GPS—RTK定位技術在航道測量中的應用

趙元龍

摘 要：GPS技術發展至今，已經成為我國在建筑行業、旅游行業和監控救助行業等多方面必不可缺的先進技術，甚至在現如今信息化時代的發展中，移動設備也開始全面運用GPS技術進行城市地圖與方向的確認實施，為我國進一步走向科學信息化的全面發展鋪設了相對穩固的基礎。本文將從最近較為火熱的GPS-RTK定位技術（實時動態定位技術）進行分析，從航道測量的領域需求確認是否可以滿足應用條件，為確保城市建設或多方面行業延伸的可能性提供相應理論前提。

關鍵詞：GPS-RTK定位技術；航道測量；應用

社會信息化環境的發展，影響著城市居民與建筑行業的前進方向，只有摒棄傳統的信息數據獲取模式，才能夠在真正意義上賦予科技的使用效能發揮，并確保工作效率與生活質量的有效提升，為后續城市建設提供了延伸前提，更為經濟發展起到了改革作用。

1 GPS-RTK定位技術概述

GPS-RTK定位技術又被稱為全球定位系統，通過人造衛星對地面GPS信號的實時捕捉，完成高精度、全氣候和地面三維坐標點的快速確定，在人們的日常生活與航行安全方面提供了良好的保障同時，更為先進測量技術提供了良好的鋪設環境，并改變了傳統測量理論與方法的使用，促進了測繪工作科學化的發展，更避免了相對應人工誤差的存在可能性。

GPS-RTK定位技術具備支持標準和精確定位算法、支持多種定位模式與GNSS實時與后處理、支持多種標準格式和協議GNSS的特點，對于后續使用過程中相對數據傳輸和數據處理上具備優勢，同時與傳統GPS模式相比更易操作，針對數據傳導過程中變化也更加明顯。

GPS-RTK定位系統由三個方面組成：

（1）空間人造行星部分。依據相對應地球運轉速率保持使用的人工行星作為全球定位基礎，通過相對應角度赤道面的交點比值獲取相對應位置的準確數據，同時依據信號的傳導速率與影像實時性，促使24顆人造衛星具備更深一步的校準系統，確保在滿足各種氣候條件中能夠具備運行的實際意義，并構建完善系統滿足使用要求。

（2）地面監控單位。相對于地面靜止的監測站、主控站和注入站，分別對空間人造衛星進行信號的接收、處理和維護等相關工作，同時也作為參照定位點為人造衛星進行服務，避免了環境地理變化與軌道運行誤差出現偏移，并進一步對地面定位有參照依據，確保傳入主控站的信息數據有完整性與比對性，并針對當前地理情況有較為明顯的突出比較，確保了后續監控單位的工作進行。

（3）GPS-RTK信號接收機。通過接受信號的設備，獲取主控站和衛星整合的數據單位，根據衛星的運行與GPS信號的有效處理和放大，確保信號的可觀察性與相關位置網格化，為相關使用者提供準確的方向和動態數據，也是GPS-RTK定位技術使用的最終目的。

其次，GPS-RTK信號接收機應具備較強的信號轉換與接收能力，克服特殊環境或地方的天線單元和接收單元也是必不可少的相關部件。

2 GPS-RTK定位技術在航道工程測量中的應用

GPS-RTK定位技術又被稱為實時動態定位技術，通過信號傳遞的效率與處理速度，避免了三維模式定位下的時差問題，并將傳統的GPS技術使用進行了有效的提高，促使航道維護性測量的工作能夠在相對平穩的環境中實行，對人造衛星更有了準確的把控和航道運算依據。

GPS-RTK定位技術的原理是通過點位精度較高的地方作為水準點，根據相應的多顆衛星掃描進行三維立體化的比對確認，從而建立后續GPS接收機為相對基準站進行多次掃描評估構建信號框架，并通過無線電的模式經過主控站的數據處理和圖像化處理，使得使用者能夠獲取精細化的數據和高程測量精度。

所以，GPS-RTK定位技術在航道測量中可以應用到覆蓋水深測量、地形測量、經緯度測量、施工放線、建立和GIS前端數據等多方面的測量采集工作，根據相應的接收器作為基準點進行數據統籌，從而依據相應水準點高差和位置進行進一步確定，滿足單項工程或是數據的獲取，并獲得相對精準的測量信息。

動態定位模式在航道勘測階段有著廣闊的應用前景，可以完成地形測繪、橫斷面測量、縱斷面測量，及水深、河床地形等測量工作。整個測量過程在不需通視的條件下，測量1～3s，精度就可以達到10～30mm，有著常規測量儀器（如全站儀）不可比擬的優點.RTK技術具有很大的優點：實時動態顯示經可靠性檢驗的厘米級精度的測量成果，從而提高了GPS-RTK定位技術作業效率，每個測量點只需要停留1～2s，移動站小組作業（1～2人）可完成地形測量5～10km，其精度和效率是常規測量所無法比擬的。GPS與測深儀連接進行水深測量，可以實時定位采樣點水深，精度一般可控制在≥5cm，充分滿足水運工程規范要求。

GPS靜態定位和動態技術相結合的方法可以高效、高精度地完成航道平面控制測量，水深測量，河床地形測量，護岸定線和疏浚放線測量等。

3 GPS-RTK定位技術的優點和局限性

3.1 GPS-RTK定位技術的優點

（1）觀測站之間無需通視。既要保持良好的通視條件，又要保障測量控制網的良好結構，這一直是傳統測量技術在實踐方面的困難問題之一。GPS-RTK定位技術測量不要求觀測站之間相互通視，這一優點即可大大減少測量工作的經費和時間，同時也使點位的選擇變得更加靈活。（2）定位精度高，沒有誤差積累。只要滿足GPS的基本工作條件，在一定的作業半徑范圍內，GPS-RTK定位技術可同時精確測定測點的三維坐標，高程測量精度可滿足四等水準要求，且沒有累積誤差。實測中，基準站架設在視野開闊且附近無高大建筑物的控制點上，作業半徑約為8～10km。（3）觀測時間短。進行GPS-RTK定位技術測量時，將基站架設在已知控制點上，測量人員手持流動站，利用RTK技術每點定位歷時僅幾秒鐘，速度很快。（4）操作簡便。GPS-RTK定位技術測量的自動化程度很高，在觀測中，測量員的主要任務只是安裝并開關儀器、量取儀器高、監控儀器的工作狀態和采集環境的氣象數據，而其他觀測工作，如衛星的捕獲、跟蹤觀測和記錄等均有儀器自動完成。（5）全天候作業。GPS-RTK定位技術觀測工作，可以在任何地點、任何時間連續地進行，一般也不受天氣狀況的影響，風雨天均可實施。

3.2 GPS-RTK定位技術的局限性

外部環境對GPS-RTK定位技術的使用及精度會有一定的影響，如近距離的高壓線路、建筑物、高大樹木、河道上的橋梁都會影響其接收效果，因此在測量時應盡量避開這些障礙物。當衛星信號無法接收時，需通過全站儀、水準儀完成附近的測量任務。

4 結束語

GPS-RTK定位技術是我國實行精準測量和定位的有效工具，通過相應衛星和基準點的測量系統促進了相關產業效率，同時城市規劃、設計、施工、驗收與船舶安全方面提供了維護測量的基本前提，更為我國行駛監督管理方面提供了相對應的執行力。故而，GPS-RTK定位技術對于社會科學與群眾生活效益具備實用性，對于未來其他行業的發展與應用軟件平臺的服務延伸也提供了相應依據，確切鎖定了相關方位與測繪網格的關系，為后續技術的普及和應用埋下了扎實的基礎和科學化的技術平臺。

參考文獻

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