GPS-RTK技术在工程测量中的应用杨水华

杨水华

摘要：随着科学技术的不断发展，GPS-RTK技术在工程测量中的应用越来越广泛。GPS-RTK技术不会受到时间以及空间的限制，同时其测量精度和效率也非常高。将GPS-RTK技术应用于工程测量中，能够大大地促进工程放样、地形测量、控制测量工作以及野外测量工作效率的提高。因此，研究和创新GPS-RTK技术在工程测量中的应用具有很重要的意义。本文分析了GPS-RTK技术在工程测量中的实际应用，提出了提高GPS-RTK测量精度的方法和措施。

关键词：GPS-RTK技术；工程测量；应用

1GPS-RTK技术原理和特点

GPS-RTK技术的工作原理是将数台GPS接收机分别设置为基准站和流动站，基准站架设于已知点位上，流动站置于待测点上，基准站实时接收视角范围内的GPS卫星信号并将其载波相位观测值、伪距观测值和测站坐标信息无线传输给流动站，流动站同时接收来自GPS卫星和基准站的观测数据，同时将载波相位观测值进行实时差分处理，通过对基准站和流动站之间的基线向量的解算，从而得到流动站的固定解，即待测点的WGS－84坐标，若通过求解坐标转换的7参数，还可以得到待测点的平面坐标和高程。GPS-RTK是实时动态GPS测量技术，由数据传输系统、GPS接收设备、实时动态测量的软件系统三部分组成，与静态GPS技术相比具有精度高、实时性、流动性、轻量化、简便化的特点。

2GPS－ＲTK技术在工程测量中的应用

2.1控制测量

随着基础设施、城市建设的飞速发展，常规的控制测量在测量条件要求、内业处理、工作效率等方面愈发显示出其劣势，而工程测量控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，测量控制点多位于城区，破坏率高，保护难度大，恢复点位需要的时间久，会给施工进度带来影响。因此，高效精确地进行控制测量成为工程测量工作中的一个重要问题。常规的控制测量采用的是三角网、导线网方法实施测量的，这些测量技术要求相邻控制点之间必须通视，技术规范对于导线的长度、图形都有相应的特定要求。在测量点位布设的过程中对于导线的精度无法进行实时判断，一旦在导线解算的过程中发现精度达不到要求就需要重复观测，费工费时，且精度不均匀。而GPS-RTK测量技术有效避免了常规控制测量中这些问题的出现，因其基于GPS技术，在测量过程中不要求点与点之间的通视和进行导线的平差，甚至对控制点之间的图形、边长都没有特定的要求，但其测量精度与静态GPS测量可以基本保持一致，因此，RTK技术对于常规的控制测量是理念和方法上的全面更新。

2.2地形测量

传统地形测量中首要工作即是布设图根控制，若利用GPS-RTK技术进行测图，可以省略掉图根控制这一传统工作过程，根据已知点即可直接对地物地貌特征点进行测量。在工作现场，通过电子手簿的记录和勾绘，利用专业测图软件，可同时进行内业处理，实时成图，有利于及时发现漏测、错测的问题。在水下地形测量工作中，应用GPS-RTK技术能实时测量水底点的坐标和高程并可以根据设定的时间间隔进行自动化点位采集，地面测量人员根据测得数据，利用专业测图软件可实时成图，查漏补缺。在建设项目用地勘测定界测量中，需要精确测定用地范围、界址、地类面积等内容，应用RTK技术可实时地计算用地面积，确定用地范围，提高了测量速度和精度。

2.3施工放样

传统的施工放样通常采用“经纬仪加钢尺”或“全站仪加对中杆”的方法，放样过程中，需要2～3人配合作业，点间通视条件要求较高，受84测区内地物地貌影响较大，精度较低，工作效率不高。GPS-RTK测量技术是通过坐标直接放样的，精度很高并且均匀，因而在外业放样中效率会大大提高，放样过程中将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入GPS-RTK的电子手簿，即可根据屏幕所指示的偏移方位和距离进行放样，由一位测量工程师就可以完成，作业简便、直观、高效。

2.4变形监测

目前应用于建筑工程变形监测的手段和方法主要有GPS静态测量、GPS-RTK测量和全站仪测量。GPS静态测量的优势在于精度高，但其单点测量时长一般超过40min，当变形监测点数量较多时完成工作所需时间长，效率较低。全站仪测量受人员、天气、地形、内业影响的因素较多，而且要求达到通视条件，导致工作效率比较低。当测区卫星条件受到一定限制时可考虑使用全站仪监测的方法。GPS-RTK用于大型桥梁、高层建筑物、地面沉降的变形监测，精度基本能达到要求，但是能极大地提高工作高效率，减少劳动强度，降低测量成本。

3影响GPS-RTK测量精度的因素和解决措施

3.1影响GPS-RTK测量精度的主要因素有:

a.已知坐标精度。进行GPS-RTK测量时，已知坐标点上要架设基准站，流动站所得到的测量结果与基准站所提供的测量数据精度密切相关，如果原始坐标精度较低，所有流动站的观测结果都会带有系统误差。因此，已知坐标具有较高精度成为影响GPS-RTK测量精度的重要因素之一。b.已知坐标点位数量。GPS-RTK测量过程中需要求解WGS－84坐标和地方坐标之间的转换参数，参数求解要求至少具备三个已知坐标点位，若已知坐标点位数量过少，势必影响转换参数求解的精确性。c.作业环境。要注意防止GPS信号的多路径效应影响，多路径误差已经成为影响GPS测量成果精度的主要误差源，为了对付多路径误差，天线的设置场地是最重要的。安置天线的环境，尽量避开较强的反射面，如水面，平坦光滑的地面和平整的建筑物表面等。d.人为因素。测量员的熟练程度和工作态度对测量精度也会产生影响。在外业观测过程中，如果电子手簿还未显示固定解就进行数据记录，观测点的坐标高程数据就会出现低精度，甚至出现错误观测值。如果负责移动流动站的测量人员未能认真将天线保持垂直，测量结果也会出现偏差。

3.2提高GPS-RTK测量精度可以采取的措施有:

a.测站架设在地势较高的位置，高度角15°以内不能存在大片障碍物，远离高压线、通讯基站等大功率发射源。b.GPS所联测的控制点应采用精度较高的GPS控制点、三角点，点位数量保证三个以上。c.注意查看GPS卫星星历预报，选择几何图形强度因子较小、卫星数量较多且分布较好的时间段进行测设。d.流动站天线要尽可能保持竖直并延长观测时间以确保观测结果是固定解。e.控制作业半径，基准站和流动站的距离不宜过远，应控制在10km以内。f.测前、测后应仔细检查控制点坐标和RTK点校准的H残差和V残差值，看其是否在限差内。

4结束语

综上所述，工程施工过程中由于对工期的严格要求，测量工作时间的控制一直是比较难解决的问题，传统的工程测量方法费时费力，精度也不理想，而GPS-RTK技术的出现较好地解决了这个问题，实现了从数据采集到成图的高度自动化，劳动效率大为提高，测量精度得以保证，随着全球定位技术的发展，GPS-RTK在工程测量领域的应用前景必将更为广阔。

参考文献

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