GNSS-RTK技术在工程测量中的应用分析

摘要：随着全球导航卫星系统（GNSS）技术的快速发展，RTK测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。通过RTK技术能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，本文首先分析了GNSS-RTK技术在工程测量中的应用，其次，就GNSS-RTK技术在工程测量中处理数据方法和GNSS-RTK技术在工程测量中应用的优点进行了探讨，具有一定的参考价值。

关键词：GNSS-RTK技术；工程测量；应用；优点

Abstract: with the global navigation satellite system (GNSS) technology fast development, the RTK technology is increasingly mature measure, RTK surveying and mapping gradually in measuring technology has been applied. Through the RTK technology in the wild to get the cm-level real-time position precision measurement method, this article first analyzes the GNSS-RTK technology in the measurement of the engineering application, the second, GNSS-RTK technology in the engineering survey in data processing method and GNSS-RTK technology in the engineering survey in the advantages of application is discussed in the paper, to have the certain reference value.

Keywords: GNSS-RTK technology; Engineering measurement; Application; advantages

中图分类号：K826.16文献标识码：A 文章编号：前言GNSS就是全球导航卫星系统,它是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代紧密卫星导航定位系统。GNSS卫星定位测量是研究利用GNSS系统解决大地测量问题的一项空间技术。随着全球导航卫星系统（GNSS）技术的快速发展，RTK测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。通过RTK技术能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GNSS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。

1 GNSS-RTK简介

1.1GNSS-RTK 基本原理

GNSS-RPK 是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，能够实时地提供观测点的三维定位结果它由3部分组成:

基准站/CORS站

双频GNSS接收机，大地型扼流圈天线，网络CORS系统控制软件，电涌防护及防雷设备。

流动站

双频GNSS接收机，实差分析软件系统。

数据链

基准站及流动上配置的数据电台或GSM手机。

具体步骤是: 取点位精度较高的控制点作为基准点，安置一台接收机作为基准站对卫星进行连续观测或利用CORS站，基准站/CORS站把GNSS观测值和所设站的已知坐标数据通过数据链发送给流动站，流动站在接收 卫星信号的同时接收来自基准站的数据，并由软件系统根据相对定位的原理进行差分及平差处理，实时解算出流动站的三维坐标及精度，原理如图1所示。

1.2GNSS-RTK 测量的作业流程

（1）收集控制资料

根据工程需要收集当地的高等级已知控制点，并对其进行检查以保证起算数据准确可靠。

基准站的设置

由于收集的已知控制点在多数情况下并不便于直接使用，需要在测区内布设若干加密控制点作为基准站的位置，联测其坐标与高程。再在基准站上安置接收机，配置正确的参数。

流动站的设置。

在流动站上安置 接收机并进行初始化 流动站可处于静止状态或运动状态; 可以在一个固定点上初始化后再进行动态作业，也可以在动态条件下进行初始化。

图1

图1 实时动态定位原理

坐标系统转换

一般工程中选用地方独立坐标系，而GNSS实测的坐标为WGS-84坐标系，为统一坐标参照系，需计算坐标转换参数 若该地区已经进行过静态控制网测量，可直接得到转换关系; 若没有，则需要采用现场点校正的方式，利用三个以上的控制点进行RTK参数修正。求出坐标转换参数后，利用RTK设备中测量控制器即可实时解算出定位点的独立坐标。

流动站测量定位

坐标转换参数确定无误后，即可在测区根据工程需要进行实时的单点测量或放样定位测量等工作。

1.3GNSS RTK测量的技术特点

测量过程直观透明，可实时动态显示的测量成果。能够及时查看坐标定位精度，并使三维实时动态放样。快速成图等问题得以解决。

观测时间短。在观测条件良好时，可在 2s ~ 5s 内求得高精度的测点三维坐标。

全天候作业 只要在测点能够接收到4颗GNSS卫星信号，则在任何时间连续地进行作业。

操作简便，自动化程度高，大幅度减少劳动工作量测量已基本实现了智能化，观测人员只需将天线对中整平，量取天线高，打开电源即可进行自动观测。

测站之间无需通视，适应各种地形.各站之间是相互独立的观测值，误差不会积累传播.

2. GNSS-RTK技术在工程测量中的应用

RTK（Real - time kinematic）实时动态差分法。这是一种新的常用的GNSS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GNSS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。2.1 控制测量为满足城市建成区和规划区测绘的需要，城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀。GNSS 静态测量，点间不需通视且精度高，但数据采集时间长，还需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则必须返工。应用RTK技术将无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。2.2 线路中线定线RTK测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样，放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，即可放样。放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。2.3 建筑物规划放线建筑物规划放线，放线点既要满足城市规划条件的要求，又要满足建筑物本身的几何关系，放样精度要求较高。使用RTK进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系，对于短边，其相对关系较难满足。在放样的同时，需要注意的是测量点位的收敛精度，如果点位收敛精度不高的情况下，强制测量则有可能带来较大的点位误差。在点位精度收敛高的情况下，用RTK进行规划放线一般能满足要求。2.4 用地测量在建设用地勘测定界测量中，RTK技术可实时地测定界址点坐标，确定土地使用界限范围，计算用地面积，在土地分类及权属调查时，应用RTK技术可实时测量权属界限、土地分类修测，提高了测量速度和精度。

2.5 施工放样测量

RTK 随机软件中包含放样的功能，可进行点直线曲线的施工放样测量 在测量控制器中输入事先设计好的点线路要素，即可自动生成对应的放样点，控制器通过实时显示测点里程和偏移距离指导放样工作。

2.6 纵、横断面测量

在道路隧道桥梁等工程中，均需要测量纵横断面。常规的地面测量方法效率低。在事先完成线路的放样工作后，系统可根据放样点，自动生成纵横断面，大幅度减少外业工作量，若需要进行现场测量时，也可采用GNSS-RTK技术。

质量影响因素及控制方案

3.1 受限因素

受卫星状况的限制

卫星信号容易被建筑物树木等遮挡，使作业时间受到限制。

受天空环境的影响

白天中午时，受电离层干扰大，共用卫星数目减少，使得初始化时间长甚至不能初始化 测量时可避开这个时间段。

数据链传输受干扰和限制作业半径比标称距离小

数据链容易受到障碍物的干扰，使信号在传输过程中衰减严重，影响测量精度和作业半径 因此基准站的位置应设在测区中央的最高点，以覆盖尽可能广的范围。

初始化能力和所需时间问题

在山区高楼密集区，GNSS卫星信号容易被阻挡，导致失锁初始化丢失等问题。应选用初始化能力强所需时间短的机型进行改善。

精度和稳定性问题

由于RTK受限制的因素多，导致其测量的精度和稳定性不及全站仪强。应选用精度和稳定性好的机型，并通过布设多余控制点来进行质量控制。

3.2 测量成果的质量控制

影响测量成果质量的因素较多，在测量中必须进行质量控制。

主要方法有:

选用精度和稳定性较好的机型，避免因机器性能不足带来的质量问题。

（2）已知点检核比较法。在布测控制网时用静态GNSS或全站仪测出多余控制点，与RTK测量的结果进行比较，以发现问题该方法可靠，但受控制点的数目限制。

（3）重测比较法 每次初始化后，对一两个已测过的 点或高精度控制点进行重测，确保无误后再进行RTK测量。一般在没有控制点的地方采用此法。

4 结语

GNSS-RTK能实时地定位出所在位置的三维坐标，可以直接进行实地实时放样、中桩测量点位测量等。以其快速、高效、节省人力、不受天气、地形和通视等条件的限制，被广泛的应用于路线桥梁隧道等工程勘察。