王騰　楊宏偉　范玖琳　陳夢(mèng)杰

（中南冶金地質(zhì)研究所，湖北　宜昌　443003）

GPS-RTK在工程測(cè)量中的應(yīng)用及常見(jiàn)問(wèn)題解決方法

王騰楊宏偉范玖琳陳夢(mèng)杰

（中南冶金地質(zhì)研究所，湖北宜昌443003）

RTK（Real-time kinematic）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法是一種新型的GPS測(cè)量方法，相對(duì)于常規(guī)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)、快速靜態(tài)等測(cè)量方法，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)（RTK技術(shù)）定位速度更為快速準(zhǔn)確，克服了傳統(tǒng)測(cè)量方法中只有事后進(jìn)行解算才能獲取高精度數(shù)據(jù)，對(duì)觀測(cè)所得數(shù)據(jù)無(wú)法及時(shí)進(jìn)行檢核等技術(shù)難題。RTK技術(shù)采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，其應(yīng)用為地形測(cè)圖、工程放樣等各種控制測(cè)量帶來(lái)了新的技術(shù)革新，極大地提高了作業(yè)效率，是GPS應(yīng)用的重大里程碑。基于此，論述GPS-RTK在工程測(cè)量中的應(yīng)用、存在問(wèn)題及相關(guān)處理措施。

RTK；工程測(cè)量；常見(jiàn)問(wèn)題；解決方法

工程測(cè)量是工程施工中一項(xiàng)非常重要的基礎(chǔ)性工作，直接關(guān)系到整個(gè)工程施工的最終成效，隨著測(cè)繪技術(shù)的不斷發(fā)展，工程測(cè)量技術(shù)也日益趨于數(shù)字化、實(shí)時(shí)化、自動(dòng)化與多功能化。其中，RTK（Real-time kinematic）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)作為GPS測(cè)繪的新型測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)測(cè)繪管理的功能，在工程測(cè)量中得到了廣泛應(yīng)用。鑒于此，筆者對(duì)RTK技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用情況及其優(yōu)缺點(diǎn)做簡(jiǎn)單的介紹。

1　GPS-RTK技術(shù)概述

1.1GPS-RTK技術(shù)簡(jiǎn)介

GPS（Global Positioning System）即全球定位系統(tǒng)，該技術(shù)的使用是測(cè)繪領(lǐng)域的一項(xiàng)重大技術(shù)突破，而RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位是GPS技術(shù)在工程測(cè)量領(lǐng)域的一次重大突破，RTK定位分為動(dòng)態(tài)定位和靜態(tài)定位兩種方式［1］，這兩種方式的結(jié)合，使得實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)（RTK技術(shù)）定位相對(duì)于GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量等常規(guī)測(cè)量方法，速度更為快速準(zhǔn)確，并且克服了傳統(tǒng)測(cè)量方法中只有事后進(jìn)行解算才能獲取高精度數(shù)據(jù)，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行檢核等技術(shù)難題。

1.2RTK技術(shù)工作原理

在實(shí)際操作中，流動(dòng)站、基準(zhǔn)站和通信系統(tǒng)三部分組成了RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)［2］。GPS-RTK技術(shù)是利用載波相位原理，對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)實(shí)施動(dòng)態(tài)測(cè)量，其工作原理是利用基準(zhǔn)站的GPS來(lái)接收監(jiān)測(cè)所有可見(jiàn)的GPS衛(wèi)星，同時(shí)利用無(wú)線電設(shè)備將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)輸送給用戶站。具體來(lái)說(shuō)，基準(zhǔn)站的GPS接收到衛(wèi)星信號(hào)之后，會(huì)傳送給流動(dòng)站，流動(dòng)站會(huì)同時(shí)完成基準(zhǔn)站及其他衛(wèi)星數(shù)據(jù)的接收，同時(shí)對(duì)自己收到的和基準(zhǔn)站傳送的載波觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行差分處理。根據(jù)相對(duì)定位的原理，當(dāng)輸入對(duì)應(yīng)點(diǎn)的投影參數(shù)、坐標(biāo)和轉(zhuǎn)換參數(shù)后，接收機(jī)數(shù)據(jù)處理裝置便可以實(shí)時(shí)地給出未知點(diǎn)的坐標(biāo)［3］。因此，GPS-RTK技術(shù)能夠在外界環(huán)境比較惡劣的情況下，仍然能夠獲得達(dá)厘米級(jí)的水平精度點(diǎn)位。

2　RTK在工程測(cè)量工作中的應(yīng)用

目前，在工程測(cè)量中，為了保證、地形測(cè)量、施工放樣和控制測(cè)量的精度，滿足工程質(zhì)量要求，RTK測(cè)量技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于工程施工測(cè)量中。RTK測(cè)量具有全球性、全天侯、連續(xù)性作業(yè)；定位精度高，沒(méi)有誤差累計(jì)；實(shí)時(shí)性導(dǎo)航定位和定時(shí)功能；作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高及工作效率高等優(yōu)點(diǎn)［4］，能提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間，而且具有較好的保密性和抗干擾性。當(dāng)前RTK技術(shù)已成功地應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、物探測(cè)量、地籍測(cè)量、航空攝影測(cè)量及各種類(lèi)型的變形監(jiān)測(cè)等諸多領(lǐng)域?，F(xiàn)筆者主要對(duì)RTK在工程測(cè)量中的應(yīng)用做簡(jiǎn)要論述。

2.1RTK應(yīng)用于地形測(cè)量

隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，對(duì)測(cè)量效率和精度的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的地形測(cè)量技術(shù)已滿足不了實(shí)際需求。現(xiàn)如今，大比例地形圖主要使用全站儀和RTK進(jìn)行測(cè)繪。由于全站儀在使用過(guò)程中，受儀器的架放、點(diǎn)間通視情況、點(diǎn)間距離等因素的影響，其測(cè)量精度容易出現(xiàn)較大的偏差。而RTK使用方便，相對(duì)影響因素較小，因此其使用更為普遍。在當(dāng)前的地形測(cè)量中，一般是利用靜態(tài)控制點(diǎn)的方法進(jìn)行測(cè)量，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用RTK技術(shù)來(lái)完成碎部測(cè)量。

RTK在地形測(cè)量之前，首先要根據(jù)要求對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，可以根據(jù)工作強(qiáng)度進(jìn)行分組分工作業(yè)，若多臺(tái)儀器作業(yè)設(shè)置完成后要進(jìn)行校點(diǎn)，以確保數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。在使用數(shù)據(jù)采集進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要注意數(shù)據(jù)的完整性及其連續(xù)性。在實(shí)際操作中，可以根據(jù)地形的實(shí)際情況進(jìn)行測(cè)量的設(shè)定，對(duì)于特殊地物點(diǎn)的測(cè)量，可以人為地按距離進(jìn)行設(shè)定采集；在需要進(jìn)行均勻的運(yùn)動(dòng)測(cè)量時(shí)，可以人為地設(shè)定時(shí)間間隔，按時(shí)間來(lái)進(jìn)行采集。采集所得的地形點(diǎn)坐標(biāo)經(jīng)過(guò)成圖處理后，便可生成數(shù)字化的地形圖。在此過(guò)程中，地形點(diǎn)的采集可以單人進(jìn)行作業(yè)，極大地縮減了所耗費(fèi)的人力和時(shí)間。同時(shí)，能夠避免傳統(tǒng)地形測(cè)量中的通視問(wèn)題，特別是在地形起伏較大的區(qū)域，RTK技術(shù)的使用能夠顯著提高工作效率。在長(zhǎng)陽(yáng)錳礦研究項(xiàng)目中，利用RTK技術(shù)對(duì)胡家灣-樟木巖區(qū)塊共29.32km2進(jìn)行了地形測(cè)量，8臺(tái)RTK同時(shí)作業(yè)，在不到30d的時(shí)間內(nèi)完成工作量，相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)量方法，大大提高了工作效率。

2.2RTK應(yīng)用于工程放樣

工程放樣所采用的常規(guī)方法有很多，比如常見(jiàn)的全站儀邊角放樣、經(jīng)緯儀交會(huì)放樣等，一般的方法往往需要兩三人操作來(lái)放樣出一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)位，需來(lái)回移動(dòng)目標(biāo)，且要求通視條件良好，在實(shí)際放樣工作中，往往會(huì)借助其他的方法來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法中對(duì)放樣工作的局限，RTK技術(shù)就是常用的方法之一。利用RTK放樣時(shí)，只需一人操作，利用GPS接收機(jī)，對(duì)輸入的設(shè)計(jì)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行查找，確定放樣點(diǎn)的位置［5］。相對(duì)于常規(guī)的放樣方法，利用RTK放樣更為簡(jiǎn)單，誤差更小，效率更高。

利用RTK進(jìn)行工程放樣之前，應(yīng)先將坐標(biāo)系、轉(zhuǎn)換參數(shù)及控制點(diǎn)或者線放樣樁號(hào)準(zhǔn)確輸入RTK手簿中。在RTK中讀取坐標(biāo)參數(shù)進(jìn)行放樣時(shí)，根據(jù)當(dāng)前測(cè)量點(diǎn)距放樣點(diǎn)或線的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)差及方位，通過(guò)手簿數(shù)據(jù)中橫縱坐標(biāo)距離及方位判斷進(jìn)行放樣。當(dāng)確定放樣點(diǎn)或線時(shí)，要等待信號(hào)接收數(shù)據(jù)固定到精度水平達(dá)到要求時(shí)完成放樣。相對(duì)于常規(guī)的導(dǎo)線測(cè)量，操作起來(lái)比較直觀、方便，工作效率得到顯著提高。

2.3RTK應(yīng)用于控制測(cè)量

在任一測(cè)區(qū)范圍內(nèi)，都有不同級(jí)別的控制網(wǎng)來(lái)滿足細(xì)部測(cè)繪的需要，一般首級(jí)控制網(wǎng)的控制精度高、面積大、點(diǎn)間的跨度大，易保存；而圖根控制點(diǎn)則要求密集、位于地面，易遭破壞［6］。如何快速地獲取準(zhǔn)確的各級(jí)控制點(diǎn)，是提高測(cè)量工作效率的主要難題。

傳統(tǒng)的控制測(cè)量方法，如導(dǎo)線測(cè)量、三角測(cè)量等，都要求點(diǎn)間的通視條件較好，并且費(fèi)工費(fèi)時(shí)，在外業(yè)工作中無(wú)法獲取測(cè)量成果的精度，所得的精度也表現(xiàn)出不均勻的問(wèn)題。GPS快速靜態(tài)和靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量雖然在測(cè)量過(guò)程中對(duì)點(diǎn)間通視要求不高，并且能夠獲得高精度的測(cè)量結(jié)果，但是這種控制測(cè)量只能在事后處理數(shù)據(jù)，不能及時(shí)地進(jìn)行實(shí)時(shí)定位和確定定位精度，若在數(shù)據(jù)處理后發(fā)現(xiàn)其精度不符合要求，則只能返工測(cè)量。而利用RTK技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)地了解定位結(jié)果和定位精度，避免了GPS快速靜態(tài)和靜態(tài)測(cè)量中不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的難題，大大提高了測(cè)量的作業(yè)效率。并且，RTK技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位的精度可以高達(dá)到厘米級(jí)，因此，相對(duì)于傳統(tǒng)控制測(cè)量，RTK技術(shù)無(wú)論是在精度上還是在效率上都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

3　RTK測(cè)量中常見(jiàn)問(wèn)題與解決方法

①RTK使用的基礎(chǔ)是GPS衛(wèi)星定位，因此對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的接收程度決定了測(cè)量結(jié)果的好壞。但是，在高山峽谷或高樓密集區(qū)等衛(wèi)星信號(hào)接收受到限制的區(qū)域，由于衛(wèi)星信號(hào)被遮擋的時(shí)間較長(zhǎng)，便使得作業(yè)時(shí)間受限。為了避免該問(wèn)題，應(yīng)盡量在場(chǎng)地開(kāi)闊、地勢(shì)較高的區(qū)域選擇測(cè)量控制點(diǎn)。

②RTK測(cè)量比全站儀測(cè)量更加獨(dú)立，在分組作業(yè)時(shí)，一旦參數(shù)、設(shè)置上出現(xiàn)不統(tǒng)一，就會(huì)造成返工的麻煩。因此，每次作業(yè)之前，都應(yīng)認(rèn)真校對(duì)參數(shù)數(shù)據(jù)，保證測(cè)量結(jié)果的統(tǒng)一性。

③除衛(wèi)星信號(hào)接收效果，RTK測(cè)量還會(huì)受到天氣、數(shù)據(jù)鏈傳輸狀況等因素的影響。所以，在工作中要多布設(shè)一些“多余”控制點(diǎn)，作為RTK測(cè)量成果的檢核點(diǎn)。

④在儀器的搬運(yùn)和使用過(guò)程中，為了確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無(wú)誤及儀器的長(zhǎng)期使用，應(yīng)對(duì)RTK系統(tǒng)的各個(gè)部件做好保護(hù)工作。

4　結(jié)語(yǔ)

RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法的應(yīng)用是在GPS全球定位技術(shù)之后，測(cè)量領(lǐng)域的又一次重要技術(shù)突破。其彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)中的許多不足，大大節(jié)省人力、財(cái)力、時(shí)間成本，使測(cè)量工作變得更為簡(jiǎn)單化、自動(dòng)化，并且在數(shù)字化繪圖的建設(shè)和管理中起到了積極的推動(dòng)作用。

當(dāng)然，在RTK技術(shù)的應(yīng)用中還存在很多不足之處，比如如何在使用過(guò)程中對(duì)電臺(tái)信號(hào)的接收情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，防止在信號(hào)傳輸過(guò)程中受到外界信號(hào)源的干擾；如何使得GPS衛(wèi)星信號(hào)達(dá)到連續(xù)跟蹤的效果，同時(shí)保證跟蹤衛(wèi)星的數(shù)目；如何確保采用RTK測(cè)量時(shí)的精確性和可靠性等，這都需要在今后的實(shí)踐中不斷進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)?？傊S著GPS-RTK技術(shù)的不斷發(fā)展和革新，其相關(guān)設(shè)備的不斷完善，無(wú)論是在工程測(cè)量領(lǐng)域還是其他作業(yè)領(lǐng)域，GPS-RTK技術(shù)都將有廣闊的發(fā)展空間。

［1］余小龍，胡學(xué)奎.GPS RTK技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展前景［J］.測(cè)繪通報(bào)，2007（10）：39-41.

［2］賀云.GPS-RTK技術(shù)在地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用研究［J］.硅谷，2014（24）：84-85.

［3］秦立奕.GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)在地質(zhì)勘查測(cè)繪中的應(yīng)用分析［J］.華東科技（學(xué)術(shù)版），2014（4）：1.

［4］郭莉莉.GPS RTK技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展前景［J］.黑龍江國(guó)土資源，2012（1）：57.

［5］鄧文質(zhì).RTK的點(diǎn)放樣和曲線放樣研究［J］.河南科技，2015（22）：112.

［6］邰占宇，徐德仲.談GPS-RTK在測(cè)量中的應(yīng)用［A］.//吉林省測(cè)繪學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下），2008.

Application of GPS-RTK in Engineering Measurement and Solutions of Common Problems

Wang TengYang HongweiFan JiulinChen Mengjie
（Central South Institute of Geology Metallurgy，Yichang Hubei 443003）

RTK（Real-time kinematic）is a new method for GPS measurement.Compared with the static，fast static and dynamic measurement methods，the real-time kinematic technology（RTK）is more rapid and accurate.It overcomes some problems in traditional measurement methods，such as we can only get the high accuracy data after the calculation，the observation data can not be detected nuclear and other technical problems.RTK technique employs the carrier phase，is a major milestone in the application of GPS.It brings new dawn for the engineering sample release，topographic mapping and various of control measurements.The working efficiency of the field work has been greatly improved.Based on this，the application of RTK in engineering measurement，the existing problems and related treatment measures were discussed.

RTK；engineering measurement；common problems；solutions

P228.4

A

1003-5168（2016）06-0036-03

2016-05-12

湖北省地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目“湖北省長(zhǎng)陽(yáng)縣胡家灣-樟木巖礦區(qū)錳鉛鋅礦普查”。

王騰（1987-），男，本科，助理工程師，研究方向：測(cè)繪工程。