GPS—RTK技术在汶川县漩口镇灾后重建地形测量中的应用

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摘要：目前全球定位系统（gps）技术的不断发展，也已广泛的应用到各个领域中，同时rtk测量技术也逐渐成熟，并逐步在工程测量中得到应用。本文分析了GPS RTK技术在工程测量中的应用，并结合汶川县漩口镇地震灾后恢复重建过程中控制测量实际应用，就GPS RTK技术在工程测量中的应用进行了探讨。

关键词：GPS RTK技术 控制测量 GPS-E网

一、引言

GPS的全称是Global Positioning System，是指全球定位系统，是由美国陆海空三军20世纪70年代共同开发的新一代空间卫星导航定位系统。GPS刚开始主要是用于服务军事方面，但随着后来现代科学技术迅速发展，到了目前GPS已广泛应用于各个领域中。而 RTK是一种新型的测量方法，也是一样应用较为普遍测量方法，它的全称是Real - time kinematic，它是能够在现场实时定位精度能达到厘米级的测量方法，而以前的静态、快速静态及动态测量一般是要在事后通过解算才能取得厘米级的精确度。GPS它运用了载波相位动态实时差分的方法，对GPS的应用是一重大里程碑。由于它的出现带给了地形测图、工程放样及各种控制测量新的曙光，大大提高野外作业的效率。对于GPS的应用，可以说这是在测量史上出现的一次变革，它提供给了我们高精度、全天候及高效率的测量方法。不过GPS它本身还是存在着不足之处，例如作业时间长、数据要经过内业处理等。而后来开发的GPS RTK技术，恰好能弥补GPS中这些不足之处。GPS RTK技术具有GPS原有的高精度、全天候及无须光学通视的特点同时也可以提供给测量实时的定位结果。RTK的产生可以说是GPS应用的拓展，这给是测量方法的带来的一次突破，也是在测量史上出现的一次变革。

二、GPS RTK技术在工程测量的优势

GPS RTK技术在工程测量中具有以下优点：对测量结果可以做到实时动态显示厘米级的精度；完全摆脱由于传统仪器的局限性造成误差的不得不返工，提高测量工作的效率；由于测量工作效率高，在每个放样点停留只需要1s-2s， 可以组成流动站小组进行作业，每个小组队完成线测量5km-10km即可，相比于常规测量其精度及效率是大大有所提高；应用范围广，可以覆盖公路测量及施工放样等很多方面；辅助相关软件，RTK能和全站仪联合作业，从而可以充分发挥优势RTK和全站仪自身的优势。GPS RTK测量技术逐渐成熟，并逐步在工程测量中得到应用，它对测量结果可以做到实时动态显示厘米级的精度，因此，GPS RTK目前已广泛应用到现代工程测量中。

三、GPS RTK在漩口镇灾后重建中的控制测量应用

2008年9受中山市人民政府委托，我公司承担了漩口镇灾后恢复重建的测绘任务；本人承担的1：500地形图测绘的控制测量工作。在实际工作中依托RTK技术，快速建立了GPS-E网。

（一）、确立坐标系统

由于恢复重建工作的紧迫性，重建指挥部决定采用平面和高程相对独立的测绘系统，先满足城镇规划和恢复重建的需要，在国家恢复了汶川县统一的平面坐标系统和高程系统后，再进行控制点联测，成果进行改算。

（二）、GPS-E级平面骨架网

由于漩口镇镇域面积仅104平方公里，规划区域地形测绘面积约7平方公里，为了顾及城镇建设的后续发展对测量控制网的需求，本项目在地形图测绘区域布设了按《全球定位系统城市测量技术规程》 规定的GPS-E级网。

1、GPS E级点选点埋石

根据城镇总体规划要求，GPS-E级点选点分布在两大测图区域，即古溪沟片区（镇中心所在地）和水田坪、核桃坪片区，网形如下：

GPS点使用机械加工好的不锈钢标芯，标芯规格为Ф16×100，水泥路面上的点用旋转风钻钻孔把标芯镶嵌在水泥路面上，表面露出路面2～3mm，四周凿刻15cm×15cm方框。山地按规范要求埋设标石，点位尽量选在交通方便﹑基础稳固﹑方便高程联测和便于长期保存之处，且保证有一个以上的方向通视点。

GPS-E级点共选点埋石18个点，其中古溪沟片区9个（八角庙取水口占2个），点号为GP01、GP02、GP03、GP04、GP05、GPI8、GPI9、GPI17、GPI18；核桃坪、水田坪片区9个，点号为GP50、GP51、GP52、GP53、GP54、GP55、GP56、GP57、GP58。

2、观测

使用2台中海达HD-8900双频接收机和4台HD-8200B单频接收机来完成。

⑴ 主要技术指标

⑵ 测站上仪器对中误差≤3mm，天线高量取两次，两次互差≤3mm，取平均值作为测量结果；天线高测量应在观测前后各进行一次；两次结果互差≤3mm，取平均值作为最终结果。

⑶ 外业观测记录应包括测站名、测站编号、时段号、天线高、日期、接收机号。

3、基线解算和网平差计算

⑴ 基线解算

同步时段中任一三边同步环的坐标分量相对闭合差应≤6.0ppm，环线全长相对闭合差≤10.0ppm；异步环坐标分量闭合差：

Wx≤2δ，Wy≤≤2δ，Wz≤2δ，W≤2

复测基线长度较差 ds≤2δ

其中：n—独立环中的边数，δ=

⑵ GPS网平差

各项基线质量检验符合标准后，应以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及相应的方差协方差阵作为观测信息，以一个点的WGS-84系三维坐标作为起算数据依据，进行GPS无约束平差，无约束平差应提供各控制点在WGS-84系中的三维坐标，基线向量三个坐标差观测值的改正数，基线边长以及点位和边长的精度信息。无约束平差中，基线向量的改正数（Vx、Vy、Vz）的绝对值应满足下式要求：

Vx≤3δ，Vy≤3δ，Vz≤3δ

当改正数超限时可认为该基线或周边的基线有粗差，应剔除粗差基线。

在无约束平差确定的有效观测值的基础上，在漩口镇2008独立坐标系下进行二维约束平差，约束点的已知坐标、距离或方位角可作为强制约束的固定值，平差结果应输出相应坐标系中的基线向量改正数、基线边长、方位角、坐标及其精度评定和转换参数。

约束平差中，基线向量的改正数与剔除粗差后的无约束平差的同名基线相应改正数较差（dVx、dVy、dVz）应符合下式要求：

dVx≤2δ，dVy≤2δ，dVz≤2δ

当超限时，可认为作为约束的已知坐标、距离、方位角与GPS网不兼容，应剔除误差较大约束值，直至满足要求为止。

基线解算和网平差采用软件中海达随机软件HDS2003数据处理软件计算。

四、结束语

RTK技术与传统的测量相比具有明显的优势。采用RTK作业观测不仅精度高，误差也均匀，可以实时得到观测精度及观测结果，作业误差也是相互独立的，它不积累、不传递。GPS RTK技术可以全天候用于作业，它不受天气和通视条件限制，在能收到卫星信号及基准站信号的情况下即可施工。正是借助RTK技术，我们才能在漩口恢复重建的测量工作中快速建立控制网，完成了1：500地形图测量，为灾后重建赢得了宝贵时间；同时也为各兄弟单位提供了准确、详实的地形资料；为灾区人民恢复生活、生产提供了先决条件。

参考文献

[1]陶歆贵，GPS RTK技术在水利工程测量中的应用，铜业工程，2011

[2] 张杰， 屠艮. GPS RTK技术在地籍测量中的应用[J]. 科技传播， 2010

[3]赖继文，GPS测量技术及其在工程测量中的应用，地矿测绘，2006