淺談GPS RTK技術在工程測量中的應用

郜明敏

【摘 要】GPS-RTK技術近年來發展越來越成熟，工程測繪工作中也開始廣泛應用到GPS PTK技術，這對于提高工程測量結果的準確性都具有極其重要的作用。本文主要介紹了GPS-RTK技術的主要特點，并且分析了其在工程測量中的實際應用。

【關鍵詞】工程測量；GPS-RTK技術；應用分析

近年來，全球定位系統（GPS）技術得到了飛速發展，在此基礎上衍生出了GPS-RTK技術，目前該種技術憑借其自身的優勢被廣泛應用于工程測量領域中。RTK技術綜合了計算機技術、衛星技術、大地測量技術、無線電通訊技術以及空間技術等多種技術，可以對兩個測站載波觀測值查分進行實時處理，有利于提高工程測量效率以及測量精確度，外業作業量也相對比較小，是一種高效測量技術。下面筆者主要介紹了工程測量中應用GPS RTK技術的具體情況。

1 GPS RTK技術的相關概念

1.1 GPS-RTK 技術的工作原理

RTK 系統一般包括通訊系統、一個基準站以及若干個流動站等幾部分，其主要是立足于GPS技術基礎上發展而來，結合了載波相位觀測值實時動態定位技術，可以實時提供指定坐標系中測站點的三維定位，而且測量精度可以精確到cm。RTK模式中的基準站可以連續觀測可以看見的GPS衛星，而且通訊系統可以將從數據鏈中獲得的相關衛星信息、基準站信息傳送給每一個流動站。GPS接收機在流動站接收相關的GPS衛星信號時，利用無線電接收設備可以實時接收從基準站傳輸的所有觀測數據，控制器在流動站做好初始化工作后就可以結合接收的所有數據實時處理系統中的差分觀測值，并且結合相對定位原理計算移動站三維坐標以及整周模糊度未知數。

1.2 GPS-RTK 數據處理辦法

想要確保RTK實時差分測量系統作業具有較高的精度，首先應該確保基準站三維坐標的準確性。RTK系統中綜合應用了快速分解法、最小二乘搜索法、模糊度函數法以及組合波搜索法等多種快速計算方法，因此可以將整周模糊度準確、快速的求解出來。實現RTK技術的關鍵就在于高效的數據傳輸技術以及數據處理技術。RTK技術進行定位的過程中，一定要建立一條高效的數據通訊鏈，使基準站可以實時傳輸信息給流動站，由于數據量較大，因此常常會要求波特率為9600，而且應該要求可以正確編碼傳輸數據，也應該實現同步檢錯傳輸數據。為了達到這一要求，確保可以實時準確傳輸數據，一定要將傳輸距離、傳輸頻率以及傳輸格式等各方面因素都考慮進去。

1.3 GPS-RTK 技術的優點

RTK技術相對于全站儀、水準儀以及經緯儀等傳統測量技術而言有多方面的優勢，具體體現在以下幾個方面：①作業效率比較高。如果RTK技術質量比較高的話，一次性可以測量半徑為4-5km的范圍，這樣就可以有效減少控制點數量以及搬站測量儀器次數，一般電磁波環境只需要幾秒鐘就可以獲知坐標，測量速度快，可大大減輕測量人員的勞動強度。②定位比較精確，測量數據安全、可靠。一般只要達到基本的RTK工作條件，RTK在一定范圍作業的高程及平面精度基本都可以精確到cm級。③作業條件要求大大降低。應用RTK技術并不需要兩點之間達到光學通視，只需要達到“電磁波通視”即可，基本上不會受到季節、能見度及氣候等各方面因素的影響。④作業集成化以及自動化程度較高。RTK技術具有非常強大的測繪功能，而且操作較為簡便，在處理數據方面也具有較強的能力。RTK技術對于測繪內業以及外業都適用。流動站安裝相應的軟件控制系統并不需要進行人工干預就可以自動實現很多測繪功能，大大減少輔助測量工作，也有利于減少人為方面的誤差，進而提高工程測量作業精度。

2 工程測量工作中應用GPS-RTK 技術的具體體現

2.1 地形測量中的實際應用

一般情況下，都是采用靜態測量來控制地形測量，如果是碎部測量工作則會采用RTK技術完成。以往測地形圖的過程中，在測區會建立相應的圖根控制點，同時也會架上經緯儀或者全站儀以及小平板一起進行測量。近年來，隨著測量技術的不斷發展，外業中通常會采用電子手薄以及全站儀配合地物編碼，測圖的話會選擇大比例尺測圖軟件，近期采用的外業電子平板測圖等也要求應該在測站上對周圍地形地貌等情況進行測量，通常情況下需要2-3個人以上才可以完成這些碎部點和測站的通視工作，拼圖的過程中，如果測量精度沒有達到相應的要求，外業還應該返測。現代地形測量中如果選擇RTK技術的話，實際工作時只要求一個人即可完成測量工作，在待測地形地貌的碎部點背著儀器，輸入相應的特征編碼，經過1-2s后就可以實時得知點位精度，測完一個區域后返回到室內，通過專業軟件接口即可將相應的地形圖描繪出來。由此可見，地形測量中應用RTK技術可大大減輕工作人員的工作量，簡化地形測量操作流程，提高測量工作效率。

2.2 礦山測量中的實際應用

目前，地表變形觀測、巖層變形觀測、礦區建設、測量礦井聯系、測繪礦區地形圖以及測量礦區地面控制等諸多方面已經廣泛應用到RTK技術。通常情況下，我國山區丘陵等地區集中了很多礦區，但是這些地方和國家等級點的距離比較遠，為了確保待測工程不會超出測量控制點的范圍，一定要加密控制點。選擇基準站的過程中，應該要求控制點的精度比較高，并且選擇RTK 靜態測量法準確定位相關控制點。如果礦區地形相對較為復雜的話，可以采用RTK技術測量地形碎部點，通過相應的處理后，就可以根據采集的地形點坐標繪制成地形圖。將RTK技術應用于地表變形觀測工作中，可以獲取相應的沉陷地坐標，通過微機處理后得出相應的地形圖后，就可以將塌陷面積自動計算出來。

2.3 房產測量以及地籍測量中的實際應用

房地產測量一般是采集房屋以及房屋用地的一些信息資料，并且表述出來，地籍測量通常是將相應的地籍管理信息表述出來。以往主要采用全站儀、測距儀以及經緯儀等測量工具來測量地籍情況，通過極坐標、測距、測角以及交會等方法采集、測定相應的地基要素，但是它們都必須要求待測點和測站點之間進行通視，而且會限制視距長度，這樣如果地籍測量工作面積較大，或者補漏錯、調繪等工作會需要投入大量的人力，也會耗費大量的時間，導致測量效益不高。控制測量方法包括導線網、三角網等，但是這些方法也要求待測點之間應該做到通視，并且會限制測角以及待測邊，關鍵是這些測量方法的點位精度分布不是很均勻，很容易積累誤差。近年來，GPS -RTK 技術應用越來越快，應用范圍也越來越廣，每塊土地以及地籍圖測繪中都可以應用到RTK技術，也可以對相關界址點位置進行實時測繪，測量精度也可以實現cm級，適當處理測量數據后也可以及時獲得準確的房產圖以及地籍圖。RTK 技術可以對測定界樁的位置進行實時測量，也可以快速確定土地使用界的范圍，準確計算實際用地面積，這樣可大大提高地籍測量工作效率。其次，房地產測量以及地籍測量工作中應用GPS-RTK技術基本上不會受到通視、地形以及天氣等各方面因素的制約，觀測時間比較短，控制網點布設也比較快捷，可以控制較大范圍，這樣可大大減少時間以及人力的投入，提高測量工程的經濟效益。

綜上所述，目前工程測量領域中已經開始廣泛應用到GPS RTK技術，該種技術具有高精度高、高效率、低成本、操作簡便、觀測時間短、定位穩定等諸多優點，可以更好的滿足工程測量的相關要求。

【參考文獻】

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[責任編輯：楊玉潔]