浅析GPS RTK测量技术在工程测量中的应用

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　　摘要：本文阐述了GPS RTK测量技术的定义及特点，并针对GPS RTK测量技术在工程测量中的应用进行分析论述，仅供参考。
　　关键词：GPS RTK，测量技术，工程测量
　　前言
　　 GPS技术的出现，对测绘界来说无疑是一场技术革命。随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK（Real Time Kinemati c）测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。RTK测量技术因其精度高、实时性和高效性，使得其在城市测绘中的应用越来越广。GPS RTK技术在测量中的应用，使测量方法发生了质的变化，真正实现了测量的单兵作业，经济效益是相当可观的。
　　
　　1、RTK技术概述
　　实时动态（RTK） 测量系统，是GPS 测量技术与数据传输技术的结合，是GPS 测量技术中的一个新突破。RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS 测量技术，其基本思想是： 在基准站上设置1 台GPS 接收机，对所有可见GPS 卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS 接收机在接收GP S 卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，实时地判定解算结果是否成功，从而减少冗余观测量，缩短观测时间。
　　RTK测量系统一般由以下三部分组成：GPS 接收设备、数据传输设备、软件系统。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成，它是实现实时动态测量的关键设备，软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能。
　　RTK 测量技术除具有GPS 测量的优点外，同时具有观测时间短，能实现坐标实时解算的优点，因此可以提高生产效率。
　　实时动态定位如采用快速静态测量模式，在15 km 范围内，其定位精度可达1～2 cm ，可用于城市的控制测量。
　　RTK测量系统的开发成功，为GPS 测量工作的可靠性和高效率提供了保障，这对GPS测量技术的发展和普及，具有重要的现实意义。
　　
　　2、RTK测量的特点 在GPS静态测量中，不同坐标系的转换是在数据后处理进行的。而对于RTK测量，要求实时得到测量点的平面坐标合正常高，则需要预先建立WGS－84坐标系与地方平面坐标系合高程系统的转换关系。对于平面坐标转换关系的建立，可以通过联测测区及周边的国家平面控制点，求取三参数或七参数。对于高程系统的转换关系，由于大地水准面的差异，各点高程异常不同，需要联测一定数量的水准点，选用适当的函数拟合手法进行测量区域的似大地水准面拟合。为获得可靠的高程值，一般要联测三个以上水准点，而且分布均匀。获取优良的平面坐标及正常高转换关系是进行地形图测量的重要环节。而实现这个环节的重要一步是GPS平面及高程控制测量。
　　
　　3、RTK技术的应用
　　（一）控制测量为满足城市建成区和规划区测绘的需要，城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀。GPS 静态测量，点间不需通视且精度高，但需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则必须返工。应用RTK技术将无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。
　　（二）线路中线定线RTK测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样，放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，即可放样。放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。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。
　　（三）建筑物规划放线建筑物规划放线，放线点既要满足城市规划条件的要求，又要满足建筑物本身的几何关系，放样精度要求较高。使用RTK进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系，对于短边，其相对关系较难满足。在放样的同时，需要注意的是测量点位的收敛精度，如果点位收敛精度不高的情况下，强制测量则有可能带来较大的点位误差。在点位精度收敛高的情况下，用RTK进行规划放线一般能满足要求。
　　（四）用地测量在建设用地勘测定界测量中，RTK技术可实时地测定界址点坐标，确定土地使用界限范围，计算用地面积，在土地分类及权属调查时，应用RTK技术可实时测量权属界限、土地分类修测，提高了测量速度和精度。
　　（五）大比例尺地形图测绘中，RTK技术的应用使的测图更加的方便。用RTK测图，可不用布设图根控制点，仅依据少量的基准点，即可直接测定地形地物点坐标和高程数据，使用起来非常的方便和快捷，精度也高。比传统的测量方法更加省时，省力，即提高了效率，又节约了人力，物力。
　　（六）其他方面测量RTK技术还可用于水域测量、管线测量、房产测量等方面。在水下地形测量是，RTK能自动导航和按距离或时间间隔自动采点，只要将天线高量至水面，加水深改正后，即可高精度的实时测定水下地形点的三维坐标，由专业软件成图。管线测量时，减少了转站的时间和精度的损失。
　　
　　4、RTK 在城市测量中的应用实例分析
　　下面以云南省丽江地区华坪县地籍测量工程中RTK测量技术的应用为例，阐述该技术的应用情况。该地区为工业区和居民生活区，地区建构筑物密集，交通繁忙，无线电信号复杂，街道两旁树木密集。本次测区总面积8km2，测区南北呈带状分布，似哑铃形，权属关系复杂，用地种类较多，宗地数目多，权属界址点数量大，采用常规测量手段施测十分困难，很难在短时间内完成所有宗地的权属界址点测量工作，以满足宗地权属单位对地籍测量工作的要求。采用RTK测量技术作为本测区宗地权属界址点坐标的实测技术手段，在充分调研论证并通过试验检测认证的基础上全面实施，取得了比较好的效果。
　　其作业过程如下：选取精度高、可靠性好的城市基本控制网点作为RTK 测量的工作基准在试用试验阶段，针对所选用的GPS 仪器，得出了该城区流动站在作用距离为4 km 范围内，能高质量、清晰地接收基准站发出的数据。以此为参考数据，选定了分布于该城区的城市四等GPS 三维控制网点7 点，组成本次地籍测量工作的基准框架网，并利用7 个控制点的WGS- 84 坐标系和1999华坪城建坐标系成果计算出用于GPS RTK 测量的7 个坐标转换参数。
　　RTK 定位精度试验选取1 个RTK 测量基准网点，架设RTK 基准站，流动站在离基准站4km 范围内，有目的地施测了原本市城市I、II级控制点和宗地权属界址点共计19 个点，并采用全站仪测量技术测量宗地权属界址点坐标，将这些测量结果、已知成果与RTK测量结果相比较可以看出：RTK 测量结果与其他测量技术获取的测量结果互差均在厘米级，其中互差最大为1. 8cm ，最小为0. 3cm ，平均为1. 12cm.可以认为GPSRTK测量结果的点位精度达到厘米级，而且各点位之间不存在误差累积，克服了传统测量技术的弊病，完全能满足城镇地籍测量对权属界址点的测量精度要求。
　　采用RTK 测量技术施测界址点坐标在检测试验取得成功的基础上，以RTK 基准框架网点为基础，架设RTK基准站，使用1+1 工作模式，用一套RTK 接收机作为流动站进行测量。
　　由于所用RTK系统的发射电台只有4W，十分省电，中途不需更换电池，就可使用1天，十分方便； 流动站在第1 次测量时，在一已知点上作RTK 测量，其测量结果与已知点进行比较，从而检查RTK 系统是否工作正常及基准站坐标输入是否正确； 最后，将GPS 获得的数据处理后直接录入计算机，可及时地精确地获得界址点图形信息，准确地制作宗地图、地籍图，计算宗地面积等。
　　
　　5、RTK的一些优缺点
　　RTK在控制测量以及施工放样中有着广泛的运用，比传统的测量仪器的测量，它有着省时省工且精度高等特点，但其在碎部测量中的应用还是有一定的限制，比如在采集碎部点时，周围不能有高楼、大树、高压线，不然点位收敛精度不高，无法测量，如果强行测量，点位误差会很大，不能满足测图精度要求。而且在进行测量时，基准站选择要在比较中心、位置空旷开阔的至高点上，且周围无磁场的影响，这样流动站接收的信号才好。并把观测成果与首级控制成果进行整体平差，这样动态观测经平差后的精度就较高。
　　
　　6 、结束语RTK测量中各个环节都可能带来平面及高程的测量误差，平面及高程模型的处理不当也可能会带来误差。目前，外业只是处理了点号之间的连接关系及线型的属性信息，还需要进一步的内业处理。今后通过我院在RTK地形测量工作中，软件的不断升级，以及后续的不断开发研究，RTK一定得到更加广泛的应用。

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