工程测量应用GPS RTK技术的分析
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[摘 要]工程测量作为矿井生产建设高质开展的必要前提，加强对其的积极研究对矿井生产意义重大。在分析GPS-RTK技术原理的基础上，分析了GPS-RTK技术应用的优越性和影响GPS-RTK技术测量精准度的主要因素，探讨了GPS-RTK技术在工程测量中的应用，希望能为矿井生产的更加高效开展提供帮助。
[关键词]GPS-RTK；工程测量；技术原理；应用分析；
中图分类号：F230-4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）13-0264-01
引言
GPS-RTK（高精度全球定位）技术全称实时动态差分法，属于全新的GPS（全球定位系统）测量工艺。相较于常规的静态测量和动态测量均需依靠相应软件对数据进行后期解算才能获得结果的不足，GPS-RTK技术借助载波相位动态分析法，可以在野外环境中实现厘米级的实时精准定位。与此同时，其相较于常规技术手段还具有效率高、定位精准度优、自动化程度高、作业环境要求低、操作便捷等诸多优势，具备良好的普适性。因此，探究其在工程测量中的使用具有积极的现实意义。
1、GPS-RTK技术原理分析
GPS-RTK技术主要构成组件包括GPS信号接收机、数据传输系统和软件系统三部分，其构成示意图如图1所示。技术工作原理为：通过至少2台的GPS接收装置（1台基准站、1台流动站）、2台接收装置同步运行，借由载波相位差分技术对2个测站的测量进行差分处理，从而获得测站点在制定坐标系统中的三维定位结果，并确保其精准度达到厘米级。作业时，基准点设置在固定方位持续接收卫星原始数据，并将相关数据转换为无线电信号对外发射；流动站接收到基准站所发出数据信息后会在自身接收机中对流动站自身数据和基准站数据进行统一处理，从而解算出2台接收机间的基线向量。最后，流动站接收机借助已知的基准站方位数据和基线向量获得精准的流动站坐标[1-2]。
2、GPS-RTK技术优越性分析
具备常规定位技术不具备的实时性，并能保证放样精准度达到厘米级；
GPS-RTK测量作业效率高。结合有关数据对比分析可知，GPS-RTK技术测量作业效率比传统的导线测量作业效率高2倍～4倍。同时，GPS-RTK技术人力与设备投入均相对较少，相较于常规测量作业能节约成本约一半；
GPS-RTK测量作業所得数据能实现野外观测的实时获得，这使得其能在现场对所得数据进行校对，使得测量准确性和有效性进一步提升；
GPS-RTK测量技术的关键要点之一是快速解算载波的整周未知数，从而确保解算结果的快速、准确，同时确保在遭遇障碍物失锁的情况下及时对卫星进行再捕获，确保测量作业的持续性；
基站与移动站可在不通视的情况下进行全天候的远距离观测作业；
实现基站的设定后，整个系统仅需借助1个人便能全部操作，从而大幅提升操作效率[3-4]。
3、影响GPS-RTK测量精度的主要因素
3.1基准站选取
基准站的选取是GPS-RTK测量作业得以达成的关键，合理的站点选择不仅能提升测量精确度还能大幅提升作业效率，减少作业耗时。具体来说，基准站的安置应满足下述几点：
（1）基准站应尽量安放在地势较高、通视效果良好且电台有效覆盖的区域，最好是整个测区的中央区域；
基准站应设立在精确坐标已知或条件较好的未知点；c）避免多路径效应的影响和数据链的丢失；
基准站电台天线的布设应位于GPS接收主机北侧并避开南北极周边卫星影响的区域内[5]。
3.2参数转换
GPS-RTK技术应用中所用测点均为WGS-84坐标系统中的坐标点，而实际工程测量中所使用的坐标系统多为1954北京坐标系。而这2个坐标系受各自椭球体定位参数的差异性，使得其各点坐标值有着显著差异，个别工程的误差值甚至能超过100m。基于这一原因，在应用GPS-RTK技术时应先对整个工程的基准转换参数进行精准测定，一旦存在误差必将对整个测量作业的开展造成影响。
3.3观测时间的选取
GPS-RTK技术测量结果的实现必须依靠卫星所播发的信息来获得三维坐标，卫星讯号的传输过程往往不可避免地存在一定的必然误差是使用者无法消除的。因此，在实际过程中测量工作者应开展有效的卫星星历预报，从而选择最为有效的观测时段，进而最大化确保GPS接收装置所获得的TOD（年月日时分秒）值不超过6，为确保测量精准度，缩小测量误差提供有效保障。
4、GPS-RTK技术在工程测量中的应用分析
4.1工程控制网的构建和应用
常规控制测量要求控制点间必须实现相互的通视，不仅操作复杂且精准度有效，同时所得结果无法在野外作业中第一时间获得和校对。而使用GPS-RTK技术实施测量既能确保所测得结果的实时获得，同时还能清晰地了解定位精准度，从而使得作业效率大幅提高。例如：在A山区复杂地形环境中的工程控制网构建中，该区域原有BJ54坐标系统具备2个E级控制点，现根据工程需要通过GPS-RTK技术将其均匀加密至7个，检验表明点位精度平面均超过2.2mm，高程均超过10mm，能充分满足工程控制网的加密布设需求。
4.2解算坐标转换参数
为实现GPS接收机中原始大地经纬坐标系统向当地坐标系统的转换，传统测量技术必须向求解坐标转换参数，而这又需要先获得3个以上高精度控制点的坐标值，操作过程相对烦琐。而使用GPS-RTK技术测量系统能直接结合所测得系统数据和系统原始数据直接获得坐标转换参数，操作便捷。
4.3地面形变测量
工程地表的形变测量目标是在不同时间段测定地面点的水平位置与高程，借由同侧前数据的比对分析，获得地面不同点位的水文位移值及下沉至，从而为地表变形的精准测定及发展预测提供依据。在常规测量中通常需要先在工程地表构建基准点和形变观测点从而构建完整的监测网，随后借助全站仪依次测定监测网的长款和角度并用水准仪测定各测点高差，从而获得监测网点内的沉降与水平位移变化情况。而借助GPS-RTK技术能直接通过基准站和流动站计算出工程内各点的沉降和水平位移情况，使得作业流程大幅简化，作业强度大幅降低。
4.4工程工程测量
工程工程测量一直是工程测量工作的重点之一，也是工程测量工作的难点。特别是，工程内地形复杂，国家原有控制点密度不足，测量通视条件恶劣，使得采取常规测量手段所得数据的精准度和效率均相对较差。而采用GPS-RTK技术，则能有效改善这一弊端，在提升测量精准度的同时，弥补常规测量作业效率低、作业量大等的不足，对工程测量作业整体质量的提升有着积极意义。
结束语
综上所述，工程测量作业是矿井建设与生产得以顺利、有效开展的必要前提，只有确保测量结果的精准、有效，才能自根本上保证矿井生产建设的安全性和有效性，从而为矿井综合效益的持续增长提供保障。因此，矿井管理者必须高度重视相关工作，积极加强对新型技术的学习研究，在立足矿井实际的基础上，选择具有针对性的高效测量技术，确保工程测量作业的高效、精准开展，为矿井的持续发展提供鉴定保障。
参考文献
[1]艾海军.工程测量中GPS-RTK技术的应用[J].机械管理开发，2017，32（10）：60-61.
[2]庞学勇，王亚栋.GPS技术在地质找矿中控制测量的应用[J].技术与市场，2017，24（9）：20-21.
[3]王玉龙.GPS-RTK技术在地质找矿测量中的应用分析[J].华北国土资源，2015（3）：59-60.
[4]邓勇.GPS结合CORS技术在探工程控制测量中的应用[J].工程测量，2013（1）：36-38.
[5]纪德生.GPSRTK测量技术在地质勘察中的应用实例[J].中华民居（下旬刊），2012（12）：229-230.
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