GPS RTK技術替代常規控制測量的應用分析嘗試

趙少鋒

（華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050024）

1 GPS定位技術理論基礎

1.1 RTK技術

RTK技術是一種以導航定位技術為基礎的改進的新技術，該技術可解決基站和移動站之間距離過大的問題，可通過誤差的降低來提高測量工作的準確性。通過建立多個GPS基準站，提供多個基準站連續運行衛星定位導航服務，可利用流動站校正觀測值和基準站坐標計算得出流動站整周模糊度，獲取精確的流動站坐標位置[1]。RTK技術中還包括虛擬現實技術、媒體訪問控制技術以及多媒體通信技術等。該技術的出現和應用使得野外作業時實時提供測量點的精確三維坐標成為了可能，且具有靈活快速、省時省力省錢且精確度高的優點，同時還能提高工作的效率。目前該技術已經替代常規測量方法但還沒有完全取代。

1.2 虛擬參考站技術

虛擬參考站是一種基于VRS理論的技術，該技術屬于實時動態測量技術，在某一個區域內通過建立網狀結構的GPS基準站，在移動站附近建立虛擬參考站，結合周邊參考站實際觀測值計算得出虛擬參考站的虛擬觀測值，從而實現用戶站高精度定位。虛擬基準站技術的工作原則是：第一每一個基準站都能通過以太網連續向數據中心發送原始衛星觀測數據；第二從數據中心存儲接收到的基準站數據，可計算出網絡中每一個基準線的載波相位整周模糊度值，建立誤差模型。第三移動站向數據中心發送請求命令后，在經過授權認證建立移動數據鏈路，接收移動站單點定位。同時還能根據該定位建立虛擬基準站，和用戶一起通過RTK技術獲得因基準站內各誤差影響的校正值，數據中心最后將校正值發送給移動站的用戶。第四，移動站對于接收到的信息進行差分分解計算，可獲得精確的定位坐標。

2 RTK技術特點和優勢分析

第一，RTK技術的成本較低，且同在測量終端設備上輸入差分服務賬號后可通過接收差分信息實現實時厘米級定位。目前國內可由具有測繪資質的單位向當地地理信息主管部門申請受監管的區域服務來獲得采用RTK技術的服務，此外也可以直接購買北斗地基增強系統服務，購買無資質要求只需實名認證即可，信號已覆蓋全國32個省市，且一個賬號全國通用。第二，采用RTK技術測量獲得的平面定位精度和垂直定位精度都比較精確，滿足地形圖測量、土方測算等工程測量的要求，作業效率比常規測量控制技術要高得多。第三，利用RTK技術進行測量操作十分簡便，即使是非專業測繪人員也能快速學會。第四，RTK測繪技術可提供精確的三維位置信息和時間信息，功能性較強，可在安全、測繪、能源和基建等領域獲得深入應用與發展。觀測站之間在不通視的情況下也能實現精準測量，具有全天候24小時連續作業的優點。

3 GPS RTK系統組成和技術工作原理

（1）GPS RTK系統組成。GPS網絡RTK系統主要由基準站網、控制中心、數據通信線路和用戶部分構成，每個部分之間互相聯系互相依存，其中核心部分是控制中心，包括GPS網絡RTK系統數據的傳輸、接收以及轉換、處理和傳送。基準站網絡由若干個基準站設備構成，一般至少要有三個及其以上的固定基準設備。控制中心又叫做數據處理中心，顧名思義是為數據處理服務的，該中心又由計算機、各RTK軟件、通訊服務器等構成，是GPS網絡RTK系統的核心。通信線路的作用是聯系控制中心和基準站、流動站。用戶部分也就是流動站，由GPS接收器、移動電話以及調制解調器構成，接收器的功能是發送用戶的初始位置信息，同時接收控制中心信號數據，然后生成相應的位置信息。

（2）GPS RTK技術工作原理和工作流程。在一定區域內構建連續運行且永久性的GPS參考站，利用RTK測繪技術實現各種設備的連接，然后通過控制中心接收和處理所有原始觀測值，消除或減弱軌道的誤差以及電離層、對流層的影響，建立改正動態數據庫。用戶則可直接通過移動網絡訪問數據控制中心，只要將自己初始位置發送給控制中心，控制中心便可以計算出流動站的觀測值改正數，然后又通過控制中心將改正信息發送給用戶，用戶可以根據這些信息獲得精確的定位。

4 GPS RTK技術在城市勘測控制測量中的應用

在城市現代化建設過程中，可將RTK技術應用在城市勘測控制測量工作中，應用領域主要包括宗地測量、土地利用更新調查測量和違法用地測量。在實際應用時該技術具有明顯的優勢，比如不但可提高工作效率而且還能降低測量成本，提高測量準確性。將RTK技術和城市控制測量結合起來，主要是圖根控制測量，即對提供城市測繪圖使用的控制點進行精確測定，在測途中對地面點的點位誤差進行嚴格控制。根據城市控制測量相關要求，圖根控制網絡中有關圖根點的高程誤差不能超出測圖基本等高距的十分之一，且隨著比例尺的升高等高距可相應擴大。在具體測量控制時，圖根控制點的控制測量步驟如下：首先布置控制網絡，在已知控制點上開展連續性RTK觀測，可計算出各個點的點位精度；第二將三個控制點連接起來形成三角網絡，并對三角形的角度、邊長和每個點坐標進行分析對比。第三測量未知點，利用全站儀測量獲取測量結果并進行對比，最后檢測得出RTK技術的精確度。其后在信號較差的地方選擇任意一個點連續觀測，計算得出點位精確度，對RTK測量結果進行評定，在不同時間段對相同點位精確度進行測量，找到實用的觀測時間并使用分別采樣的方式對不同時間段觀測數據完成采樣和精確度計算工作。總之，在采用GPS RTK技術進行城市控制測量時，首先在啟動基準站后要保證基準站能正常運行，然后對網絡通信情況進行測試，將流動站設備連接起來設置好流動站信息。在測量以后啟用連續測量模式，通過記錄間隔時間的設置在測量結束后采用全站儀導線觀測，最后完成數據處理、測量數據精確度計算、觀測誤差對比等工作。在測量控制過程中要注意的是，為了能提高測量數據的精確度，需要對地形等參數進行反復多次測量，可設置多個控制測量點，然后對測量的時間、點間距等進行確定，對比多個測量結果，然后通過歷史數據的比較分析可確定最終RTK技術在控制測量中獲得的結果。

5 結語

綜上所述，GPS RTK技術在控制測量中的應用，和傳統測量技術相比具有更多優勢，比如可節約成本、提高測量工作的精確度和工作效率等。本文提出將RTK技術應用在城市勘測測量控制中，通過圖根控制測量，設置多個基準站選擇合適的測量時間，且要求圖根控制點點位滿足GPS觀測要求可實現精確的城市測量控制，再經過測量結果對比分析處理后可有效提高控制測量結果的準確性和可靠性，同時還能提高工作效率、降低工作難度、降低測量成本等。將GPS RTK技術替代常規性測量控制技術，可推動測量控制技術和測繪行業的發展與測量技術的創新。