GPS RTK技術在工程測量中的應用探索

王統洲

摘要：工程測量結果的精度與準確性關系到工程建設工作能否順利進行，因此要注意應用先進的測量技術提高工程測量水平。GPS RTK技術是常見的工程測量技術，本文分析了GPS RTK技術的特點，包括可實現全天候觀測及測量操作簡便等；同時結合工程實例深入探討了GPS RTK技術在工程測量工作中的應用情況，包括內業準備與參數轉換方法，基準站選定及RTK施測方法。

關鍵詞：工程測量 GPS RTK技術 應用 探索

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）12-0206-01

工程測量包括地形測量、控制測量、施工測量及竣工測量等，是開展工程建設工作的前提條件，只有做好工程測量工作才能夠獲得建設過程中所需的各類圖紙或數據資料[1]。為了保證工程測量的精確性及提高測量質量，則需要合理應用測繪技術。本文結合實踐經驗對工程測量中應用GPS RTK技術的情況進行了分析，旨在推廣使用GPS RTK技術。

1 GPS RTK技術的特點

GPS RTK技術指的載波相位差分測量技術，該技術的基本測量原理為，利用基準站中的GPS接收機連續觀測可見GPS衛星，同時采用無線傳輸設備將觀測數據發送到觀測站。在觀測站接收到基準站發送的數據后，便可以依據定位原理計算流動站精度及三維坐標。在實際的工程測量中發現GPS RTK技術具有以下特點：（1）可保證測量過程的透明性、直觀性及測量成果的動態性、實時性。例如，可以獲得實時坐標數據，并監測定位精度，有效解決快速成圖及三維動態放樣等問題[2]。如下圖1。（2）如GPS衛星觀測條件較好，最短可在2s～5s內獲得精度較高的三維坐標點。如測點接收到的GPS衛星信號≥4顆，則觀測作業不受到時間限制，可實現全天候觀測；另一方面，各站之間可互相獨立，無需實現通視，因此可避免誤差積累及傳播。（3）GPS RTK技術還具有智能化程度高的特點，測量操作簡便，只需對中及整平天線，測量天線高度及將電源打開便可以實現自動化觀測。

2 GPS RTK技術在工程測量中的應用

2.1 工程概況

某水庫工程是某市供水基建項目，在規劃建設水庫工程前需要測量庫區地形狀況，工程位于丘陵地區，測區面積為20Km2，海拔高度在65m～130m之間，山上長有許多高大樹木，且草叢灌木較為密集，測量的通視性較差。在了解本工程的實際情況后決定采用GPS RTK測量技術，測量中采用的地形圖比例為1：1000，測量工期為65d。在采用GPS RTK技術進行測量之前，已經收集好以下資料：4個D級GPS點，2個國家二等三角點，5個國家一等水準點，將水準點、三角點、GPS點作為工程測量高程控制及平面控制的起算點。此外，本工程在測量中所采用的高程系統為1956年的黃海高程系統，使用的坐標系為北京1954坐標系；圖幅分幅為55×55矩形分幅，基本等高距為1.5m。

2.2 實際應用情況

2.2.1 內業準備與參數轉換

內業準備與參數轉換情況如下：（1）內業準備。利用野外踏勘資料及地形圖資料做好相應的內業準備工作，首先對控制點的資料進行整理，盡量在工程測區周圍均勻布設控制點，保證已知點可以全面包圍控制點，同時避免所測點被無限制外推。在本工程中各個控制點所在的位置及控制點周圍的環境條件均與GPS RTK觀測作業要求相符。在放樣階段，及時將放樣點坐標輸入內業管理系統，以保證在野外實現準確放樣、實時放樣。放樣工作完成后便可以根據工程測量需要對測量范圍的轉換參數進行求定。本工程采用了北京1954坐標系，為了順利完成測量，則需要實現地方性坐標系與參考坐標系之間的轉換[3]。轉換坐標系參數的具體方法如下：在工程測區均勻布設GPS控制點，布設時所采用的方式為靜態GPS，布設好控制點后獲取地方性坐標系與北京1954坐標系中的坐標，隨后根據兩種坐標對轉換參數進行計算。本工程同時觀測了5個控制點，并對5個控制點的參數進行了計算，以便可以利用多個控制點計算及檢驗參數的匹配性，從而提高轉換精度及保證轉換的正確性。

2.2.2 基準站選定及RTK施測方法

為提高工程測量效率，本工程在選定基準站及施測的過程中采用了以下方法：（1）在無電臺、無高大物遮擋、GPS衛星信號覆蓋良好，且地勢較高的視空區域設立基準站，已知基準站的精確坐標，基準站附近無干擾源，包括廣播電視發射臺、高壓電線、停車場等，以免因GPS信號受到干擾而產生多路徑傳輸效應及丟失觀測數據鏈。此外，由于地球的北極與南極附近沒有GPS衛星信號，因此在GPS接收裝置的北方架設天線。（2）選定基準站后便可以按照要求開始施測。首先應將接收機打開，并將已知坐標點、天線高、點號等輸入到接收機中，確定接收機正常工作后檢查GPS衛星接收顆數是否≥5顆[4]。第二，要對發射電臺的信號指示燈進行檢查，并調整好基準站與流動站電臺頻率，指示燈正常工作時，流動站便可以執行觀測任務。在測量時，先完成1個～2個已知點的聯測工作，并對測量精度進行評估，測量精度與設計要求相符時便可以開始正式測量。獲得觀測數據后利用手簿傳輸系統將實測坐標輸入計算機終端，利用計算機對觀測數據進行整理分類及分析，隨后打印工程計量結果即可。

3 結語

綜上所述，GPS RTK技術可在工程測量中發揮非常重要的作用。為了在工程測量工作中推廣使用GPS RTK技術，則應明確提高測量精度的方法，并根據工程實際測量需要優化選擇觀測模式。

參考文獻

[1]袁修孝，高宇，鄒小容.GPS輔助空中三角測量在低空航測大比例尺地形測圖中的應用[J].武漢大學學報（信息科學版），2012，37（11）：1289-1293.

[2]周健，毛剛，趙李健，王玨.BD2/GPS四頻高精度接收機在遠望號船姿測量中的應用[J].測繪科學技術學報，2012，29（3）：171-174.

[3]劉裔文，徐繼生，徐良，尹凡，馬淑英，H.Lühr.頂部電離層和等離子體層電子密度分布——基于GRACE星載GPS信標測量的CT反演[J].地球物理學報，2013，56（9）：2885-2891.endprint