淺談測(cè)繪工程中 GPS 技術(shù)的應(yīng)用

于浩

摘 要：GPS全球定位系統(tǒng)，是隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來(lái)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。GPS衛(wèi)星定位測(cè)量是研究利用GPS系統(tǒng)解決大地測(cè)量問(wèn)題的一項(xiàng)空間技術(shù)。隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，RTK測(cè)量技術(shù)也日益成熟，RTK測(cè)量技術(shù)逐步在測(cè)繪中得到應(yīng)用。通過(guò)RTK技術(shù)能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來(lái)了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞：GPS RTK技術(shù)；工程測(cè)量；應(yīng)用

1 引言

（GPS）是全球定位系統(tǒng)，RTK是測(cè)量技術(shù)，RTK測(cè)量技術(shù)逐步在測(cè)繪中得到應(yīng)用。通過(guò)RTK技術(shù)能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，本文主要論述了GPS RTK技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用，分析GPS RTK技術(shù)在工程測(cè)量中處理數(shù)據(jù)方法和GPS RTK技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，僅供參考。

2 工程測(cè)量中GPS、RTK技術(shù)的應(yīng)用

RTK（Real - time kinematic）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法。是新的常用的GPS測(cè)量方法，以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來(lái)了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

2.1 控制測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

城市建成區(qū)和規(guī)劃區(qū)測(cè)繪非常繁瑣，城市控制網(wǎng)具有控制面積大、精度高、使用頻繁等特點(diǎn)，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)導(dǎo)線大多位于地面，隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，這些點(diǎn)常被破壞，影響了工程測(cè)量的進(jìn)度，如何快速精確地提供控制點(diǎn)，直接影響工作的效率。常規(guī)控制測(cè)量如導(dǎo)線測(cè)量，要求點(diǎn)間通視，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且精度不均勻。GPS 靜態(tài)測(cè)量，點(diǎn)間不需通視且精度高，但數(shù)據(jù)采集時(shí)間長(zhǎng)，還需事后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不能實(shí)時(shí)知道定位結(jié)果，如內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求則必須返工。應(yīng)用RTK技術(shù)將無(wú)論是在作業(yè)精度，還是作業(yè)效率上都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.2 GPS控制測(cè)量

GPS控制測(cè)量工作與經(jīng)典大地測(cè)量工作相類似，按其性質(zhì)可分為外業(yè)和內(nèi)業(yè)兩大部分。外業(yè)工作主要包括選點(diǎn)（即觀測(cè)站址的選擇）、建立觀測(cè)標(biāo)志、野外觀測(cè)作業(yè)以及成果質(zhì)量檢核等；內(nèi)業(yè)工作主要包括GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)、測(cè)后數(shù)據(jù)處理以及技術(shù)總結(jié)等。如果按照GPS測(cè)量實(shí)施的工作程序，則大體可分為這樣幾個(gè)階段：技術(shù)設(shè)計(jì)；選點(diǎn)與建立標(biāo)志；外業(yè)觀測(cè)；成果檢核與處理。

作業(yè)方法：采用兩臺(tái)（或兩臺(tái)以上）接收機(jī)，分別安置在一條（或數(shù)條）基線的端點(diǎn)，根據(jù)基線長(zhǎng)度和要求的精度，按GPS測(cè)量系統(tǒng)外業(yè)的要求同步觀測(cè)四顆以上的衛(wèi)星數(shù)時(shí)段，時(shí)段長(zhǎng)度根據(jù)測(cè)量等級(jí)確定。

定位精度：基線測(cè)量的精度可達(dá)±（5mm+1ppm×D），D為基線長(zhǎng)度，以公里計(jì)。

作業(yè)要求：采取這種作業(yè)模式所觀測(cè)的獨(dú)立基線邊，應(yīng)構(gòu)成閉合圖形（如三角形、多邊形），以利于觀測(cè)成果的檢核，增強(qiáng)網(wǎng)的強(qiáng)度，提高成果的可靠性和精確性。

適用范圍：建立國(guó)家大地控制網(wǎng)（二等或二等以下）；建立精密工程控制網(wǎng)，如橋梁測(cè)量、隧道測(cè)量等；建立各種加密控制網(wǎng)，如城市測(cè)量、工程點(diǎn)測(cè)量、道路測(cè)量、勘界測(cè)量等；觀測(cè)中至少跟蹤四顆衛(wèi)星，同時(shí)基線邊一般不要超過(guò)15km。

注意事項(xiàng)：所有已觀測(cè)基線應(yīng)組成一系列封閉圖形，已利于外業(yè)檢核，提高成果可靠度。

3 控制測(cè)量布網(wǎng)的控制

3.1 選點(diǎn)

鑒于GPS測(cè)量觀測(cè)站之間不一定要求相互通視，而且網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，所以選點(diǎn)工作比常規(guī)控制測(cè)量的選點(diǎn)簡(jiǎn)便。但由于點(diǎn)位的選擇對(duì)于保證觀測(cè)工作的順利進(jìn)行并保證測(cè)量結(jié)果的可靠性有著重要的意義，所以在選點(diǎn)工作開始前，除收集和了解有關(guān)測(cè)區(qū)的地理情況和原有測(cè)量控制點(diǎn)分布及標(biāo)架、標(biāo)型、標(biāo)石完好情況，決定其適宜的點(diǎn)位外，選點(diǎn)工作還應(yīng)遵守以下原則：

（1）點(diǎn)位應(yīng)設(shè)在易于安裝接收設(shè)備、視野開闊的較高點(diǎn)上。

（2）點(diǎn)位目標(biāo)要顯著，視場(chǎng)周圍15以上不應(yīng)有障礙物，以減小GPS信號(hào)被遮擋或被障礙物吸收。

（3）點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射源，其距離不小于200m；遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無(wú)線電信號(hào)傳送綬道，其距離不得小于50m，以避免電磁場(chǎng)對(duì)GPS信號(hào)的干擾。

（4）點(diǎn)位附近不應(yīng)有大面積水域或不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號(hào)接收的物體，以減弱多路徑效應(yīng)的影響。

3.2 線路中線定線

RTK測(cè)量技術(shù)用于市政道路中線或電力線中線放樣，放樣工作一人也可完成。將線路參數(shù)如線路起終點(diǎn)坐標(biāo)、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等輸入RTK的外業(yè)控制器，即可放樣。放樣方法靈活，即能按樁號(hào)也可按坐標(biāo)放樣，并可以隨時(shí)互換。放樣時(shí)屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移動(dòng)，直到誤差小于設(shè)定的為止。

3.3 建筑物規(guī)劃放線

建筑物規(guī)劃放線，放線點(diǎn)既要滿足城市規(guī)劃條件的要求，又要滿足建筑物本身的幾何關(guān)系，放樣精度要求較高。使用RTK進(jìn)行建筑物放樣時(shí)需要注意檢查建筑物本身的幾何關(guān)系，對(duì)于短邊，其相對(duì)關(guān)系較難滿足。在放樣的同時(shí)，需要注意的是測(cè)量點(diǎn)位的收斂精度，如果點(diǎn)位收斂精度不高的情況下，強(qiáng)制測(cè)量則有可能帶來(lái)較大的點(diǎn)位誤差。在點(diǎn)位精度收斂高的情況下，用RTK進(jìn)行規(guī)劃放線一般能滿足要求。

3.4 用地測(cè)量

在建設(shè)用地勘測(cè)定界測(cè)量中，RTK技術(shù)可實(shí)時(shí)地測(cè)定界址點(diǎn)坐標(biāo)，確定土地使用界限范圍，計(jì)算用地面積，在土地分類及權(quán)屬調(diào)查時(shí)，應(yīng)用RTK技術(shù)可實(shí)時(shí)測(cè)量權(quán)屬界限、土地分類修測(cè)，提高了測(cè)量速度和精度。

4 在工程測(cè)量中GPS、RTK技術(shù)數(shù)據(jù)處理方法

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量RTK是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過(guò)數(shù)據(jù)錠—調(diào)制解調(diào)器，將其觀測(cè)值及站點(diǎn)的坐標(biāo)信息用電磁信號(hào)一起發(fā)送給流動(dòng)站。流動(dòng)站不僅接收來(lái)自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù).同時(shí)本身也要采集GPS衛(wèi)星信號(hào)，并取得觀測(cè)數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，瞬時(shí)地給出精度為厘米級(jí)（相對(duì)于參考站）的流動(dòng)站點(diǎn)位坐標(biāo)。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過(guò)數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)位（仍距和載波相位觀測(cè)值）和測(cè)站坐標(biāo)信息（如基準(zhǔn)站坐標(biāo)和天線高度）—但傳送給流動(dòng)站，流動(dòng)站在完成初始化后，二方面通過(guò)數(shù)據(jù)鏈接接收來(lái)自基被站的數(shù)據(jù)，另外，自身也采集rTP3觀測(cè)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，再經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、高程擬合和投影改正，即可給出實(shí)用的厘米級(jí)定位結(jié)果。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們的測(cè)量技術(shù)也在不斷發(fā)展。隨著GPS、RTK技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用，它對(duì)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展起到了重要的作用，也為測(cè)量工作人員減輕了工作負(fù)擔(dān)。

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