浅谈GPS-RTK在工程测量中的应用

摘要：由于科学技术的飞速发展，测绘技术和测绘手段不断提高。特别是我国自己的导航卫星北斗导航系统的投入应用，测绘工作变得越来越简单、精确、方便。自美国GPS系统在测绘工作中应用以来，时间己接近二十多年。 RTK技术是在GPS的基础上发展起来的。随着现代测量技术的发展，现阶段RTK的功能越来越全而，己深入到工程建设当中，大有替代全站仪一统测绘行业的趋势。GPS在工程建设的方方面面担当起重要角色。

关键词：GPS-RTK；工程测量；应用

中图分类号：O434文献标识码： A

引言

RTK即实时动态差分法，为一种新型、常用、高效的GPS测量方法。在工程测量中应用GPS-RTK技术，能够为工程放样、地形测图、控制测量等多个方面带来很大方便，大幅度提升了野外测量的作业效率。因此，本文就GPS-RTK技术的相关理论、GPS-RTK 技术特点以及GPS-RTK在常用工程测量中的应用进行了探讨分析。

一、GPS-RTK技术的相关理论 

1、系统组成 

GPS-RTK技术测量系统通常包括GPS接收设备、数据传输装置以及软件系统等多个部分。要获得高精度的GPS测量数据，就须使用载波相位观测值，而GPS-RTK技术作为载波相位观测值的实时动态差分技术，可以实时地测量指定坐标系中的三维定位结果，还能以厘米级精度的数据表现出来。 

2、作业机理 

在RTK作业模式下，基准站的GPS接收设备凭借数据传输设备，把其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，花费时间不足一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成整周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。 

二、GPS-RTK 技术特点 

1、GPS-RTK技术优点 

与传统的经纬仪、水准仪、全站仪等测量工具相比，RTK技术具有许多优点：

1.1作业效率高。在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完4～5km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标，作业速度快，劳动强度低。

1.2定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累。只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。

1.3降低了作业条件要求。RTK技术不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”，受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小。

1.4 RTK作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大，操作简便，容易使用，数据处理能力强。RTK可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作大为减少，降低人为误差，保证作业精度。 

2、RTK的局限性 

2.1卫星的限制：5颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，因而在有大面积反射物的地方RTK就无法定位，如高层建筑附近，森林茂密是的山地等。 

2.2没有图形约束，缺少多余观测，需要通过侧前、测中、侧后的固定点校核提高可靠性。 

三、GPS-RTK在常用工程测量中的应用 

1、控制测量 

在工程的建设和管理中，工程控制网是基础，工程控制网的网型、精度要求与工程项目的性质和规模息息相关。对于一些覆盖面积小的工程控制网，精度和点位的要求往往比较高，这个采用RTK定位的方法建立工程控制网，为了提高作业精度，可以采用一个基准站测量所有点位两次，然后比较测量后两次的差值，还可以用两个不同的基准站对所有的点位进行测量，然后再比较两个基准站所测结果的差值。 

2、地质工程测量   

在地质测量工程中，运用GPS-RTK技术测量是将基准站与流动站结合起来运行的。具体的测量流程是在基准站用GPS接收机接收观测站和测站的坐标数据，然后通过电磁信号的形式将坐标数据传输到流动站。流动站一方面接受本身GPS观测到的数据，另一方面也接受来自基准站的信息，然后在系统内把这两种数据组成差分观测值进行实时处理，并经过坐标转换等即可得到精确的坐标位置。RTK技术在地质工程中的应用运用定位原理，对自身GPS观测到的数据和基准站传来的坐标数据进行了整合，提高了测量的精确度，同时也缩短了测量时间，工作效率有很大提高。 

3、水下地形测量 

在水利工程测量中，水下的地形复杂，作业条件恶劣，这时要想做好水下地形的测量，就必须具有准确的水下地形资料。采用三竿分度仪、六分仪或者全站仪配合测探仪这些传统的水下地形测量方法具有工作量大、精确度有限、测区范围小等缺点。使用RTK技术进行水下地形测量还需要一些其他辅助，在测量时，先将GPS、测深仪还有电脑连接在一起，然后利用导航软件引导测量船在被测的断面上行使，电脑上用海洋测量软件分析GPS和测深仪采集到的实时数据，最后再用成图软件生成水下地形图。RTK技术进行水下地形测量为国家地理信息系统的建立提供了很好的条件。 

4、市政工程放样测量   

在市政工程中，如果利用RTK技术进行测量，那么一个人即可完成对市政道路和中线的放样工作。用RTK技术对市政工程进行放样，可按桩号进行放样，也可按坐标进行放样，方法灵活多变。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。采用RTK技术进行放样，标定点位，是坐标的直接标定，不象常规放样那样，需要后视方向、用解析法标定，因而简捷易行。

5、碎部测量

常规测量中,碎部测量工作至少需要2人,一人在测站看镜,一人司测尺,司尺人员受看镜人员指挥；且受测线长度、通视等条件的限制。而采用GPSRTK进行野外碎部点采集时,只需单人操作。移动站利用带蓝牙的HD7400手簿手动记录,修改截尺,输入编码,自动绘制地物地类。“跑尺”人员知道所测地形,真正做到了所测即所看。在通常情况下,有效距离可达10～12km。在采集大范围内同编码碎部点时 (如山地、沙滩等),可将手动采集改为自动按距离或时间采集,在保证截尺不变的情况下,只需移动流动站即可,更加方便快捷。 

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GPS-RTK 技术。

结束语

总之，GPS-RTK技术在不断的发展进步，不仅能达到较高的定位精度，而且大大提高了测量的工作效率，虽然还有其不足之处，但由于其满足工作条件，具有高精度、速度快的特点，在工程测量中应用越来越广泛。 

参考文献

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