前言

隨著科學(xué)技術(shù)和信息化不斷進步，社會上逐漸出現(xiàn)一種全新的技術(shù)，即GPS技術(shù)。這項技術(shù)主要是采用精密的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進行實時定位。相比于傳統(tǒng)方式定位技術(shù)，這種全新定位系統(tǒng)有著諸多優(yōu)勢。例如，GPS技術(shù)擁有較高的精確性，在測定目標(biāo)時所需時間較短，并且每個觀測站間無需應(yīng)用通視，可以更立體化的顯示統(tǒng)一地理三維坐標(biāo)，這些優(yōu)勢都將使煤礦勘測平面控制測量效率得到提升，GPS技術(shù)現(xiàn)已在多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重要價值。以下筆者將結(jié)合自身多年工作經(jīng)驗，從GPS在實際測量應(yīng)用中的若干問題進行闡述。

伴隨著改革開放，我國在經(jīng)濟、技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速發(fā)展。經(jīng)濟、技術(shù)等方面的發(fā)展同時又極大地促進我國測量事業(yè)的發(fā)展以及測量的現(xiàn)代化。測量工作是一項相對繁瑣的任務(wù)，這就急需一項切實可行技術(shù)，保證正常工作以及管理的有序進行。隨著科技的進步，一項新的技術(shù)-GPS系統(tǒng)應(yīng)運而生，它以其強大性能優(yōu)勢迅速躋身為我國測量工作中必備的技術(shù)系統(tǒng)。通過應(yīng)用GPS系統(tǒng)，一方面提高工作效率，另一方面也極大地促進了該項事業(yè)的長足發(fā)展。

一、關(guān)于GPS技術(shù)的概述

GPS工作系統(tǒng)中包含了24顆時鐘操控測距信號廣播定時的衛(wèi)星，處于星座中的每一顆衛(wèi)星操控時鐘都會和標(biāo)有GPS的內(nèi)部系統(tǒng)保持時間上的同步性。當(dāng)用戶的接收機接收到來自衛(wèi)星發(fā)出含有定時信息的測距信號時，系統(tǒng)將會自動計算出測距信號到達接受地點所消耗的時間，再根據(jù)S=v·t，用到達時間乘以光的速度即可得到衛(wèi)星與用戶間的距離。在這一測量過程中，用戶始終處于以衛(wèi)星為球心的球面某一點上。假如用第二顆衛(wèi)星同時發(fā)出信號確定用戶的位置，則會將用戶看作為以第二顆衛(wèi)星為球心的球面某點上，這樣同一時間內(nèi)用戶就會被定為在不同的兩個球面的同一點上。此后使用三顆衛(wèi)星，按照上面敘述進行，這時可將用戶定位到第三個球面上，并且第三個球形將會與前兩個球形出現(xiàn)相交的兩點，其中有一點一定是用戶的真正位置。RTK是當(dāng)前GPS最新的動態(tài)技術(shù)，有人估計它將會從根本上改變傳統(tǒng)測量方法，進而走向輕松、便捷的測繪時代。

RTK中心問題便是：精度、速度以及作用距離。然而這三個方面并不是彼此獨立的，而是互相制約、互相影響的。拋開精度談距離，或是撇開距離談速度等均是毫無任何意義的。

二、RTK的精度問題

RTK精度一般也是RTK主板標(biāo)稱精度，實際上精度出現(xiàn)損失最大也最不可避免的便是坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換，當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的是國家80以及北京54坐標(biāo)系統(tǒng)。但這兩個坐標(biāo)系和WGS-84并無確定的轉(zhuǎn)換關(guān)系，若想用RTK測量便一定要應(yīng)用四參數(shù)或者七參數(shù)來求解。而所得出的參數(shù)往往不能夠準(zhǔn)確描述出它們之間的關(guān)系，也就是說，轉(zhuǎn)換過程會出現(xiàn)誤差。所求得的參數(shù)也有自身的適用范圍，某個區(qū)域不可能完全或是完全不可能適用到另一個區(qū)域當(dāng)中，不同區(qū)域應(yīng)計算出具體的參數(shù)。在實際工作中應(yīng)用小范圍參數(shù)去做大范圍的工作，或是使用條形區(qū)域參數(shù)來測量方形其余的辦法一定行不通。如果想得到理想的RTK測量結(jié)果，相對更好的辦法是應(yīng)用靜態(tài)GPS平方差結(jié)果求出大面積的參數(shù)，且在測量前做出必要的驗證。若是無靜態(tài)GPS測量結(jié)果，便只能使用RTK測量保證精度且分布均勻的已知點，現(xiàn)場求出四參數(shù)或者七參數(shù)，然后按照參數(shù)結(jié)果判斷出參數(shù)的準(zhǔn)確性，而且還要做出必要的檢核。

三、RTK的距離問題

RTK作用距離是其移動站能接收基準(zhǔn)站差分?jǐn)?shù)據(jù)鏈信號的最大距離，這一距離由于使用的數(shù)據(jù)鏈方式存在差異，其大小也不同。例如，使用數(shù)傳電臺，起作用通常大于在10公里，然而這并不是說數(shù)據(jù)鏈作用范圍內(nèi)均可獲得同樣精準(zhǔn)度。一些GPS-RTK雖然自稱可達到30公里，然而實際上卻從未超出20公里。暫不說距離的遠近，由于RTK公用衛(wèi)星減少致使喪失了空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，對初始化速度造成影響，甚至是無法初始化，即便是移動站可以算出RTK的固定解，但還是不能逃脫參數(shù)轉(zhuǎn)換這一關(guān)。如果要使RTK作用距離增加，需要網(wǎng)絡(luò)GPS，并且使用傳統(tǒng)測量平差處理軟件。因而對于數(shù)據(jù)傳輸電臺RTK來說，小范圍中能夠得到理想的測量結(jié)果集滿意的速度。但一旦站距大于10公里，測量結(jié)果可靠性及其速度均會大打折扣。

四、RTK的速度問題

在分析距離和精度的關(guān)系時，并沒有充分考慮速度，而它是RTK較為誘人的特色，絕大多數(shù)RTK接收機均對自身初始化速度進行吹捧，通常都會宣稱自己能在1分鐘之內(nèi)完成初始化過程，1秒鐘完成一次觀測。速度是一個受到多方面因素影響的要素，而其中重點還是距離。誠然，精度和速度之間也有很大的關(guān)聯(lián)，標(biāo)稱儀器速度的基礎(chǔ)就是在一定作用距離及一定精度的范圍內(nèi)，若站距在15公里時，30分鐘便可以求出固定解。

實際上，單基站RTK作業(yè)時，GPS誤差空間關(guān)聯(lián)性伴隨參考站及移動站距離的加大而開始喪失線性關(guān)系，所以在距離較大時，經(jīng)差分處理之后的數(shù)據(jù)依然存在較大的觀測誤差，進而致使定位精準(zhǔn)度降低或者根本無法算出載波相位初始整周模糊度，或是解算時間過長。如此一來，便會使RTK喪失其實效性、及時性和精準(zhǔn)性等特點。

結(jié)語

總而言之，RTK為GPS新一代的定位測量技術(shù)，其應(yīng)用擁有自身的特殊條件，在運用時一定要明確其距離、精度以及速度間的具體關(guān)系。在實際工作中唯有充分認清以上問題，才能夠按照實際情況進行妥善處理。

（作者單位：貴州省畢節(jié)市勘測設(shè)計研究院）

作者簡介

張奇：1971年4月，男，貴州省畢節(jié)市，工程師，本科，工程測繪。