摘 要：本文簡(jiǎn)單介紹了GPS RTK技術(shù)的基本原理，同時(shí)也對(duì)GPS RTK的一個(gè)正常的作業(yè)流程進(jìn)行一定的介紹，同時(shí)還對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析。本文主要研究的是GPS RTK在地形測(cè)量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS RTK；地形測(cè)量；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）17-0206-02

1 GPS RTK系統(tǒng)的基本原理

高精度的GPS在進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，一般就是對(duì)載波相位觀測(cè)值進(jìn)行使用，而RTK定位技術(shù)是以載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)。這樣的話，就能夠?qū)⒈粶y(cè)點(diǎn)在指定的坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果實(shí)時(shí)的提供給相關(guān)人員，并且這個(gè)結(jié)果還能夠達(dá)到厘米級(jí)的精確度。在使用RTK的時(shí)候，有關(guān)的基準(zhǔn)站使用數(shù)據(jù)鏈將一些坐標(biāo)的有關(guān)數(shù)據(jù)信息發(fā)送給相應(yīng)的流動(dòng)站。而流動(dòng)站這個(gè)時(shí)候就需要接收那些來(lái)自基準(zhǔn)站的一部分信息，同時(shí)還對(duì)GPS觀測(cè)的一部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行采集。同時(shí)在系統(tǒng)內(nèi)對(duì)于采集到的觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理，同時(shí)可以得到一個(gè)厘米級(jí)的定位結(jié)果，耗時(shí)也非常短，甚至不到1s。流動(dòng)站不僅可以處于一個(gè)靜止的狀態(tài)，同時(shí)也可以處于運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)；可以在相關(guān)的固定點(diǎn)上先對(duì)其進(jìn)行初始化然后再進(jìn)行動(dòng)態(tài)作業(yè)，那么流動(dòng)站就能夠隨時(shí)給出一個(gè)厘米級(jí)的定位結(jié)果。

2 GPS RTK在地形測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 測(cè)區(qū)概括

某公司的礦區(qū)中，采空區(qū)以及該地區(qū)相鄰的山坡中，在生態(tài)環(huán)境治理工程施工前，要進(jìn)行一個(gè)前期的設(shè)計(jì)。但是因?yàn)楝F(xiàn)有的地形圖的精確度不能夠滿足實(shí)際工程設(shè)計(jì)需求，這就需要對(duì)地形圖進(jìn)行重新的繪制。但是因?yàn)樯狡碌匦蔚膶?shí)際情況，如果使用傳統(tǒng)的全站儀測(cè)量的辦法，那么就很難對(duì)地形進(jìn)行測(cè)量，而且需要的人數(shù)也相對(duì)較多，同時(shí)也有著很大的測(cè)量誤差，而且測(cè)量的工作效率也相對(duì)較低，因此可以使用GPS RTK技術(shù)。這樣的話就讓測(cè)量的精確度以及工作的效率得到了很大程度上的提高。

2.2 GPS RTK測(cè)量方法

2.2.1 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

在使用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，需要對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，這主要是因?yàn)镚PS接收機(jī)輸出的信號(hào)是WGS84經(jīng)緯度坐標(biāo)，但是此次測(cè)量作業(yè)使用的坐標(biāo)是1980國(guó)家大地坐標(biāo)系統(tǒng)。在對(duì)坐標(biāo)參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的時(shí)候，主要需要的就是對(duì)四參數(shù)或者七參數(shù)以及高程擬合參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其中在對(duì)四參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，往往需要有兩個(gè)或兩個(gè)以上的控制點(diǎn)，四參數(shù)理想的控制范圍一般情況下是在20～30km2以內(nèi)，本次的測(cè)量工作可以使用四參數(shù)計(jì)算的方法?？刂泣c(diǎn)、公司辦公樓與測(cè)區(qū)相對(duì)位置示意如圖1。

在與控制點(diǎn)距離不是太遠(yuǎn)的空曠并且沒(méi)有干擾源的地方架設(shè)基準(zhǔn)站以及移動(dòng)站，分別對(duì)兩個(gè)控制點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)進(jìn)行記錄，得到如表1所示的數(shù)據(jù)。

再通過(guò)使用RTK手簿中的相關(guān)軟件計(jì)算得出相應(yīng)的四參數(shù)，并將結(jié)果應(yīng)用到測(cè)量任務(wù)的相關(guān)坐標(biāo)系統(tǒng)之中。

2.2.2 基準(zhǔn)站架設(shè)及校正向?qū)?/p>

基準(zhǔn)站接收機(jī)在實(shí)際的測(cè)量工作進(jìn)行的時(shí)候，會(huì)實(shí)時(shí)的將相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站接收機(jī)，因此基準(zhǔn)站和移動(dòng)站兩者之間不能夠有相對(duì)較大的障礙物。并且基準(zhǔn)站也需要架設(shè)在一個(gè)視野相對(duì)來(lái)說(shuō)比較開(kāi)闊，同時(shí)四周有很開(kāi)闊的視野的地方，同時(shí)這個(gè)地方也要有一個(gè)相對(duì)較高的地勢(shì)，這樣的話就能夠讓GPS信號(hào)的接收更加容易。表2所示的就是RTK作用的距離和基準(zhǔn)站架設(shè)的高度關(guān)系。

2.2.3 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

GPS RTK技術(shù)的外業(yè)數(shù)據(jù)采集，指的就是將移動(dòng)接收機(jī)置放在需要測(cè)量的地形地貌的碎部點(diǎn)上，同時(shí)再使用手簿測(cè)量出相應(yīng)的點(diǎn)位坐標(biāo)以及高程。這種數(shù)據(jù)采集辦法相對(duì)來(lái)說(shuō)操作更加簡(jiǎn)單方便，同時(shí)也僅僅需要一個(gè)人就能進(jìn)行操作。但是在實(shí)際的數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，因?yàn)镚PS往往需要接收發(fā)射到太空中的衛(wèi)星傳來(lái)的無(wú)線電信號(hào)，同時(shí)這些無(wú)線電信號(hào)的頻率相對(duì)較高，同時(shí)功率也相對(duì)較低、比較不易穿透，可能會(huì)被障礙物阻擋。因此如果在樹(shù)林區(qū)域，GPS的信號(hào)就會(huì)受到影響，但是這并不意味著GPS只能在地形相對(duì)開(kāi)闊的地方使用。在一些有一部分障礙的地方，GPS的測(cè)量結(jié)果也是非常有效并且精確的。這主要是因?yàn)镚PS如果想要有一個(gè)非常準(zhǔn)確可靠的定位結(jié)果，那么就需要有5顆能夠觀測(cè)到的衛(wèi)星，而且另外一個(gè)方面因?yàn)镚PS衛(wèi)星的數(shù)量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較多，因此在任何的時(shí)間，任何地區(qū)都至少會(huì)有7顆GPS衛(wèi)星。在那些有障礙物的地區(qū)，只要能夠接收到5顆衛(wèi)星的信號(hào)，那么就可能完成GPS測(cè)量工作。如果在樹(shù)林以及房區(qū)進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，只要測(cè)量地點(diǎn)有足夠的空間能夠讓GPS系統(tǒng)觀測(cè)到5顆衛(wèi)星，那么就能讓測(cè)量工作順利完成。一般情況下山坡部分地區(qū)有著相對(duì)較密的樹(shù)木，因此往往會(huì)將衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行阻擋以及反射，這就會(huì)導(dǎo)致在這些地方，接收GPS信號(hào)相對(duì)比較困難，這樣的話定位精度就不能夠得到保證。因此相關(guān)測(cè)量人員在進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)采集的時(shí)候，如果遇到森林地方，或者有著很多樹(shù)木的地方，那么就需要等到移動(dòng)站能夠觀測(cè)到測(cè)量數(shù)據(jù)需要的衛(wèi)星數(shù)量后，才可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的工作。

2.2.4 內(nèi)業(yè)處理

外業(yè)采集到的數(shù)據(jù)一般都會(huì)通過(guò)手薄與電腦進(jìn)行連接，對(duì)手薄中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能進(jìn)行使用，使數(shù)據(jù)下載到電腦上，再打開(kāi)南方cass軟件進(jìn)行展高程點(diǎn)。這些點(diǎn)號(hào)在cass軟件中展開(kāi)之后如圖2所示。

展開(kāi)高程點(diǎn)以后，再根據(jù)外業(yè)草圖進(jìn)行測(cè)區(qū)內(nèi)的房屋、林地、路等地形地貌的測(cè)制工作，并最終成圖。

3 GPS RTK測(cè)量技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

GPS RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

（1）一般情況下，只有基本的測(cè)量條件的話，GPS RTK也能有厘米級(jí)的精度，同時(shí)測(cè)量結(jié)果也非常的可靠，同時(shí)誤差也不會(huì)累積。

（2）對(duì)測(cè)量人員數(shù)量的要求并不高，同時(shí)也有著很高的效率。通常情況下，只需要有一個(gè)人對(duì)移動(dòng)站進(jìn)行操作，那么就可以完成測(cè)量工作。同時(shí)如果有一個(gè)很好的測(cè)量條件，那么一般情況下在測(cè)量點(diǎn)位一到兩秒就能夠完成測(cè)量工作。特別是在那些地形條件相對(duì)比較復(fù)雜的地方，GPS RTK技術(shù)相比傳統(tǒng)技術(shù)，測(cè)量更加快速，同時(shí)也能夠非常準(zhǔn)確的完成測(cè)量作業(yè)。

（3）相對(duì)簡(jiǎn)單的操作以及很高的自動(dòng)化程度。GPS RTK技術(shù)的測(cè)繪工作中，往往儀器完成了很大一部分，比如說(shuō)衛(wèi)星信號(hào)的捕獲、跟蹤以及觀測(cè)等。相關(guān)的操作人員往往僅僅只要手簿就能夠完成相關(guān)的測(cè)量工作，這樣的話就能夠讓相關(guān)的測(cè)量人員能夠有相對(duì)較低的工作緊張程度，同時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度也相對(duì)較低。

（4）即使測(cè)量點(diǎn)的能見(jiàn)度相對(duì)較低，通視條件非常差，但是GPS RTK技術(shù)仍然能夠完成相應(yīng)的測(cè)量作業(yè)。

GPS RTK技術(shù)的缺點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

（1）對(duì)空通視環(huán)境影響較大。在某些地方，比如山區(qū)林區(qū)等，因?yàn)榄h(huán)境的原因，往往這些地方的GPS衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)其他地方來(lái)說(shuō)比較弱，因此相對(duì)比較容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)的失鎖，這就導(dǎo)致如果重新初始化，那么就比較困難，因此就會(huì)影響到正常的測(cè)量作業(yè)。

（2）大氣層的干擾影響較大。只有通過(guò)大氣層后，衛(wèi)星信號(hào)才能夠到達(dá)地面，而GPS RTK技術(shù)需要接收到衛(wèi)星信號(hào)之后才能夠正常的進(jìn)行工作，如果因?yàn)榇髿鈱拥母蓴_，導(dǎo)致衛(wèi)星信號(hào)不能及時(shí)到達(dá)地面，那么就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的初始化時(shí)間相對(duì)正常情況更長(zhǎng)，甚至還有可能不能初始化，這就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能夠正常的進(jìn)行測(cè)量工作。

（3）數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)傳輸距離的影響比較大。在實(shí)際的測(cè)量作業(yè)中，移動(dòng)站以及基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)鏈接往往會(huì)受到山體，樹(shù)林以及房屋等等的影響，這就導(dǎo)致測(cè)量的數(shù)據(jù)的精度會(huì)降低，同時(shí)測(cè)量作業(yè)的半徑也會(huì)減小。

（4）天氣影響比較大。如果天氣是多云或者大風(fēng)等情況，那么在進(jìn)行測(cè)量作業(yè)的時(shí)候，往往衛(wèi)星的信號(hào)強(qiáng)度會(huì)受到影響，這就導(dǎo)致測(cè)量的數(shù)據(jù)精度相對(duì)正常測(cè)量條件下來(lái)講比較低。

4 結(jié)束語(yǔ)

區(qū)別于傳統(tǒng)的全站儀的測(cè)量模式，GPS RTK技術(shù)可以在一個(gè)并不是很通視的環(huán)境下，能夠有一個(gè)實(shí)時(shí)的厘米級(jí)的一個(gè)定位精度。同時(shí)GPS RTK技術(shù)對(duì)操作人員數(shù)量的要求也并不多，同時(shí)作業(yè)的時(shí)間也相對(duì)較快，同時(shí)也有著很高的精度，因此這種技術(shù)能夠讓工作效率得到很大程度的提高。但是，不可否認(rèn)，GPS RTK技術(shù)的作業(yè)方式會(huì)受到一部分外界條件的影響，比如說(shuō)接受的衛(wèi)星數(shù)量以及一些其他的外部的干擾源等等，這種影響情況在林區(qū)以及樓房區(qū)的表現(xiàn)尤為明顯，甚至有時(shí)候還會(huì)導(dǎo)致正常的作業(yè)無(wú)法進(jìn)行。但是傳統(tǒng)的全站儀的測(cè)量方法則不會(huì)受到這些影響因素的影響。因此在實(shí)際的測(cè)量工作中，相關(guān)人員要結(jié)合實(shí)際的測(cè)量情況，靈活的對(duì)這兩種測(cè)量技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，這樣的話才能讓測(cè)量工作更好的完成。

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收稿日期：2018-5-10

作者簡(jiǎn)介：閉敏?。?979-），男，助理工程師，本科，主要從事地形測(cè)量方面的工作。