GPS-RTK在工程测量中应用
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摘要：文章首先介绍gps-rtk原理及工程应用，详细分析GPS-RTK测量技术特点及误差来源和测量精度。
关键词：GPS；RTK；工程测量；测量精度
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着测绘技术的长足发展，不断涌现的新仪器、新方法、新技术逐步取代了传统光学仪器。目前在基础测绘方面，GPS-RTK成为工程人员首要的选择。其能够克服GPS的作业时间长、数据需要进行内业处理等缺点，具有全天候、高精度、无需光学通视的特点，而且还可以为测量提供实时的定位结果，可以说GPS-RTK这一新成果的应用拓展是测量方法的又一重大突破，这项技术被人们称为“GPS全站仪”。与此同时，GPD-RTK在工程测量的应用还使得测量朝着电子化、数字化、自动化和智能化方向发展，使得测绘人员从繁重的脑力劳动和体力劳动中解放出来。
1 原理及工程应用
1.1 RTK基本原理GPS-RTK定位技术
基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标中的三位定位结果，并能达到厘米级精度。实时动态载波相位差分GPS系统由基站、数据通讯链流动站以及支持动态差分的软件系统共同组成。基准站接收机设在位置点上(已知点或未知点)，连续接收可视GPS卫星信号，通过基准站电台(数据通讯链)将测站点坐标、载波相位观测数值、伪距观测数值、卫星跟踪状态及接收机工作状态等发出，流动站接收机在跟
踪GPS卫星信号的同事接收来自基准站的数据链，通过差分处理求解载波相位整周模糊度，得到基准站和流动站之间的坐标差值ΔX、ΔY、ΔZ。坐标差加上基准站坐标就可以得到流动站的WGS84坐标，再通过坐标转换得到流动站每个测点的地方坐标系的平面坐标x、y和高程坐标h。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，其定位时要求基准站的接收机通过民用电台或无线通讯网络实时地把相位观测值、伪距观测值及已知数据有传输给流动站接收机。基准站一般架设在已知点上，点位通常位于测区中心，要求视野开阔，周围无高大障碍物，远离电磁信号和大面积水面。
1.2 工程应用
(1) 控制测量。
工程控制网在建设工程有重要作用，它是工程建设、管理和维护的基础，其网型和精度要求与建设工程项目的性质、规模等密切相关。一般而言，四等以下工程控制网覆盖面积小，点位密度大，精度要求较高。传统方法采用三角网、导线网来实施，其大多数需要分段测量，有精度分布不均匀、不能实时知道实测精度等缺点，由于客观及主观原因，往往会造成大量的返工，费工费时。RTK技术可以代替全站仪进行图根导线测量，所测范围内在不通视的情况下测定无积累误差的图根点，使测图所需的根点数量在满足要求时，可多可少，机动灵活，而且流动点至参考点的距离可达到10km，能够减少传递。RTK技术用于常规工程测量具有很大优越性。
(2) 工程放样。
工程放样是测量的一个应用分支，要求通过一定方法利用测绘仪器把设计好的点位在实地标出来，传统放样方法很多，如经纬仪交汇放样、全站仪边角放样等。工程实际中，一般要放样出一个设计点的点位往往要来回移动目标，而且通常要几人同时作业，效率低下且在放样过程中对通视条件有要求。若采用RTK技术，仅需要一个工作人员将设计好的实点位
坐标、曲线转角、半径等点位信息输入到电子手薄中，拿着GPS接收机便能完成工作。采用RTK技术进行放样、标定点位，是坐标的直接标定，不像常规放样，需要后视方向，其原理是解析法标定，因而具有迅疾、方便、精准等诸多优点。
(3) 地形碎部测量。
地形测图时首先要在测区建立图根和控制点，然后架设仪器，采用经纬仪配合全站仪和电子手薄一起进行地物编码。在城市空旷地区、建筑物不太稠密的住宅区等通透地方，RTK能迅速地完成碎部测量作业。在夜间作业，比传统测量作业方便很多。在市区中心等建筑物稠密地段，有时GPS会出现盲区，导致初始化时间长或是失锁，影响测量速度，可采用RTK增补图根导线点，配合其他仪器进行碎部测量。这样可以大大提高工作效率。采用RTK测图时，将GPS接收机放在待定特征点上数秒钟，并输入特征编码，通过手薄可以实时知道点位精度，把一个区域测绘完成回到室内，有专业的软件接口就可以输出所要求的地形图。
采用RTK配合电子手薄还可以测量各种比例尺的铁路线带、公路管线地形图等，也有其配合测探仪用于水库地形图和航海海洋测绘的例证。
2 技术特点
2.1 误差来源和测量精度
RTK定位的误差，一般分为两类：同仪器和干扰有关的误差以及同距离有关的误差。同仪器和干扰误差可通过各种校正方法予以消除；同距离有关误差消除的主要途径为多基站技术。
(1) 同仪器和干扰有关的误差。
天线的机械中心和相位中心一般不重合，而且电子相位中心是变化的，它取决于接受信号的频率、方位角、高度角等。天线相位中心的变化导致的坐标点的误差通常在3～5cm。若要提高RTK的精度需对天线检验校正。
多路径误差是RTK测量中最严重的误差，其取决于天线周围的环境，误差通常在5～10cm，高反射环境下可超过10cm。消除多路径误差可选择地形开阔、不具有反射面的点位，必要时也可在基准站附近铺设吸收电波材料的方式予以消除或减弱。信号干扰和气象因素也会导致RTK产生误差。信号干扰源有无线电发射源、雷达装置、高压线等，基准站选择设置在离无线电发射台200m之外，离高压线50m之外能有效避免其干扰，减小误差。快速运动的气象峰面，可导致1～2cm的观测误差。因此，天气急剧变化时不宜进行RTK测量。
(2) 同距离有关的误差。
轨道误差通常情况下可不考虑，但对基线很长达到30km的测量，应重视由轨道误差引起的误差。电离层的存在会引起电磁波传播延缓进而产生误差，其误差的大小与电磁波的延迟度和电离层的电子密度密切相关。利用双频接收机将观测值进行线性组合可消除电离层误差。实际上RTK技术一般都考虑了上述办法，但在太阳黑子爆发期，不宜RTK测量。
RTK采用差分法降低了载波相位测量改正后的残余误差，使得测量精度提高。相关研究和工程实践表明RTK测量能达到厘米级精度。RTK测量平面精度在数据信号接收半径R≤4000m是能够保证较高精度，当R≥4000m时测量误差明显增大。另外作业时接收到卫星数量越小，RTK测量误差越大。因此，相关研究表明RTK测量在接收5颗以上卫星时，便能达到一定的测量精度。
2. 2 RT K的特点
(1) 定位精度高：只要满足2.1条中描述的RTK基本技术特点，在一定的作业半径(当R≥4000m)范围内，RTK的平面精度和高程精度能达到厘米级。
(2) 工作效率高：由于RTK在较大范围内能保证很高的精度，这减少了传统测量所需要的控制点数量和测量仪器的设站数量，且移动站仅需一人操作便能够完成，具有作业速度快、劳动强度低的特点，因而提高了工作效率。
(3) 操作简单：现在的测量仪器一般都有中文菜单，测量时，只要在设站进行简单的设
置，就可以测量。输入、储存、处理、转换和输出能力强，测量仪器及相关通讯工具易于使用。
(4)全天候作业：和传统测量受通视条件、能见度条件、气候、天气、季节等条件因素限制相比，RTK测量不要求基准站与移动站间的光学通视，因而在满足RTK基本工作条件下，测量工作变得简单、便捷，且能保证精度要求。
(5) RTK测量自动化、集成化程度高，数据处理能力强：RTK可进行多种测量内、外作业。移动站利用专业软件控制系统，减少人工干预可自动实现多种测绘功能。
2.3 RTK的局限性
(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)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。
3 结论
GPS-RTK技术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，通过相应的数据处理程序，很大程度上减少了测量人员的内外劳动作业时间和作业强度。随着技术不断发展，其在工程测量的应用正变的越来越频繁，普及和推广也势在必行，RTK技术在工程测量领域有广阔的应用前景。
【参考文献】
[1]徐勇.浅议G PS工程测量技术的原理[J ] .科技论坛,2 0 1 0 (5 ):1 -1 4 .
[2]陈文彬.基于GPS的工程测量技术研究与应用[J].安阳工学院学报,2010(3):1-8.
[3]徐海东.GPS定位系统在工程测量中的应用探讨[J].城市建设理论研究,2011(23):4-24.
[4]王国祥,梅熙.GPS-RT技术在工程测量中的应用[J ].四川测绘,2001,24(4):166-167,171.