探討GPS、RTK技術在工程測量應用

雷波

摘要：當前，具有強大追蹤定位功能的全球定位系統技術已被廣泛地應用于工程測量領域，尤其是GPS、RTK測量以其作業效率高、精度高、數據準確等特性在測繪行業中得到了充分發揮。本文從GPS、RTK技術概念、特點及工作流程等方面入手，重點對當前GPS、RTK技術在工程測量應用進行了分析闡述，以供同行參考。

關鍵詞：GPS、RTK；技術；工程；測量

1.引言

工程測量事業作為當前我國基礎設施建設中的重要組成部分，必須引起相關部門的高度重視。提高工程測量事業的發展速度，已經成為了適應社會發展的必然趨勢。而在當前的工程測量中，GPS測量技術的應用至關重要。這主要是因為GPS測量技術操作起來比較簡單，且本身自動化程度又很高，該技術應用于工程測量中，不僅大大提高了工程測量的工作效率，同時也提高了測量的精準度，整個測量的范圍相比以前也擴大了很多。因此，充分地掌握GPS、RTK測量技術，才能更好地將其應用于工程測量中。

2.GPS、RTK技術概述

工程測量工作是基建工程中一項非常重要的基礎性工作，對工程整體質量有著直接的影響。隨著我國經濟及科技水平的發展，工程測量技術已逐步呈現出自動化、實時化、數字化以及多功能化的發展趨勢。其中，GPS、RTK技術被廣泛應用于工程測量工作中，并受到了廣大用戶的一致好評和青睞。GPS、RTK技術將GPS測量技術和RTK測量系統有效結合，是一種實時動態載波相位分差技術，具有強大的勘查功能和較高的精度和可靠性。其中，GPS技術，也就是所謂的全球定位系統，最初是由美國研制的一套衛星導航定位系統，它通過地面衛星接收機來對衛星發出的各種信號進行接收，進而建立起一個定點三維坐標，從而實現跟蹤定位的目的。而RTK技術又叫做載波相位分差技術，其能夠在較短時間內，確定測量點在一個指定坐標系中的三維坐標。RTK技術的精度非常高，甚至可以精確到厘米級。測設放樣和測點定位是RTK系統應用的主要測量任務。在流動站和基準站共同工作時，工作人員帶著流動站系統在測區來回行走，對工程點采點進行測量。在工程測量中各種性質的點都可以進行定位測量和實地測設放樣。

3.GPS、RTK測量技術的特點及工作流程

3.1.GPS測量技術的特點

第一，定位精度高。GPS測量技術高精度的定位精度高已經成為所有人的共識，只要人們一說到GPS測量技術，自然而然地就會想到它的高精度定位技術，由此可見，GPS定位技術已經深入人心，這也是它比較成功的一點。相關數據表明，GPS測量精度與紅外儀的測量精度有一定的可比之處，但是隨著距離的增加，GPS測量的優越性越加凸顯出來。

第二，觀測時間短。運用GPS測量技術進行工程測量時，整個過程需要花費的時間是比較短的。如果是采用布設控制網的方法，在每個控制點上觀測花費的時間在30-40min左右，而如果此時采用快速靜態定位法的話，觀測的時間可以大大縮短。

第三，操作簡單、自動化程度高。GPS測量技術操作簡單、自動化程度高的特點已經成為了公認的優勢。正是因為GPS測量技術綜合了多種現代的高新科技，將其綜合應用于工程測量過程中，才使得它本身的性能更加突出。對于操作GPS測量技術的操作人員，需要負責的內容并不多，操作者只需要負責對測量的內容進行數據的采集，并且安裝一下開關儀器、量取測量時所用儀器的高度即可，整個測量工作極其簡單。

3.2 GPS、RTK技術的工作流程

為保證GPS、RTK技術測量作業的工作效率以及效果，在實際運用GPS、RTK技術進行工程測量時，需要遵循一定的作業流程。

第一，收集完整的控制資料。根據測量工程的實際情況以及相關的測量要求，對測量區域內較高等級的控制點信息進行全面、細致的搜集，并對其進行反復確認，以保證起算數據的準確性與可靠性，從而為整個工程測量結果的準確性提供強有力的技術支撐。

第二，選擇基準站。在對基準站進行設置時，除了要保證基準站位于精度較高的控制點之外，還需要盡可能選擇寬闊的環境，并對其坐標精度進行確定，從而有效提高測量的精度，同時根據工程測量的具體需求及實際環境情況，選擇與之相適應的天線類型、電臺類型以及測量模式。

第三，設置流動站。通常情況下，流動站選用的都是內置接收電臺，在對流動站進行選定之后，而在實際測量工作正式開始之前，為了保證測量的精度，需要對流動站進行初始化操作。在對其進行初始化操作的過程中，需要保證至少有5顆衛星可以進行同步觀測，如果不能達到5顆，則需要重新進行初始化操作。

第四，轉換坐標系統。在GPS系統測量中，坐標通常為WGS-84坐標系，而工程測量中，大多數情況下選用的是地方坐標系，因此，在實際測量正式開始之前，需要對坐標系統進行相應的轉換，保證使用的坐標系統參數一致。

第五，測量定位。在確定坐標系統轉換沒有問題后，就可以在指定區域內開始實際的工程測量工作，具體測量方法在上文GPS、RTK技術的概念中提及。

4.GPS、RTK技術在工程測量中的具體應用

GPS、RTK技術的測量模式主要有兩種，即快速靜態定位模式和動態定位模式，根據實際不同的測量需要進行模式之間的轉換結合。GPS、RTK技術在工程測量中，可以滿足控制測量、施工放樣、碎部測量以及變形監測等測量需求。

4.1控制測量

控制測量，是工程建設、管理與維護的重要保證，其測量中的控制網網型與測量精度，需要根據工程的實際規模與性質來判斷。以城市控制網為例，其優點在于精度高、面積大，且使用較為頻繁，但是由于當前城市發展建設帶來的一系列問題，使得在工程施工中極易對控制網導線造成一定程度的破壞，對工程測量的效率與效果產生直接影響。因此，控制網測量對于精度有著極高的要求。而使用GPS、RTK技術進行控制測量，只需要選定合適的基準站和流動站，就可以完成相應的測量工作，如果測量點無法設置控制點，還可以通過交會法等間接的方法來實現控制測量。相比于傳統的控制測量方法來說，GPS、RTK技術有效避免了點與點之間必須保持通視的弊端，其覆蓋面積以及測量效率、測量精度有所提高，且花費也相對較小。

4.2施工放樣

施工放樣，是工程建設的前期準備工作，對于工程建設的開展與竣工后的工程質量有著十分重要的影響。在傳統的施工放樣過程中，絕大部分需要人為操作放樣，既需要大量的時間，又容易受到人為因素的干擾，對放樣工作的準確性造成一定的影響。而采用GPS、RTK技術進行施工放樣，只需要在RTK控制器中輸入相應的放樣起點坐標、終點坐標、曲線轉交和半徑等放樣參數，就能夠快速準確的完成施工放樣工作。在利用GPS、RTK技術施工放樣中，可以利用坐標及樁號進行放樣，也可以在放樣過程中進行誤差的判斷與控制，從而消除了累積誤差的產生，有效地保證了放樣的精確度。

4.3碎部測量

在利用傳統測量方法進行碎部測量時，不僅要進行控制點的布設工作，還需要保持測量過程中監測站與所測點之間的持續通視，最少需要2～3人來完成整個工作，且對人員的技術水平以及工作能力有著較高的要求。而使用GPS、RTK技術進行碎部測量，則可以免除布設控制點的工作環節，只需要1位具有測量經驗的工作人員，在其攜帶的儀器當中輸入碎部點的輸入特征編碼，就可以通過測圖軟件完成地形圖的繪制，然后，將獲得的碎部屬性與坐標信息輸入到相應的儀器當中，就可以完成整個碎部測量工作。相較于傳統的測量方法，不僅降低了人力成本，其作業效率得到了大幅度提升，測圖難度降低，最終的測量效果較高。

4.4變形監測

利用GPS、RTK技術進行變形監測，其監測的對象主要有建筑物的傾斜狀況、位移情況以及地基沉降等。變形監測不同于普通的工程測量，其精度要求達到毫米級，而由于監測目標的體積較大，且整體的監測環境非常復雜，傳統的測量方法無法有效完成變形監測的工作。GPS、RTK技術可以通過分割監測時間的方式，通過強制對中的方法，對于長度范圍在4km之內的基線向量，完成相應的測量工作，此時，其測量精度是以毫米為單位的，符合變形監測的需求。

5.結束語

隨著基礎工程建設的不斷發展，如何保障測量精度，提高測量效率成為了工程測量發展的重要問題。GPS、RTK技術在測量作業中，具備精度高、測量效率及作業量少等優勢，在工程測量作業中應用十分廣泛。本文在介紹GPS、RTK技術原理的基礎上，從控制測量、碎部測量、施工放樣、變形監測等角度，對GPS、RTK技術在工程測量中的應用進行了分析，并結合實際案例，通過工程測量實踐，證明了GPS、RTK技術在工程測量中具備成本低、效率高、精度好等優勢。相信隨著GPS、RTK技術的不斷發展，其在工程測量中的應用將會更為普遍。

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