GPS-RTK在工程測量中的應用與探討

王富平

寧夏回族自治區水文環境地質勘察院 寧夏 銀川 750001

1 簡要論述GPS—RTK技術的原理和特征

1.1 GPS-RTK技術的核心原理

從專業角度來說，RTK系統主要包括通訊信息傳輸系統、一個基準站指揮若干個流動觀測站等結構，其核心是通過全球衛星定位系統和載波相對觀測值，實時動態度定位技術協同作業，確定某個待定觀測站點的三維坐標，并且能夠將測量結果精確到厘米。RTK系統中的基準站可實現實時動態觀測在所測定范圍內的衛星，并將數據信息通過通訊信息傳輸系統高效傳遞到每一個流動觀測站，確保數據信息的優化共享。全球衛星定位接收機在流動觀測站開展工作期間，可借助無線電接收裝備實時動態接收從基準站傳輸的衛星反饋信號，再通過控制器的初始化運行對數據信息進行差分處理，參照相對定位原理運算法，測定移動觀測站的三維坐標。

1.2 GPS-RTK技術的優勢特征

RTK技術彌補了全站儀、經緯儀等傳統測量技術的不足，其具體特征如下：

（1）作業效率高。如果嚴格遵守專業技術標準規范，RTK技術的單次測量有效半徑可達到4-5千米，由此，可進一步減少工作區內的控制點數量，降低測量儀器的作業頻率，提高測量效率。

（2）測量數據可靠，定位精確度高。只要RTK技術應用環境符合標準要求，其測量作業便可精確到厘米級別。

（3）對測量作業基礎條件的要求較低。在工程測量作業領域應用RTK技術，僅需要達到能接收衛星信號條件即可，并且不會受到天氣、通視、能見度等客觀環境因素的干擾[1]。

2 將GPS-RTK技術應用到工程測量領域的具體流程

2.1 控制測量

如今傳統工程測量工藝已無法滿足實際生產的需求，且測量控制點人為破壞嚴重、維護難度大、恢復時間長等特征。基于此，保證工程測量的精確度成為測繪行業關注的焦點。

傳統測量工藝采取布設三角網和導線網等方式開展作業，這對相鄰控制點的通視條件、技術標準規范、導線長度都有著特殊要求。且在布設測量控制點時，有時在特殊地形無法判斷導線長度，一旦導線解算結果達不到規范要求，就得返工，既浪費人力又浪費了時間。而合理應用GPS-RTK測量技術，在測量作業環節相鄰控制點間不需要通視，甚至對控制點整體布局沒有特殊要求，而且其測量精確度比較高，應用到工程測量領域具有實際意義。

2.2 地形測量

傳統地形測繪的首要工作是布設圖根控制，如果將GPSRTK技術合理應用到工程測量中，可省略這一傳統作業環節，并通過對已知點進行動態觀測即可了解待定區域的地形地貌特征。在工程測量作業現場，可參照電子系統提供的數據信息，配合專業測圖軟件實時構圖，協助內業處理，及時察覺錯漏。如果在水下環境開展地形測繪作業，要應用GPS-RTK技術實時測量控制點的三維坐標信息，并根據預先設定的時間頻率自動化采集點位信息，從而配合專業測圖軟件實時構圖，查缺補漏。在地質環境勘察領域，先要確定測量范圍、地類、測量的要求等基本內容，并應用RTK技術進一步提高測量精確度。

2.3 施工放樣

以往施工放樣作業所使用的主要工具就是全站儀、經緯儀、鋼尺，并需要一到兩個測量技術人員的協同配合，且傳統施工放樣極易受到地形地貌、氣候變化等客觀環境因素的干擾，測量效率低、精確度缺乏保障。GPS-RTK測量技術則是通過三維坐標直接放樣，不僅可以進一步提高作業效率，還能確保精確度。其基本工作流程為：將需要施工放樣的坐標通過電腦傳輸到流動站手簿，在已知的控制點上進行點校正，校正完整后通過屏幕所指示的偏移距離和方位實施放樣作業，整個過程不需要人工干預，工序簡便，直觀且精確。

3 實際案例分析

3.1 工程概況

2014年在寧夏青銅峽市小壩鎮做農村宅基地測量，該測區范圍約45平方公里，有八個行政村，分布不均勻，南北長約13公里，東西寬約10公里。

3.2 測量作業特征

針對該項目實施測量作業時，首要前提是嚴格履行測量標準規范，保障測量作業的精確度。經過工作人員的磋商決定使用網絡RTK進行測量，但又考慮到NXCORS系統2013年剛投入使用，信號不穩定，為了保證工期的進度，決定先在每個行政村布設2個E級GPS點，共布設16個E級GPS點，用常規靜態測量方法進行測量，測量時投入了6臺天寶R8-4GPS接收機，每時段觀測60分鐘，待16E級GPS點全部觀測完后，將外野所采集數據下載，利用天寶GPS自帶的平差軟件進行網平差得出各點的最終成果。為了驗證NXCORS系統的可靠性，用三腳架在每個控制點上架設網絡RTK流動站獲得固定解后觀測4次，然后將4次得到的成果取平均數，得出最終NXCORS系統坐標，然后將NXCORS系統取得的坐標與常規靜態GPS所解算的坐標進行比較，得出最終結果：平面最大誤差為4.3cm、最小誤差為0.9cm，兩種測量方法測得的坐標的精度完全滿足農村宅基地調查規范的要求。由此可見網絡RTK實施宅基地測量是可靠的。

利用CORS系統的網絡RTK技術進行碎部點測量時，需要一專人操作流動站手簿，在實施測量前，應對流動站手簿進行網絡參數設置，包括端口、IP地址、用戶名和密碼等；坐標系統在任務屬性里進行設置，包括投影方式、坐標系名稱、中央子午線、比例因子等，參數設置完成后可以開始測量，為了保證測量成果的精度，網絡RTK所采集的碎部點數據都是獨立的，缺少檢核條件，因此每次測量啟動流動站時待手簿顯示固定解后，應到一個控制點上進行校核，在網絡信號不好的情況下，配合架設基站進行測量，測量前必須進行控制點檢核，檢核的控制點不能少于3個，如果平面精度小于±5cm、高程精度小于±7cm方可進行測量，如果超出這個精度的范圍就不能進行測量，查找原因，待找出問題所在方可測量。

4 結束語

總之，將GPS-RTK技術應用到工程測量領域，大大提高作業效率，降低了成本，節約了時間與人力資源，進而減小誤差，促進測量作業的高效完成。