GPS-RTK技术在工程测量中的应用

摘要：随着社会的发展与进步，重视GPS -RTK技术在工程测量中的应用对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍GPS -RTK技术在工程测量中的应用的有关内容。

关键词技术；测量；应用；原理；定位；控制；

Abstract: With the development and progress of society, emphasis on the application of GPS-RTK technology in the engineering survey of great significance for the real life. This paper describes the applications of GPS-RTK technology in the engineering survey.

Keywords technologies; measurement; application; principle; positioning; control;

中图分类号：P228.4文献标识码：A 文章编号：

引言

对于GPS，可以说它是测量史上的一次变革，它为我们提供了全天候、高精度、高效率的测量方法。但是GPS也有它自己的不足之处，比如说作业时间长、数据要进行内业处理等。针对GPS的这些不足之处，发展出了RTK(Re-al TimeKinematic)技术。它不仅具有GPS原有的全天侯、高精度、无须光学通视的特点，而且还可以为测量提供实时的定位结果。可以说RTK的产生是GPS应用的拓展，是测量方法的又一次突破，是测量史上的又一次变革。

1、工作原理及特点

RTK GPS 定位 ，是实时处理两测站载波相位测量的 GPS 差分方法 ，该方法分为两类即修正法和差分法。修正法是将基准站的载波相位修正值发送给用户站 ，改正用户站的的载波相位 ，来求得坐标。差分法则是将基准站采集的载波相位发送给用户 ，由此用户再与本站的载波相位观测值进行求差解算坐标。由方法上可知修正法实际上是形式上的差分 ，差分法才是真正意义上的差分。所以我们叫修正法为准 RTK，差分法为真 RTK。进行差分法 RTK观测需要一台基准站接收机和一台或多台流动站接收机 ，以及用于数据通信的电台。RTK 定位技术是将基准站的相位观测数据以及坐标信息通过数据链方式即时发送给用户流动站 ，用户将通过数据链传输的基准站数据连同自采集的相位观测数据进行实时差分处理 ，从而实时地计算并显示用户流动站的三维坐标及其精度。以载波相位观测值为基础静态定位测量是用两台或两台以上GPS 接收机分别安置在一条或数条基线的端点 ，根据基线长度的要求及其精度 ，对观测值进行处理 ，可以得到到任何一个测站精密的 WGS-84 坐标系统下的基线向量 ，再经过国家三角点或更高精度级别的网点联测 ，坐标解算、平差、坐标传递、坐标转换工作。最终得到坐标 ，是需一段时间的工作。显然静态定位测量不具备实时性。而 GPS 实时动态（RTK）定位技术则是实时动态定位测量 ，只要在两台 GPS 接收机的基础上 ，增加一套无线电数字传输设备系统 ，即电台 ，将两个相对独立的 GPS 信号接收系统联成有机的整体。基准站通过电台将观测值数据和观测信息实时地传输给用户流动站 ，流动站将基准站传来的载波相位观测信号与流动站本身的载波信号 ，形成基线进行实时数据处理 ，就能快速解算出两站间的基线值。由于接收机输入了相应的坐标转换和投影参数等 ，也就能实时地得到流动站测点坐标 ，这也正是 RTK 测量的优势所在。

2、GPS RTK技术在工程测量中的应用

GPS RTK测量以其快速实时，厘米级精度等特点厂．泛应用现代于工程测量中。

2．1控制测量

在一些高精度控制测量中，依然使用高精度GPS静态测量方法，但在一些图根控制和精度要求不是很高的控制测量中。应用RTK技术只需要作业人员在点位上测量几秒钟，就可以实时得到定位结果，大大提高了作业率。但是用RTK作测区控制，由于缺少检查条件，为了保证作业精度，可以采用两种方法来解决：(1)用同一个基准站把所有点位测量两次，比较两次的差值；(2)用两个不同的基准站将所有的点位分别测量一次，比较两次的差值。用两个不同基准站进行RTK测量时，如果基准站的也标精度不是很高，比较的差值可能比较大，而且会体现出一种系统性。因为基准站的已知点误差在RTK测量中不能消除，并且会作为固定误差存在下来，这样比较的差值里面就包括已知点误差和测量误差两部分。而用同测站测量两次，只含有测量误差，比较的差值就很小。

2．2碎部测量

如果直接用RTK测图，可以不布设各对控制点，改变了传统的“先控制、再测图”的做法。RTK仅需一定数量的基准点，就可以高精度并快速地测定地形点，地物点的三维坐标。无论是平板仪测量，还是电子平板测量，都要求铡站与测站之闾通视，至少需要2、3人操作，采用RTK技术，仅需要1人持仪器在测区内采集数据，并同时输入点号和三维坐标，应用数字化软件可以生成各种比例尺地形图，大大提高r测图的效率和精度。

2．3公路测量

随着GPS接收机性能和数据处理技术逐渐完善，GPS应用领域也不断拓宽。实时GPS测量在公路工程中可完成多种工作。

(1)中线测设

设计人员在大比例尺带状地形图上定线后，需将公路在地面标定出来。采用实时GPS测量，只需将中线柱点的坐标输入GPS接收机中，系统就会定出放样的点位。由于每个点位的测量都是独立的完成的。不会产生累积误差，各点放样精度趋于一致。

(2)纵、横断面测量

公路中线确定后，利用中线桩点坐标，通过绘图软件，即可给出路线纵断面和各桩点的横断面。由于所用数据都是测绘地形图时采集来的，因此不需要再到现场进行纵、横断面测量。从而大大减少了外业工作。如果需要进行现场断面测量时，也可采用实时GPS测量。与传统方法相比，在精度、经济、实用备方面都有明显的优势。

(3)施工测量

实时GPS系统既有良好的硬侔，也有极丰富的软件可选择。施工中对点、线，面以及坡度等放样均很方便，快捷。精度可达到厘米级。

(4)地籍测最

地籍测量中应用RTK技术测定每一宗土地的权属界址点以及测绘地籍图，它能实时测定有关界址点及一些地物点的位置并能达到要求的厘米级精度。将GPS获得的数据处理后直接录入GPS系统，可及时、精确地获得地籍图。但在影响GPS卫星信号接收的遮蔽地带，应采用全站仪、测距仪、经纬仪等测量工具，采用解析法或图解法进行细部测量。在建设用地勘测定界测量中，RTK技术可以实时地测定界桩位置，确定七地使用界限范围．计算崩地面积。利用RTK技术进行勘测定界放样是坐标的直接放样，建设用地勘测定界中的面积量算。实际上由GPS软件中的面积计算功能直接计算井进行捡核，避免了常规的解析法放样的复杂性，简化了建设用地勘测定界的工作程序。

3、 GPS RTK技术在工程测量中处理数据方法

实时动态测量RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。在RTK作业模式下，基准站通过数据锭—调制解调器，将其观测值及站点的坐标信息用电磁信号一起发送给流动站。流动站不仅接收来自基准站的数据．同时本身也要采集GPS卫星信号，并取得观测数据，在系统内组成差分观测值进行实时处理，瞬时地给出精度为厘米级(相对于参考站)的流动站点位坐标。

在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测位(仍距和载波相位观测值)和测站坐标信息(如基准站坐标和天线高度)—但传送给流动站，流动站在完成初始化后，二方面通过数据链接接收来自基被站的数据，另外，自身也采集rTP3观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，再经过坐标转换、高程拟合和投影改正，即可给出实用的厘米级定位结果。

4、结束语

随着 GPS 实时动态定位（RTK）技术的发展 ，我国的各个RTK 生产厂家也开始相继推出了具有一定自主知识产权的 GPS 仪器，近年来新仪器所需要的初始化时间越来越短，精度也越来越高，可靠性越来越强 ，体积、重量也逐渐向轻巧灵活方向发展 ，同时世界范围内由于市场因素影响 ，仪器的性价比逐步提供 ，这些仪器在我国工程应用领域有着良好的使用、发展前途。

参考文献

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