工程測量中的GPS‐RTK基準站任意架設技術分析

林 穎

(廣州市市政工程設計研究總院， 廣東 廣州 510060)

在傳統的RT K測量作業中，架設基準站時需要在已知控制點上進行，工程測量存在較大的局限性，不僅作業過程比較繁瑣，需要對架站進行準確地對中整平操作，而且還會受控制點距離和周圍環境的影響，不利于測量工作的高效率、低成本開展。而GPS-RTK技術可以有效解決這些技術缺陷問題，在提高結果精度、加快作業效率、降低測量成本等方面發揮了重要作用。由此可見，加大對GPS-RTK基準站任意架設技術的研究力度，具有重要的現實意義。

1 GPS-RTK系統組成及技術原理

在應用GPS-RTK技術開展工程測量作業時，應先了解其系統組成，并掌握技術原理，為實際測量工作的科學、規范開展提供理論保障。

1.1 GPS-RTK系統組成

GPS-RTK系統主要由基準站、流動站及應用軟件三部分組成。組成基準站的設備裝置具體包括電源、接收機、天線、發送電臺等，組成流動站內的設備裝置具體包括電子手薄、接收機、天線、接收電臺等，而應用軟件則分為支持實時動態差分的軟件和工程測量應用軟件兩大類。在三者的相互配合及協調統一，完成工程測量作業任務。

1.2 GPS-RTK技術原理

利用GPS-RTK技術開展工程測量外業作業時，應選擇測區內地勢較高、無干擾的位置架設基準站接收機，方便其對所有可見的GPS衛星進行實時觀測采集數據?；鶞收緦⒂^測采集所得數據傳輸通過基準站電臺的載波傳遞給流動站，流動站接收機實時結合地理位置信息對觀測值進行比較獲得GPS差分改正值[1]，進而得到實時坐標位置、高程和精度指標等各項數據。起始整周模糊度的計算，是利用GPS-RTK技術實現對工程項目精準測量的關鍵所在，并且其數值應保持不變，所以，必須確保基準站與流動站之間，有著高質量的數據通訊。

2 GPS-RTK基準站任意架設技術在工程測量中的應用優勢及缺陷

GPS-RTK測量技術在工程測量中有著多方面的應用優勢，但是個別方面仍存在一定的缺陷，所以還需要不斷加大研究力度，改進和完善該項技術的不足。

2.1 GPS-RTK基準站任意架設技術的應用優勢

利用 GPS-RTK基準站任意架設技術進行工程測量，其技術優勢是顯而易見的，具體體現在以下幾方面。首先，只需將GPS相關設備與電腦連接，即可實現全自動化的實時監控定位，操作簡單便捷易于掌握。其次，可以將測量精度提高至更高等級，減弱了測量數據誤差對工程項目的影響，能夠實現對坐標更為精準的定位[2]。另外，該項技術不受周圍環境和天氣的影響，可實現全天候持續性工作。最后，GPS-RTK基準站任意架設技術可以任意選擇基準站的位置，不需要受地方控制點的約束，有利于加快了測量作業進度，有著較高的工作效率。

2.2 GPS-RTK基準站任意架設技術的應用缺陷

雖然工程測量中的GPS-RTK基準站任意架設技術優點眾多，但是實際應用過程中也會出現缺陷。第一，衛星數量多少，會對測量精準度造成較大影響，5顆及以上GPS衛星同時接收信號才能獲得理想的測量定位結果，但是發送信號的衛星一般只有4顆，很難有效應用于山區或者是高層建筑較多的工程測量作業中。第二，測量信號在傳輸過程中，會因為大氣電離層電磁波折射、反射現象，而引發通信質量問題，無法保證測量數據的精準性，高溫地區并不適用該項技術。第三，在作業時需要匹配已知控制點的WGS-84坐標和相應已知點的地方坐標進而解算出坐標轉換參數，若下已知點之間相距較遠遠遠會提高匹配難度[3]。這些都是GPS-RTK基準站任意架設技術實際應用過程中需要克服的不足。

3 工程測量中GPS-RTK基準站任意架設技術的實踐應用

某地兩個工程項目在測量作業環節，為實現測量的便捷性、精準性及高效性，經詳細分析后決定采用GPS-RTK基準站任意架設技術，現將其具體實際應用過程整理如下。

3.1 建立基準站

兩個工程項目分別命名為A 工程和B工程，結合兩個工程項目實際情況，將基準站設置在A項目場地的辦公室樓頂處。在GPS-RTK基準站任意架設技術中，任意點所對應的轉換模型具有唯一性特點，當改變基準站位置時，則需要建立新的轉換模型，當基準站位置不發生改變并且沒有被破壞時，所建立的轉換模型可以一直使用。此次工程測量中所用儀器為Topcon雙頻Hiper GD GPS接收機，按照GPS默認的WGS-84坐標系統，對基準站和流動站進行坐標設置，無投影，無基準轉換，采用單點定位在坐標系統中得到相應的一個坐標值，以此作為參照開展基準站相關工作[4]。

3.2 建立坐標轉換模型

針對兩個工程項目分別建立對應的坐標轉換模型。對于A工程轉換模型的建立來講主要是運用了基準轉換、平面轉換、高程轉換等數學方法，確定GPS接收機所采集到的數據，與工程已知地理位置信息之間的換算關系，并以海平面上的地方格網坐標形式表示出來。然后再借助流動站接收機采集各控制點數據，參照基準站的WGS-84坐標確定其所對應的地理位置。最后再結合控制點的地方坐標，對轉換參數進行計算，完成轉換模型的建立。A工程轉換模型無法應用到B工程測量作業中，所以需要針對B工程單獨建立轉換模型。通過流動站采集控制點數據時，需要利用已有數據4個GPS控制點，同時還需利用其余三個控制點進行檢驗核對[5]。根據控制點的地方坐標和此時流動站接收機測得的WGS-84坐標，求解轉換參數，建立坐標轉換模型。

3.3 控制點檢核

在對A、B工程經控制點檢核時，均用到三個控制點，通過檢驗及核對可以發現，復核結果完全滿足工程測量規范要求，可以按照該方法對工程項目進行 RTK測量放樣，完成工程測量作業任務，快速、準確得到所需各項數據。

3.4 注意問題

在應用GPS-RT K 基準站任意架設技術時，為保證該方法應用的有效性，應尤為注意轉換模型的建立問題。在預先選定的任意點處架設將基準站架時，對于轉換參數的求解，需要根據此時流動站測出的WGS-84坐標和已知的地方坐標來實現，根據所得結果建立坐標轉換模型。如果所建立的基準站位置始終是不發生變化的，則在以后的RTK測量中可一直使用該轉換模型；如果將基準站架設到另外一個任意點上，則坐標轉換模型也要隨之變化，需要重新執行同樣的操作步驟，選擇三個點重新求解轉換參數，建立坐標轉換模型。

4 結束語

對于工程測量來講，GPS-RTK基準站任意架設技術具有實用性強以及操作便捷等優點，也有一定的技術局限性，在實際應用過程中需要牢固掌握該項技術的工作原理，因地制宜靈活運用該方法，才能獲得更加高精度的工程測量結果。同時，還需要加大這方面的研究力度，改善GPS-RTK基準站任意架設技術的缺陷與不足，便于該項技術的廣泛推廣及應用。

[1]狄廣禮,劉劍英.基于GPS-RTK技術在地質勘探工程測量中的應用研究[J].科技資訊，2015，（5）：51-52.

[2]張錦根.GPS-RTK基準站任意架設技術在工程測量中的應用[J].經緯天地,2016，(2):15-17.

[3]張想平.RTK技術基準站設置方法的應用探討[J].城市勘測,2012，(2):111-112.

[4]路敬偉.GPS-RTK基準站任意架設技術的應用探討[J].城市建設理論研究:電子版,2014，(3)：1140-1140.

[5]謝旭陽.GPS-RTK技術在工程測量中應用探析[J].建筑工程技術與設計,2015，(7)：117-117.