四會市城鄉(xiāng)規(guī)劃局規(guī)劃測量隊 廣東四會 526200

摘要：GPS-RTK技術(shù)具有實時性強、操作簡便、無須通視、定位精度高等優(yōu)點，提高了測量工作效率，充分保證測量精度，在我國測量工程中得到了廣泛應(yīng)用。文章對GPS-RTK測量技術(shù)在工程中的應(yīng)用進行了分析。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK；測量技術(shù)；工程應(yīng)用

1.GPS-RTK動態(tài)測量技術(shù)的工作原理

（1）實時載波相位差分。RTK 動態(tài)測量技術(shù)是以載波相位觀測量為依據(jù)的實時差分GPS 測量技術(shù)，工作時需選取精度較高的控制點作為基準(zhǔn)站，架設(shè)一臺接收機，對可見衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并將觀測數(shù)據(jù)經(jīng)無線電波發(fā)送至流動站接收機，經(jīng)過相對定位實時計算流動站的三維坐標(biāo)。

（2）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。經(jīng)相對定位得出的三維坐標(biāo)反映在WGS-84 坐標(biāo)系中，而在我國使用的均為北京54 坐標(biāo)系或西安80 坐標(biāo)系，因此需要對其進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，來達到為我所用的目的。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換可采用先將GPS測得成果投影成平面坐標(biāo)，用已知控制點計算二維相似變換的四參數(shù)，實現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；高程可采用平面擬合或二次曲面擬合模型，利用已知水準(zhǔn)點推算出待測點的高程異常，從而求出該點高程。

2.動態(tài)測量技術(shù)的優(yōu)越性

（1）自動化程度高，操作簡便。測量時只需將參數(shù)進行簡單的設(shè)置，即可對沿線坐標(biāo)采集或工程放樣。且數(shù)據(jù)處理簡單，通過數(shù)據(jù)線實現(xiàn)與計算機進行數(shù)據(jù)傳輸。

（2）快捷、高效。如接收信號正常，GPS-RTK 動態(tài)測量作業(yè)半徑可達10KM 左右，在此范圍內(nèi)，只要進行一次設(shè)站，即可連續(xù)工作，不僅減少了現(xiàn)場設(shè)點需求，而且單人就能完成，大大的降低了勞動強度和工作成本。

（3）無誤差積累。常規(guī)儀器因條件限制，工作中需要多次或不斷搬站，誤差會出現(xiàn)累積的狀況，隨搬站次數(shù)增加，累積誤差就會越大，影響測量精度和測量成果；而RTK 只要滿足其工作條件，在作業(yè)半徑范圍內(nèi)，它的精度始終不變，能達到厘米級。

（4）不受通視條件限制。傳統(tǒng)測量測站之間相互通視一直是困擾測量的難題，往往使測量工作大受周折，進而影響整個工程進度。RTK測量對兩點間的通視沒有要求，只需滿足其通訊正常、無電子干擾等基本工作條件，相對于傳統(tǒng)測量，它的受限制條件較少。

（5）省時、即時。GPS 衛(wèi)星的數(shù)目較多，且分布均勻，滿足基本條件下，可在隨時隨地實現(xiàn)測量工作，一般不受天氣狀況的影響。

3.GPS-RTK 在城市工程中的應(yīng)用

以下以某工程為例，介紹GPS-RTK動態(tài)測量技術(shù)在實際工程建設(shè)中的應(yīng)用，充分發(fā)揮GPS-RTK的優(yōu)勢，并根據(jù)GPS 測量技術(shù)制定測量控制方案，使工程建設(shè)各階段測量工作及時、優(yōu)質(zhì)的完成：

（1）建立測量控制網(wǎng)。根據(jù)總承包的交樁點資料，互通區(qū)各設(shè)2條導(dǎo)線和水準(zhǔn)線路。用GPS 靜態(tài)法建立測區(qū)控制網(wǎng)，控制點相鄰點間距1～2公里，并已知點聯(lián)測，計算各控制點平面坐標(biāo)，平差時考慮投影變形，并采取相應(yīng)的措施進行變形改正，控制網(wǎng)精度滿足建設(shè)E級要求。

（2）基準(zhǔn)站選定。基準(zhǔn)站布設(shè)在項目部辦公樓天臺，此處地勢較高、四周開闊，有利于電臺發(fā)射?？刂泣c用5cm 長、直徑1cm 的不銹鋼釘作為標(biāo)志，并用鉆孔機打孔后埋設(shè)，該點穩(wěn)固、精確。

（3）選擇合適的作業(yè)時段?；ネ▍^(qū)沿線地形地貌相對較為復(fù)雜，且處于城區(qū)周圍，為獲得齊全、準(zhǔn)確的工程數(shù)據(jù)，在項目建設(shè)初期，即與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T建立氣象信息合作機制，用于掌握測區(qū)天氣狀況，使得工程建設(shè)過程中，有利于選擇在晴空時段進行測量，此時衛(wèi)星的捕獲不受云層、氣流等因素干擾，觀測條件佳，定位精度高。

（4）高程控制測量。因相關(guān)資料查閱不出地區(qū)高程異常數(shù)，導(dǎo)致GPS 測量獲得的大地高程，不便于直接進行換算轉(zhuǎn)化，同時，由于GPS 新線定測水準(zhǔn)點設(shè)置要求在2km 左右，部分地段不能滿足觀測要求，而采用擬合高程，將不能達到精度要求，因此，水準(zhǔn)控制測量仍采用水準(zhǔn)儀作業(yè)。

（5）內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備。根據(jù)設(shè)計圖紙?zhí)峁┑穆肪€起始樁號、起點坐標(biāo)、方位角、加直線長度以及曲線要素等技術(shù)參數(shù)，將其輸入計算程序，高架橋梁計算間距為10m（變截面和曲線段箱梁按2m）計算橋梁中心點和邊樁點坐標(biāo)，地面道路主線計算間距為20m，匝道為5m計算道路中心點和邊樁點坐標(biāo)，將計算結(jié)果導(dǎo)入GPS接收機存儲卡，以便外業(yè)測量時調(diào)用。

（6）外業(yè)測量?；鶞?zhǔn)站可選在結(jié)構(gòu)物頂部且精度較高的控制點上，架設(shè)好基準(zhǔn)站接收機，開機后進行初始化設(shè)置和無線電設(shè)置，并將天線高等參數(shù)輸入接收機。流動站按同樣步驟設(shè)置好后，即可進行坐標(biāo)放樣或數(shù)據(jù)采集工作，使測量工作變得簡便、靈活。

利用RTK動態(tài)技術(shù)進行測量，可將測量人員從繁重的工作中解放出來，重新編組、分工，使測量工作變得輕松、愉快。

4.GPS-RTK 動態(tài)測量技術(shù)的不足

雖然RTK 動態(tài)測量技術(shù)相對常規(guī)儀器有諸多優(yōu)勢，也被廣泛運用于測量工作當(dāng)中，但在某些地點或者某些區(qū)域，以及RTK自身存在的一些缺陷，使它并不能完全取代常規(guī)儀器，也存有很多局限性，如高差異常、數(shù)據(jù)傳輸干擾、電磁干擾、信號強度、多路徑效應(yīng)以及穩(wěn)定性等：

（1）高程異常問題。RTK 測量作業(yè)模式對高程的轉(zhuǎn)換要求是必須精確，而我國目前現(xiàn)有的高程異常圖存在不同程度的誤差，尤其是在山區(qū)誤差更大，某些局部地區(qū)甚至沒有高程異常圖。這就給高程轉(zhuǎn)換增加了困難，同時測量精度也不均勻。

（2）數(shù)據(jù)傳輸干擾。觀測數(shù)據(jù)在傳輸過程中會受到干擾（如障礙物和高頻信號源），而在山區(qū)或城市樓群區(qū)，由于信號衰減，信號源較弱，甚至出現(xiàn)信號受限狀態(tài)，直接影響到作業(yè)的半徑和作業(yè)的精度。

（3）多路徑效應(yīng)。所謂多路徑效應(yīng)是指由建筑物、水面或其它反射物表面反射抵達接收機天線的干擾信號，其產(chǎn)生的結(jié)果會使信號路徑增長、偽距存在系統(tǒng)偏差，致使定位結(jié)果不準(zhǔn)。多路徑效應(yīng)是RTK定位測量最為嚴重的一種誤差，一般的情況下，多路徑效應(yīng)產(chǎn)生的誤差可達在1～5cm，且呈周期性。多路徑效應(yīng)只能采取一定措施減弱，不能被完全消除。同時多路徑效應(yīng)的問題也是GPS 靜態(tài)技術(shù)所面臨的問題。

（4）信號強度。影響RTK 信號的因素很多，如：高壓線、微波站、電視臺、大功率無線發(fā)射器以及周邊反射性物體等，都會對信號強度產(chǎn)生干擾，常會出現(xiàn)連接不到所需衛(wèi)星的情況，導(dǎo)致RTK 不能正常工作。同時在白天因電離層的干擾大（尤其是正午時段），觀測時有效衛(wèi)星數(shù)減少，會導(dǎo)致GPS 初始化時間延長，有時甚至不能進行初始化，進而不能進行RTK 動態(tài)測量。

（5）受衛(wèi)星狀況限制。如果在有效衛(wèi)星數(shù)不足的情況下，RTK的初始化完成時間會受到影響，如在城市樓群密集區(qū)、峽谷深處以及森林區(qū)，衛(wèi)星信號會被長時間遮擋，影響有效工日作業(yè)時間，效率低下，嚴重時還會GPS 導(dǎo)致失鎖現(xiàn)象。

（6）初始化時間。因受多種因素影響，RTK系統(tǒng)能不能實現(xiàn)初始化，是進行實時準(zhǔn)確定位的關(guān)鍵一步，在山、林及城市樓群密集等地區(qū)作業(yè)時，會導(dǎo)致GPS 衛(wèi)星信號受阻，引起衛(wèi)星失鎖現(xiàn)象，與參考站的數(shù)據(jù)信號中斷，此時需要對GPS 進行重新初始化，可能還會多次重復(fù)操作，使得測量的精度和效率降低。

（7）穩(wěn)定性。由于RTK動態(tài)測量的不足，導(dǎo)致測量定位的精度和穩(wěn)定性都不及常規(guī)儀器（全站儀），特別是穩(wěn)定性，這主要是因為RTK比較容易受信號干擾、數(shù)據(jù)鏈傳輸狀況、衛(wèi)星狀況以及天氣狀況影響的原因。另外，在不同的RTK 測量技術(shù)作業(yè)系統(tǒng)中，測量的精度和穩(wěn)定性也有較大的差別。

5.結(jié)束語

GPS-RTK技術(shù)不僅能達到較高的定位精度，極大的提高了測量的工作效率，減少了測量人員的勞動強度，在便捷、高效的同時，還應(yīng)揚長避短，充分認識其不足，經(jīng)過不斷總結(jié)和完善，避免因其產(chǎn)生的不必要的麻煩，才能發(fā)揮出RTK 技術(shù)的最大優(yōu)勢。隨著GPS-RTK技術(shù)的提高，這項技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用到工程建設(shè)日常工作中。通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理程序，可大大減輕了測量人員的內(nèi)外業(yè)勞動強度，因此RTK 技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

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