量前，應設置相應的系統參數，如存儲設置、衛星設置、橢球設置、投影參數設置、校正參數、移動站天線高等。在實際作業時，根據測區大小與控制點的分布情況，聯測3個以上且分布均勻的等級控制點，求解測區坐標的轉換參數。

4.3 圖根控制測量。

數據采集前，首先要選擇合適的基準站，基準站的點位應選擇在便于安置接受設備和操作、視野開闊的地方。基準站的覆蓋范圍為10Km，應將基準站架設在測區的中央，同時要布設在相對較高的位置，以便獲得最大的數據通訊有效半徑。在選定的基準站上安置1臺GPS接收機作為基準站，其他接收機進行圖根控制點的采集。RTK測量時應選擇衛星較好時段和衛星數不少于4顆時進行作業，每次都獨立的測定兩次，對較差超限的進行重測。

將當天采集的數據在當天晚上及時的輸入到計算機中，并對外業記錄進行核對整理，為以后的內業處理提供成果。

5. 結論

通過使用GPS RTK對城市地下管線圖根控制測量的具體實踐，對其得出了如下結論:

(1)提高了作業效率，RTK技術在管線圖根控制測量中的使用，將給管線測量工作帶來很大的方便。完成一個圖根點的測量僅用2~3分鐘，并且多個移動站可以同時圍繞一個基準站進行全天候工作，作業條件要求低，不受控制點間通視條件的影響，大大提高了作業效率和工作質量，節約了人力物力和時間。

(2)在建立了城市GPS連續運行參考站和完成了似大地水準面精化得城市，由于網絡RTK可以在較大的工作范圍內，方便輕松的實現高精度的三維坐標采集，網絡RTK在管線測量中具有更加明顯的優勢。

參考文獻

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[文章編號]1619-2737(2010)06-07-122

[作者簡介]馬道鳴(1984-)，男，河南省淮濱縣人，2008年畢業于武漢大學，助理工程師，主要在野外一線從事測繪工作。