GPS-RTK在线路测量中的应用研究

摘要：

GPS又被称之为全球卫星定位系统，其可以提供全天候、连续、实时以及高精度的三维坐标，而RTK是一种实时动态测量技术，具有操作简单、快捷、精确等特点，尤其是在定位和定线这两个方面上的优势更为突出。为此，GPS-RTK技术现已被广泛应用于各类工程的线路测量当中，如公路铁路工程、水利工程、输电线路工程以及管道工程等等。借此，本文就GPS-RTK在线路测量中的应用进行研究。

关键词：GPS-RTK技术；线路测量；精确度

中图分类号：TN913.1文献标识码： A 文章编号：

一、GPS-RTK概述

（一）工作原理

1.基准站工作原理。使用GPS进行测量的过程中，需要借助载波相位观测值，而GPS-RTK技术恰恰是基于载波相位观测值的一种技术，它能够提供厘米级测量精度的三维坐标。基准站具体的工作原理如下：GPS-RTK系统主要是由数据信号接收、传输以及实时处理这三个部分组成，并且至少应当有两台或两台以上的GPS接收机，在实际测量过程中，这些GPS接收机需要同时工作，可将其中某一台接收机指定为基准站，其它的则作为流动站。作为基准站的GPS接收机一般都是安装在一个固定的点位上，而这个点的高程及经纬度全部都是已知的。在测量过程中，基准站主要负责接收卫星发出的原始数据信息，再由无线电发射器对这些信息进行广播，流动站内的接收机便可以接收到这些信息，然后通过对这些数据信息的分析处理，便可以获得所要测量的具体数据。

2.流动站工作原理。RTK流动站属于整个系统中的实用部分，它的工作原理如下：由基准站和流动站中的接收机同时工作，并对当前位置的原始数据信息进行采集，这一过程主要是借助电台来完成接收，再经由串口传输给流动站接收机；流动站接收机接收到原始的数据信息以后，会对这些信息进行相应的处理，并计算出两台接收机间精确到厘米级的基线向量；按照基准站已知的坐标和计算所得的基线向量，流动站接收机便能够给出当前位置的精确坐标。

（二）技术特点

GPS-RTK技术具有以下特点：其一，RTK测量具有GPS全部的经典功能，如静态及快速静态测量等等，并且测量所得的数据也可以通过后处理的方式进行计算，能够有效地确保测量精度；其二，由于GPS测量的实时性相对较差，不适用于放样环节，而RTK则具备实时动态测量的特性，可在放样环节中应用，精度能够达到厘米级；其三，采用GPS静态测量一般需要1h甚至更长的时间才能获得足够的精度，而RTK完成这一测量过程仅仅需要几分钟的时间，作业时间大幅度缩短；其四。RTK成果可以在野外作业时实时提供，这样一来便可以在测量现场进行及时校核，减少了返工作业的情况；其五，基准站设置完成后，只需要一名作业人员手持流动站进行操作，不仅节省了人员，而且劳动强度也大幅度降低。

二、GPS-RTK在线路测量中的具体应用

（一）布设控制网

在应用GPS-RTK进行线路测量的过程中，必须做好GPS控制网的布设工作，这是整个测量中较为重要环节之一，布设要点如下：

1.在对控制网进行布设时，应当充分考虑被测线路等级、施测时的卫星状况、线路沿线的地形地物以及测量精确程度的要求等等因素，并在此基础上进行综合设计，以确保测量精度符合要求。

2.如果被测线路过长时，可以根据需要将整条线路划分为多个投影带，并在各部分交界的位置上布设能够相互通视的GPS点。若是该控制网作为被测线路的首级控制网，并且需要采用其它方法进行加密，则应每间隔5公里左右布设一对能够互相通视的GPS点。

3.控制网为一级和二级时，应当采用网连或边连的方式进行布设；三级和四级则可采用点连或铰链导线的方式进行布设。需要注意的是，在控制网中不得存在自由基线。

4.控制网应当与附近等级较高的国家平面控制网点联测，实际联测点不得少于3个，并且要确保分布均匀。若是控制网较长，则应按照具体情况，增加联测点的数量。

（二）RTK作业流程

GPS-RTK线路测量的具体作业流程如下：

资料收集求定测区转换参数选定并建立参考站内业设计及参数设置野外施测

（三）测量方法

1.定线测量。该环节的主要工作是精确测定出被测线路中心线的起点、转角点以及终点之间的各个线段。借助GPS控制网进行定线，两点之间无需通视，并且RTK还能实时动态地显示出被测位置，故此，在实际测量过程中线路的走向及其与建筑物之间的几何关系非常容易控制。

2.断面测量。这部分工作的主要内容是测出沿线路中心线及边线方向或垂直方向的地形特征变化点的高程及距离。断面测量又分为纵断面和横断面测量，前者是指沿线路中心线施测各个点位上的地形变化状况，而后者则是指沿线路中心线的垂直方向施测各点位的地形变化状况。由于该环节主要测定的是地貌特征点及地物的高程和里程，故此对于测量精度的要求并不是非常高，所以可使用RTK快速对断面进行测量。在应用RTK测量断面时，通常有以下两种方式：其一，直接利用系统的数据采集功能，对特征点的坐标进行采集，然后由内业对采集到的数据信息进行分析处理，给出断面图；其二，利用RTK数据处理软件中的断面测量模块进行测量。虽然RTK品牌较多，并且使用和性能上也存在一定的差异，但是它们的功能却基本相同。也就是说任何一种品牌的RTK都具备断面测量模块，在实际测量中仅需将相关信息输入到RTK当中，便可直接获得所需的数据信息。

（四）注意事项

在应用GPS-RTK对线路进行测量的过程中，应对以下事项加以注意：其一，应确保RTK测量过程中各个阶段所选用的几何及物理常数一致；其二，建立基准站时应当选择地势开阔、交通便利、与放样网点接近的位置；其三，在安装基准站发射天线时，应尽可能避开各类干扰源，如电视塔、高压线、通信线缆以及强反射源等等。同时流动站在进行精确放样和数据采集的过程中，为避免干扰应当停止使用对讲机；其四，应用RTK测量时，同步观测卫星的实际数量不得小于5颗，坐标和高程的精确度指标应控制在±30mm的范围之内。

参考文献

[1]蒋鸿飞.GPS RTK技术在输电线路测量中的创新应用思路探讨[J].科技创新导报.2011(7).

[2]赵强.GPS测量及GPS-RTK技术在工程测量中的应用——以晋城-长治煤层气输气管道工程线路测量及中线放样为例[J].科技情报开发与经济.2010(11).

[3]杨铁利.许惠平.付志强.GPS RTK在高速公路定线测量中的不确定性研究[J].内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版）.2007(2).

[4]侯建威.GPS RTK技术在电力线路测量中的应用[J].沿海企业与科技.2010(1).

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