GPS—RTK在土石方工程中的應用研究

摘 要：隨著社會的進步，經濟的發(fā)展，科學技術的創(chuàng)新，GPS-RTK技術已經被廣泛應用到各個領域中，在土石方工程中利用GPS-RTK進行測量不僅能夠滿足場地平整、土方量核實等工程測量要求，而且在土石方工程中應用還能夠提高工作進度，減少勞動強度。該文首先對GPS-RTK技術的概念以及工作原理進行簡單的介紹，然后詳細分析了的GPS-RTK技術在土石方工程中的應用。

關鍵詞：GPS—RTK 土石方工程 應用 研究

中圖分類號：P228 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-0-01

近年來，科學技術的不斷發(fā)展促進了GPS RTK技術的產生和發(fā)展，這種日益成熟的GPS測量技術在工程測量中，以其獨特的優(yōu)點受到人們越來越多的關注，被廣泛應用在包括土石方在內的工程測量的各個領域。

1 RTK實時動態(tài)測量

1.1 RTK實時動態(tài)測量

GPS（Global Positioning System）即全球定位系統(tǒng)，RTK（Real Time Kinematic）實時動態(tài)測量，是將GPS測量技術與數(shù)據(jù)傳輸技術結合在一起的一種GPS測量方法，是GPS測量中一種常用的測量方法。RTK的定位技術，采用的是基于載波相位觀測值的動態(tài)實時動態(tài)定位技術，在野外測量時，能實現(xiàn)坐標的實時解算，實時得到厘米級的定位精度，同時還具有觀測時間短的優(yōu)點[1]。GPS—RTK技術近年來得到了快速發(fā)展，并逐漸趨向成熟，目前已廣泛應用于工程測量的各個領域，其在土石方工程測量中更是極大地提高了測量的效率。

1.2 RTK工作原理

RTK實時動態(tài)測量系統(tǒng)包括有GPS接收設備、數(shù)據(jù)傳輸設備和軟件系統(tǒng)三個部分。數(shù)據(jù)傳輸和處理技術是RTK技術的關鍵，因而，數(shù)據(jù)傳輸設備系統(tǒng)是RTK實時動態(tài)測量系統(tǒng)中最關鍵的部分，它通過基準站的發(fā)射電臺和流動站的接收電臺來實現(xiàn)實時動態(tài)測量。RTK實時動態(tài)測量系統(tǒng)的工作原理簡單來說，就是在基準臺設一臺GPS接收機，將對所有可見GPS衛(wèi)星的連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)用無線電設備實時傳輸給用戶觀測站，用戶觀測站依據(jù)相對定位的原理，將接收到的GPS衛(wèi)星信號和傳輸過來的觀測數(shù)據(jù)，進行實時解算，計算出顯示用戶觀測站的三維坐標和精度，而通過定位的結果，可以對基準站和用戶觀測站的觀測質量和結算結果進行檢測，從而實時地判定出結算結果正確與否[2]。由于這一過程是實時的，能有效地縮短觀測的時間，提高工作效率。而且，RTK實時動態(tài)測量能夠實現(xiàn)土石方工程項目中的各種控制測量和地形測圖。

2 RTK在土石方工程中的應用

2.1 確定測量方案

RTK實時動態(tài)測量雖然能夠有效地提高工作效率，進行精確的定位和計算，但在土石方工程的測量中，并非是所有的測量都適合使用RTK技術，因而在進行測量前，應先根據(jù)工程測量環(huán)境的實際情況，通過比較選擇合適的測量方案和測量模式。使用RTK實時動態(tài)測量技術進行土方測量時，需要對至少5顆以上的分布良好的衛(wèi)星進行同步連續(xù)的跟蹤，同時基準站和運動點之間的距離不應超過5 km，以確保測量結果的精確。在作業(yè)中時，還需要對最大點位的中誤差進行限制，以保證實時動態(tài)狀態(tài)下移動站的實時三維坐標和相應的坐標分量的中誤差符合記錄要求。

2.2 實施過程

（1）數(shù)據(jù)采集

選定測量方案和模式后，可以在工程觀測區(qū)的首級控制基礎上，建立起RTK實時動態(tài)測量系統(tǒng)進行作業(yè)。基準站要設置在視通開闊、干擾性小的地點，在基準站設置一臺GPS接收機，連續(xù)對測區(qū)五顆以上的可見衛(wèi)星進行跟蹤，將其連接到電臺以發(fā)送實時的信息；對另外兩臺GPS接收機中靜態(tài)的一臺通過在基準站附近觀測數(shù)分鐘的方法進行初始化，對已知點進行坐標和高程檢查確定系統(tǒng)無誤后，將另一臺接收機從站點開始進行運動，在運動的過程中，按照現(xiàn)場繪制的草圖進行圖根點的布設。現(xiàn)場草圖的繪制可以參照大比例地形測圖采集地形點的要求，測區(qū)內地形平坦的地方按照方格網(wǎng)法，地形復雜的死去則對溝、渠、坑等特征點進行加密測量。

（2）數(shù)據(jù)處理

通過外業(yè)采集后，將采集的數(shù)據(jù)傳輸進計算機內，并對采集的多組數(shù)據(jù)進行合并比較，將點位不能滿足計算要求和在外業(yè)采集中誤操作記錄的數(shù)據(jù)，以及超限數(shù)據(jù)進行刪除，只保留符合計算要求的正確的數(shù)據(jù)。

確保保留的數(shù)據(jù)正確完整后，按照現(xiàn)場繪制的草圖對圖根點進行折斷線的連接，以保證數(shù)字地面模型生成時，通過對測點之間的拓撲關系進行約束，使各個測點之間的拓撲連線與實際地形更加符合。在進行折斷線的連接時，需要將屬性相同的特征點進行連接，如溝邊和溝底，使生成的數(shù)字模型最大程度地接近實際地形。接著按照工程甲方的要求，計算確定工程施工的內外邊界線，最后將測量的三維坐標點、折斷線等數(shù)據(jù)進行分層儲存，以方便數(shù)據(jù)管理和計算。數(shù)據(jù)儲存完成之后，即可根據(jù)規(guī)劃設計要求計算土方數(shù)量，提供施工的最佳平面設計圖，進而完成土石方工程的測量全過程。

3 RTK在土石方工程中的應用中注意的

問題

在GPS-RTK土方工程測量中，應該注注意以下幾個問題：（1）首先在各方格網(wǎng)點的坐標系統(tǒng)應該保證與基準站的控制點一致，并且還應該注意GPS接收機的頻率和就近的基準站頻率保持一致，以保證GPS接收機滿足基準站作業(yè)要求。（2）流動站的參數(shù)設置也應該與基準站的設置一致，尤其是電臺通道，應使用一個通道，以保證接受信息的可靠性。（3）如果在測量的過程中由于某些地區(qū)由于建筑物或者樹木的遮擋而導致沒有信號，各網(wǎng)點坐標無法采集時，則可以在附近不遠處采集與其高度相同的點，然后進行處理，在測量的過程中，也可以沿這同一方向測量一點，最后可以采用內插的方法進行確定放格點的高度，以減少對土石方測量準確性造成影響。（4）注意選擇最佳的測量時間，在實施RTK對土方工程進行測量時盡量選在上午11：00之前和下午3：30之后，實踐證明晚上進行RTK測量能夠達到最佳的測量效果。所以如果條件允許的情況下，盡量在晚上進行測量，并且應注意避免在惡劣天氣下進行測量，以保證測量的準確性和可靠性。綜上所述，GPS-RTK技術的高精度實時動態(tài)測量在工程測量中能夠更好地進行工程放樣、地形測圖等外業(yè)作業(yè)，既能實現(xiàn)厘米級的精度定位，又能縮短測量時間，提高工作效率，是GPS在工程測量應用中的里程碑。但是RTK實時動態(tài)測量系統(tǒng)在作業(yè)時，需要保持對可見衛(wèi)星的連續(xù)性跟蹤，因而，一旦發(fā)生失鎖的狀況，就需要對系統(tǒng)重新進行初始化的

工作。

參考文獻

[1]張冠軍，張志剛.應用GPS-RTK進行場地土方工程測量及其計算.[J].測繪通報，2004（11）：45.

[2]柳麗芳.GPS在工程測量中的應用探究[J].中國新技術新產品，2010（5）：48-49.