GPS-RTK技術在工礦測繪中的應用

開灤(集團) 荊各莊礦業分公司 郝小軍

GPS-RTK技術在工礦測繪中的應用

開灤(集團) 荊各莊礦業分公司 郝小軍

GPS–RTK定位技術是基于載波相位觀測值的實時動態定位技術，它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。GPS–RTK技術的關鍵在于數據處理技術和數據傳輸技術。

一、GPS-RTK技術概述

GPS–RTK測量系統是GPS測量技術的空間部分、控制部分、用戶設備部分技術的結合，廣泛應用于各種控制測量中。GPS–RTK測量技術采用衛星和用戶接收機進行載波相位觀測，通過偽距差分進行實時差分數據傳輸，其觀測實施方法是在已有的控制點上架設1臺GPS接收機（基準站），對所接收到的GPS衛星信號進行連續觀測并將其觀測數據通過內設電臺無線傳輸到用戶觀測站（流動站）；流動站GPS接收機在接收到衛星信號的同時，通過內設電臺接收到基準站傳輸的數據，然后根據相位差分定位原理，實時地解算出流動站測量點的三維坐標。RTK測量系統由GPS接收機設備、數據傳輸設備和軟件處理系統3部分組成。

二、GPS-RTK技術的應用

1.控制測量。導線測量等常規控制測量對測量環境要求較高，如點間通視、控制點合理布設等，且觀測次數較多，對儀器設備的要求也較高，而且易受天氣影響，內業數據處理工作量大，返工率也較高。而GPS靜態測量在施測技術上就與常規的控制測量不同，它只需同時接收4顆以上衛星發射的載波信號就可以完成觀測，且不用測點之間通視，控制點可隨意布設，GPS接收機使用起來十分方便，觀測受天氣影響較小，可實現全天候觀測，且具有內業數據處理便捷、數據處理結果精度較高的特點。

2.控點測量。野外施測條件變化不定，測量工序隨測量工程要求經常發生變化，用常規的測量儀器及方法會消耗大量的工時和人力，經濟效益不高。采用GPS–RTK測量技術，只需在已知的控制點上分別架設1臺GPS基準站，使用1臺或2臺流動站GPS與基準站電臺連接，就可實現坐標測量。對于離已知控制點較遠的施測地點，當其超出基準站電臺信號輻射范圍時，可采用隨意架設主站的方法消除距離限制。從上述兩種測量方法的比較不難看出GPS–RTK測量技術的優勢。如果GPS–RTK測量過程中因受到建筑物或樹林影響而造成信號不穩定，可使用常規的測量儀器來彌補GPS–RTK測量技術的缺陷，將兩種測量技術相互結合，相互取長補短以大大提高整體經濟效率。

3.工程放樣。GPS–RTK測量技術可應用于多種工程放樣工作。事先將工程放樣的各項參數和要素（線路起終點坐標、曲線要素）輸入到RTK電子手薄數據庫中，即可放樣；之后隨時進行調整和互換，直到達到放樣技術要求。容易靈活掌握放樣方法，隨時注意對所放樣的工程的偏差進行觀察。在點位定位精度高的情況下，用RTK進行放樣工作一般均能滿足工程要求。

三、GPS-RTK技術在煤礦測量中的應用實例分析

下文中，筆者以開灤（集團）某礦工業廣場測量補測工程中GPS–RTK測量技術結合全站儀測量方法的應用為例，闡述兩種測量技術及方法。

該測區位于唐山市開平區以北，為工業園區和居民村莊集聚區。工業園區內廠房較多，且都是鋼型結構；村莊區內房屋密集，交通繁忙，周邊樹林較多，無線電信號復雜?？倻y量面積約2.5 km2，分布區域屬煤田邊區，離工業廣場已知控制點較遠，從布設控制到施測的技術難度都較大。采用常規測量手段對該區域施測十分困難，利用RTK技術也無法施測。這些現場的實際困難是影響該工程如期完成的主要因素。

1.作業過程。采用靈活架設基準站的方法對該區域進行布控及施測。

（1）在視線與衛星信號較強且地勢開闊的地方架設1臺GPS基準站，通過流動站在已知的控制點上采集數據進行WGS–84坐標校正。

（2）建立數據傳輸系統及控制系統，并針對RTK儀器信號接收受影響區域，在所測區信號接收不受影響的地方做圖文點。

（3）用常規全站儀測量方法對RTK所不能完成的區域進行補測，在提高工作效率同時保證測量精度滿足測圖要求。

（4）用RTK技術以測圖帶做圖文點的方法能省去常規測量前期大量的控制工作在，以全站儀測量方法去完成RTK測量存在的不足。

2.RTK定位精度評價。通過調研論證并研究測試結果發現，按GPS–RTK測量規范要求與其他測量技術獲取的測量結果互差均在厘米級；通過測圖數據結果對比發現，各別點位互差最大為1.8 mm，最小為0.3 mm，平均互差為1.12 mm，可見，RTK測量結果的點位精度達到了厘米級，而且各點位之間不存在誤差累積，精度指標穩定，使用起來快捷便利。GPS–RTK攻克了傳統測量在特殊環境下測量施測工序所帶來的前期控制繁瑣等問題，根據實踐技術總結分析，完全能滿足1∶2 000以上大比例尺測圖技術及測量精度規范要求。

四、結論

GPS–RTK測量技術省時省工且精度高，不受天氣條件的影響，網的質量與點位的分布情況無關，白天和夜間均可作業。在工礦廠區城市碎部測量中，基準站要在測區中心、位置空曠開闊的至高點上架設，且周圍無磁場影響，只有這樣，流動站接收的信號質量才高。必要時可同時采用常規測量方法，以達到工程要求。