林 穎

(廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院， 廣東 廣州 510060)

在傳統(tǒng)的RT K測(cè)量作業(yè)中，架設(shè)基準(zhǔn)站時(shí)需要在已知控制點(diǎn)上進(jìn)行，工程測(cè)量存在較大的局限性，不僅作業(yè)過(guò)程比較繁瑣，需要對(duì)架站進(jìn)行準(zhǔn)確地對(duì)中整平操作，而且還會(huì)受控制點(diǎn)距離和周?chē)h(huán)境的影響，不利于測(cè)量工作的高效率、低成本開(kāi)展。而GPS-RTK技術(shù)可以有效解決這些技術(shù)缺陷問(wèn)題，在提高結(jié)果精度、加快作業(yè)效率、降低測(cè)量成本等方面發(fā)揮了重要作用。由此可見(jiàn)，加大對(duì)GPS-RTK基準(zhǔn)站任意架設(shè)技術(shù)的研究力度，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 GPS-RTK系統(tǒng)組成及技術(shù)原理

在應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)開(kāi)展工程測(cè)量作業(yè)時(shí)，應(yīng)先了解其系統(tǒng)組成，并掌握技術(shù)原理，為實(shí)際測(cè)量工作的科學(xué)、規(guī)范開(kāi)展提供理論保障。

1.1 GPS-RTK系統(tǒng)組成

GPS-RTK系統(tǒng)主要由基準(zhǔn)站、流動(dòng)站及應(yīng)用軟件三部分組成。組成基準(zhǔn)站的設(shè)備裝置具體包括電源、接收機(jī)、天線、發(fā)送電臺(tái)等，組成流動(dòng)站內(nèi)的設(shè)備裝置具體包括電子手薄、接收機(jī)、天線、接收電臺(tái)等，而應(yīng)用軟件則分為支持實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分的軟件和工程測(cè)量應(yīng)用軟件兩大類(lèi)。在三者的相互配合及協(xié)調(diào)統(tǒng)一，完成工程測(cè)量作業(yè)任務(wù)。

1.2 GPS-RTK技術(shù)原理

利用GPS-RTK技術(shù)開(kāi)展工程測(cè)量外業(yè)作業(yè)時(shí)，應(yīng)選擇測(cè)區(qū)內(nèi)地勢(shì)較高、無(wú)干擾的位置架設(shè)基準(zhǔn)站接收機(jī)，方便其對(duì)所有可見(jiàn)的GPS衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)采集數(shù)據(jù)?；鶞?zhǔn)站將觀測(cè)采集所得數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)基準(zhǔn)站電臺(tái)的載波傳遞給流動(dòng)站，流動(dòng)站接收機(jī)實(shí)時(shí)結(jié)合地理位置信息對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行比較獲得GPS差分改正值[1]，進(jìn)而得到實(shí)時(shí)坐標(biāo)位置、高程和精度指標(biāo)等各項(xiàng)數(shù)據(jù)。起始整周模糊度的計(jì)算，是利用GPS-RTK技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目精準(zhǔn)測(cè)量的關(guān)鍵所在，并且其數(shù)值應(yīng)保持不變，所以，必須確保基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間，有著高質(zhì)量的數(shù)據(jù)通訊。

2 GPS-RTK基準(zhǔn)站任意架設(shè)技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及缺陷

GPS-RTK測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中有著多方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但是個(gè)別方面仍存在一定的缺陷，所以還需要不斷加大研究力度，改進(jìn)和完善該項(xiàng)技術(shù)的不足。

2.1 GPS-RTK基準(zhǔn)站任意架設(shè)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

利用 GPS-RTK基準(zhǔn)站任意架設(shè)技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，具體體現(xiàn)在以下幾方面。首先，只需將GPS相關(guān)設(shè)備與電腦連接，即可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的實(shí)時(shí)監(jiān)控定位，操作簡(jiǎn)單便捷易于掌握。其次，可以將測(cè)量精度提高至更高等級(jí)，減弱了測(cè)量數(shù)據(jù)誤差對(duì)工程項(xiàng)目的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)坐標(biāo)更為精準(zhǔn)的定位[2]。另外，該項(xiàng)技術(shù)不受周?chē)h(huán)境和天氣的影響，可實(shí)現(xiàn)全天候持續(xù)性工作。最后，GPS-RTK基準(zhǔn)站任意架設(shè)技術(shù)可以任意選擇基準(zhǔn)站的位置，不需要受地方控制點(diǎn)的約束，有利于加快了測(cè)量作業(yè)進(jìn)度，有著較高的工作效率。

2.2 GPS-RTK基準(zhǔn)站任意架設(shè)技術(shù)的應(yīng)用缺陷

雖然工程測(cè)量中的GPS-RTK基準(zhǔn)站任意架設(shè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)眾多，但是實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)缺陷。第一，衛(wèi)星數(shù)量多少，會(huì)對(duì)測(cè)量精準(zhǔn)度造成較大影響，5顆及以上GPS衛(wèi)星同時(shí)接收信號(hào)才能獲得理想的測(cè)量定位結(jié)果，但是發(fā)送信號(hào)的衛(wèi)星一般只有4顆，很難有效應(yīng)用于山區(qū)或者是高層建筑較多的工程測(cè)量作業(yè)中。第二，測(cè)量信號(hào)在傳輸過(guò)程中，會(huì)因?yàn)榇髿怆婋x層電磁波折射、反射現(xiàn)象，而引發(fā)通信質(zhì)量問(wèn)題，無(wú)法保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，高溫地區(qū)并不適用該項(xiàng)技術(shù)。第三，在作業(yè)時(shí)需要匹配已知控制點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)和相應(yīng)已知點(diǎn)的地方坐標(biāo)進(jìn)而解算出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，若下已知點(diǎn)之間相距較遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)會(huì)提高匹配難度[3]。這些都是GPS-RTK基準(zhǔn)站任意架設(shè)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要克服的不足。

3 工程測(cè)量中GPS-RTK基準(zhǔn)站任意架設(shè)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

某地兩個(gè)工程項(xiàng)目在測(cè)量作業(yè)環(huán)節(jié)，為實(shí)現(xiàn)測(cè)量的便捷性、精準(zhǔn)性及高效性，經(jīng)詳細(xì)分析后決定采用GPS-RTK基準(zhǔn)站任意架設(shè)技術(shù)，現(xiàn)將其具體實(shí)際應(yīng)用過(guò)程整理如下。

3.1 建立基準(zhǔn)站

兩個(gè)工程項(xiàng)目分別命名為A 工程和B工程，結(jié)合兩個(gè)工程項(xiàng)目實(shí)際情況，將基準(zhǔn)站設(shè)置在A項(xiàng)目場(chǎng)地的辦公室樓頂處。在GPS-RTK基準(zhǔn)站任意架設(shè)技術(shù)中，任意點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換模型具有唯一性特點(diǎn)，當(dāng)改變基準(zhǔn)站位置時(shí)，則需要建立新的轉(zhuǎn)換模型，當(dāng)基準(zhǔn)站位置不發(fā)生改變并且沒(méi)有被破壞時(shí)，所建立的轉(zhuǎn)換模型可以一直使用。此次工程測(cè)量中所用儀器為T(mén)opcon雙頻Hiper GD GPS接收機(jī)，按照GPS默認(rèn)的WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)，對(duì)基準(zhǔn)站和流動(dòng)站進(jìn)行坐標(biāo)設(shè)置，無(wú)投影，無(wú)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，采用單點(diǎn)定位在坐標(biāo)系統(tǒng)中得到相應(yīng)的一個(gè)坐標(biāo)值，以此作為參照開(kāi)展基準(zhǔn)站相關(guān)工作[4]。

3.2 建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型

針對(duì)兩個(gè)工程項(xiàng)目分別建立對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型。對(duì)于A工程轉(zhuǎn)換模型的建立來(lái)講主要是運(yùn)用了基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換、平面轉(zhuǎn)換、高程轉(zhuǎn)換等數(shù)學(xué)方法，確定GPS接收機(jī)所采集到的數(shù)據(jù)，與工程已知地理位置信息之間的換算關(guān)系，并以海平面上的地方格網(wǎng)坐標(biāo)形式表示出來(lái)。然后再借助流動(dòng)站接收機(jī)采集各控制點(diǎn)數(shù)據(jù)，參照基準(zhǔn)站的WGS-84坐標(biāo)確定其所對(duì)應(yīng)的地理位置。最后再結(jié)合控制點(diǎn)的地方坐標(biāo)，對(duì)轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，完成轉(zhuǎn)換模型的建立。A工程轉(zhuǎn)換模型無(wú)法應(yīng)用到B工程測(cè)量作業(yè)中，所以需要針對(duì)B工程單獨(dú)建立轉(zhuǎn)換模型。通過(guò)流動(dòng)站采集控制點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，需要利用已有數(shù)據(jù)4個(gè)GPS控制點(diǎn)，同時(shí)還需利用其余三個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)核對(duì)[5]。根據(jù)控制點(diǎn)的地方坐標(biāo)和此時(shí)流動(dòng)站接收機(jī)測(cè)得的WGS-84坐標(biāo)，求解轉(zhuǎn)換參數(shù)，建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型。

3.3 控制點(diǎn)檢核

在對(duì)A、B工程經(jīng)控制點(diǎn)檢核時(shí)，均用到三個(gè)控制點(diǎn)，通過(guò)檢驗(yàn)及核對(duì)可以發(fā)現(xiàn)，復(fù)核結(jié)果完全滿(mǎn)足工程測(cè)量規(guī)范要求，可以按照該方法對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行 RTK測(cè)量放樣，完成工程測(cè)量作業(yè)任務(wù)，快速、準(zhǔn)確得到所需各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

3.4 注意問(wèn)題

在應(yīng)用GPS-RT K 基準(zhǔn)站任意架設(shè)技術(shù)時(shí)，為保證該方法應(yīng)用的有效性，應(yīng)尤為注意轉(zhuǎn)換模型的建立問(wèn)題。在預(yù)先選定的任意點(diǎn)處架設(shè)將基準(zhǔn)站架時(shí)，對(duì)于轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解，需要根據(jù)此時(shí)流動(dòng)站測(cè)出的WGS-84坐標(biāo)和已知的地方坐標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)所得結(jié)果建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型。如果所建立的基準(zhǔn)站位置始終是不發(fā)生變化的，則在以后的RTK測(cè)量中可一直使用該轉(zhuǎn)換模型；如果將基準(zhǔn)站架設(shè)到另外一個(gè)任意點(diǎn)上，則坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型也要隨之變化，需要重新執(zhí)行同樣的操作步驟，選擇三個(gè)點(diǎn)重新求解轉(zhuǎn)換參數(shù)，建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于工程測(cè)量來(lái)講，GPS-RTK基準(zhǔn)站任意架設(shè)技術(shù)具有實(shí)用性強(qiáng)以及操作便捷等優(yōu)點(diǎn)，也有一定的技術(shù)局限性，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要牢固掌握該項(xiàng)技術(shù)的工作原理，因地制宜靈活運(yùn)用該方法，才能獲得更加高精度的工程測(cè)量結(jié)果。同時(shí)，還需要加大這方面的研究力度，改善GPS-RTK基準(zhǔn)站任意架設(shè)技術(shù)的缺陷與不足，便于該項(xiàng)技術(shù)的廣泛推廣及應(yīng)用。

[1]狄廣禮,劉劍英.基于GPS-RTK技術(shù)在地質(zhì)勘探工程測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].科技資訊，2015，（5）：51-52.

[2]張錦根.GPS-RTK基準(zhǔn)站任意架設(shè)技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].經(jīng)緯天地,2016，(2):15-17.

[3]張想平.RTK技術(shù)基準(zhǔn)站設(shè)置方法的應(yīng)用探討[J].城市勘測(cè),2012，(2):111-112.

[4]路敬偉.GPS-RTK基準(zhǔn)站任意架設(shè)技術(shù)的應(yīng)用探討[J].城市建設(shè)理論研究:電子版,2014，(3)：1140-1140.

[5]謝旭陽(yáng).GPS-RTK技術(shù)在工程測(cè)量中應(yīng)用探析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2015，(7)：117-117.