姜震

摘要：GPS衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)測(cè)量技術(shù)是在現(xiàn)代測(cè)量領(lǐng)域里被廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，隨著這項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展壯大，RTK技術(shù)測(cè)量水平也越來(lái)越先進(jìn)，逐步的進(jìn)入了水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查應(yīng)用中。文章首先介紹了GPS-RTK定位測(cè)量技術(shù)，然后對(duì)其作業(yè)流程和精度把控進(jìn)行探討分析，最后論述了其在水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用實(shí)例。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于提高了工作效率，尤其是對(duì)于水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查而言，在控制測(cè)量、地形測(cè)圖和工程放樣方面有重大意義。

關(guān)鍵詞：GPS；RTK；水工環(huán)；地質(zhì)調(diào)查；應(yīng)用

一、GPS-RTK定位技術(shù)

1.1實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量。GPS-RTK又名實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法，它的具體應(yīng)用為：采用相位差分（相位差分屬于GPS三類中的一類，另兩類為位置差分以及偽距差分），這種測(cè)量方法能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度。GPS-RTK定位技術(shù)是GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新突破，它基于載波相位觀測(cè)值，是一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS定位技術(shù)。應(yīng)用這種技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)地提供指定坐標(biāo)系中測(cè)站點(diǎn)的三維定位結(jié)果，而且這種結(jié)果的精度可以達(dá)到厘米級(jí)。RTK定位技術(shù)還具有非常強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的需要將兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的GPS信號(hào)接收系統(tǒng)聯(lián)成有機(jī)整體，即在兩臺(tái)GPS接收機(jī)間增設(shè)一套無(wú)線數(shù)字通訊系統(tǒng)。通過(guò)電臺(tái)，觀測(cè)信息和測(cè)站數(shù)據(jù)被基準(zhǔn)站傳輸給流動(dòng)站，然后流動(dòng)站就會(huì)對(duì)這些觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行差分處理，兩站間的基線值就會(huì)被測(cè)出。與此同時(shí)，輸入相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和投影參數(shù)，就可以實(shí)時(shí)得到測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)。

1.2RTK測(cè)量原理。RTK的測(cè)量原理可以用以下文字來(lái)闡述：即為了對(duì)所有可見(jiàn)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，需要在精度較高的首級(jí)控制點(diǎn)上安置上一臺(tái)GPS接收機(jī)。這臺(tái)接收機(jī)會(huì)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，流動(dòng)觀測(cè)站可以收到其通過(guò)發(fā)射臺(tái)所發(fā)送的其實(shí)時(shí)觀測(cè)到的數(shù)據(jù)。被安置在流動(dòng)觀測(cè)站上的GPS接收機(jī)會(huì)接收到這些數(shù)據(jù)，同時(shí)，接收衛(wèi)星信號(hào)。然后，其會(huì)利用相對(duì)定位的原理，對(duì)流動(dòng)站的三維坐標(biāo)和測(cè)量精度進(jìn)行實(shí)時(shí)地計(jì)算并顯示。這就實(shí)現(xiàn)了RTK測(cè)量。

二、水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查GPS-RTK流程

水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查GPS-RTK流程共包括三個(gè)步驟，分別為：準(zhǔn)備、求定測(cè)區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)以及GPS-RTK施測(cè)。

2.1準(zhǔn)備。在GPS-RTK進(jìn)行野外測(cè)量前，需要做一定的準(zhǔn)備工作。首先，踏勘測(cè)區(qū)，即搜集測(cè)區(qū)周圍的高等級(jí)平面控制資料及高程資料，然后分析這些收集到的控制點(diǎn)坐標(biāo)成果，以確定本測(cè)區(qū)應(yīng)用的控制點(diǎn)；其次，設(shè)置基準(zhǔn)站及流動(dòng)站的參數(shù)；再次，在基準(zhǔn)站輸入控制點(diǎn)坐標(biāo)；最后，要設(shè)置流動(dòng)站儀器設(shè)備設(shè)置參數(shù)，這個(gè)參數(shù)要和基準(zhǔn)站的設(shè)置保持一致。

2.2求定測(cè)區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)。求定測(cè)區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)是為求解轉(zhuǎn)換參數(shù)以及為RTK動(dòng)態(tài)測(cè)量做好準(zhǔn)備。具體來(lái)說(shuō)，就是在搜集到的控制點(diǎn)資料中，合理選擇坐標(biāo)系以及高程的公共點(diǎn)。在選擇轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)，需要注意兩個(gè)問(wèn)題：首先，測(cè)區(qū)四周及中心的控制點(diǎn)要呈均勻分布的態(tài)勢(shì)；其次，控制點(diǎn)要選3個(gè)以上，以便可以利用GPS隨機(jī)軟件求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。

2.3 GPS-RTK施測(cè)步驟。目前，國(guó)際上比較先進(jìn)的GPS-RTK施測(cè)設(shè)備包括瑞士徠卡1200型，徠卡1200型動(dòng)態(tài)GPS具有很多其它施測(cè)工具難以比擬的優(yōu)勢(shì)，包括跟蹤更低的高度角、最快的衛(wèi)星跟蹤技術(shù)、更快的更新率、抗干擾，以及消除多路效應(yīng)，還有低時(shí)間延遲，而且其動(dòng)態(tài)精度可達(dá)±5mm+1ppm×D（D即基線長(zhǎng)度）。使用其特有的Smartcheck（即快速檢核技術(shù)）算法它可以給出快速精確的成果，它能夠以20Hz的速度提供厘米級(jí)的定位成果，幾秒內(nèi)就能完成RTK測(cè)量初始化，并實(shí)時(shí)進(jìn)行完好性檢測(cè)。其還具有非常高的可靠性，在15Km以內(nèi)可以達(dá)到99.9%。

三、GPS-RTK在水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中的精度分析

3.1影響RTK定位精度的主要因素

（1）基準(zhǔn)站坐標(biāo)誤差?；鶞?zhǔn)站的坐標(biāo)精度對(duì)整個(gè)RTK系統(tǒng)有著直接的影響。過(guò)低的坐標(biāo)精度會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)站所得到的所有數(shù)據(jù)都產(chǎn)生一定的系統(tǒng)誤差。

（2）坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換精度。平時(shí)生產(chǎn)過(guò)程中，通常采用北京54、國(guó)家80等坐標(biāo)系統(tǒng)，或者采用一些地方坐標(biāo)系統(tǒng)。而GPS衛(wèi)星觀測(cè)所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)為世界大地坐標(biāo)系（WGS84），這就需要將這些坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，因此，要注意坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換精度這個(gè)因素的影響。

（3）信號(hào)傳播誤差。RTK系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)采集時(shí)采用的是電磁波。而采用電磁波會(huì)受多種因素的影響，比如電離層和對(duì)流層的折射誤差，還有多路徑的效應(yīng)誤差，這就要求我們作業(yè)過(guò)程中注重對(duì)作業(yè)環(huán)境的選擇（如避開電臺(tái)、信號(hào)塔、高大建筑物等）。

（4）人為因素。觀測(cè)以及施測(cè)也有人為操作，而在作業(yè)過(guò)程中，人員操作等原因也會(huì)造成天線相位中心位置出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致點(diǎn)位對(duì)中出現(xiàn)誤差。此外，手簿采集記錄誤差也會(huì)影響到RTK的定位精度。

3.2作業(yè)精度保障。精度是觀測(cè)成功與否的標(biāo)志之一，為確保精度，在進(jìn)行RTK作業(yè)時(shí)，為保障作業(yè)精度，需要注意以下幾點(diǎn)：首先，基準(zhǔn)站應(yīng)盡量設(shè)在視野開闊的較高位置，基準(zhǔn)站發(fā)射天線的高度要適當(dāng)提高；其次，聯(lián)測(cè)控制點(diǎn)要求數(shù)量盡量多且圖形強(qiáng)度高，要盡量采用已建成的三角點(diǎn)、國(guó)家高等級(jí)GPS點(diǎn)，或者要盡量采用經(jīng)過(guò)統(tǒng)一平差的控制網(wǎng)內(nèi)的GPS點(diǎn)；再次，為確保固定解并將移動(dòng)站天線盡可能保持垂直，對(duì)于在每測(cè)設(shè)點(diǎn)的觀測(cè)時(shí)間要適當(dāng)延長(zhǎng)；還有，作業(yè)半徑要保持在規(guī)定范圍以內(nèi)；最后，為確保限差在規(guī)定范圍以內(nèi)，要嚴(yán)格按照規(guī)范采集移動(dòng)站數(shù)據(jù)。

四、GPS-RTK應(yīng)用實(shí)例分析

一座硝化纖維廠，建立在石灰?guī)r地區(qū)。由于污水泄漏，硝化纖維污染了地質(zhì)環(huán)境。在18個(gè)30米深和7個(gè)50m深的鉆孔中作井中雷達(dá)探測(cè)，可以探測(cè)到地表至潛水面（約6am）巖溶結(jié)構(gòu)可能捕獲的硝化纖維。采用惠更斯一基爾霍夫（HK）疊加法對(duì)常規(guī)處理過(guò)的收集到的資料進(jìn)行分析，可以繪制出三維雷達(dá)圖。通過(guò)這個(gè)圖像，可以看出幾個(gè)受硝化纖維污染的位置。在后來(lái)的開挖中，就注意了這幾個(gè)位置。這個(gè)實(shí)例證示了GPS的探測(cè)成果。

五、 結(jié)語(yǔ)

GPS-RTK測(cè)量技術(shù)既可實(shí)時(shí)知道測(cè)量點(diǎn)位精度，又可以實(shí)時(shí)提供點(diǎn)位坐標(biāo)和高程，極大地提高了工作效率。在水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中，這樣的系統(tǒng)能較好地完成大面積地形測(cè)量。尤其是在常規(guī)測(cè)量?jī)x器難于完成的作業(yè)區(qū)域，比如因氣候條件差，就可以通過(guò)GPS-RTK模式進(jìn)行測(cè)繪，不但可以大幅度提高測(cè)量精度，而且大大有利于減輕測(cè)量人員的內(nèi)、外業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]何銘杰.GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用及特點(diǎn)[J].科技風(fēng)，2010（4）.

[2]劉樹良.GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展，2011（2）.

[3]孟慶森，趙成.GPS-RTK在地質(zhì)工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].吉林地質(zhì).2007（2）.