陳思堅，方大勇，姚華國，廖珊珊，余允吉，楊躍珊，丘文新

(1. 廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣東 廣州 510635；2. 廣東省巖土工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510635)

1 概述

GNSS RTK實時動態(tài)測量在地形測量、工程放樣領(lǐng)域已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用。GNSS在工程監(jiān)測領(lǐng)域一般采用靜態(tài)測量的方法以獲得毫米級的測量精度。RTK測量方便快速，采用實時載波相位差分定位(Real TimekinematicRTK)是實時處理兩個定位站載波相位觀測量的方法，能夠獲得厘米級的定位精度，在需要高精度測量的領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[1]，一般沒有用RTK進行工程變形監(jiān)測。變形監(jiān)測主要考察測點的相對變化，RTK測量相對位置變化精度如何，能否在一些允許變形較大的施工監(jiān)測領(lǐng)域用RTK進行變形監(jiān)測是大家感興趣的問題。

2 試驗?zāi)康暮驮囼灧桨?/h2>

本項目以測試不同環(huán)境條件下GNSS RTK的相對位置變化精度為試驗?zāi)康?，探討RTK在變形監(jiān)測領(lǐng)域應(yīng)用條件。

測試儀器采用華測I70 GNSS接收機2臺，支持BDS、GPS、GLONASS和GALILEO 4星系數(shù)據(jù)。該儀器RTK標(biāo)稱精度平面為±(8+1×10-6×D) mm，高程為±(15+1×10-6×D) mm。

RTK水平位移監(jiān)測試驗具體試驗方法為：架設(shè)RTK基站，將流動站固定在對中桿上，選取1～2個測點，測量測點平面位置，然后分別移動2.0 cm、4.0 cm、6.0 cm、8.0 cm、10.0 cm，測量各測點的平面坐標(biāo)變化。在不同的時間，重復(fù)上述測量7次。

RTK垂直位移監(jiān)測試驗具體試驗方法：架設(shè)RTK基站，將流動站固定在對中桿上，選取1個測點，測量測點高程，然后分別拉高對中桿2.0 cm、4.0 cm、6.0 cm、8.0 cm、10.0 cm，測量各測點的高程變化。在不同的時間，重復(fù)上述測量7次。

RTK監(jiān)測對周邊環(huán)境有要求，上述試驗分別在3種不同的環(huán)境下進行測量試驗：一是在小山丘上，附近有樹木；二是在建筑物樓頂，四周空曠；三是在城區(qū)廣場，附近有大面積玻璃幕墻。

3 測量結(jié)果及分析

本項目水平位移、垂直位移各進行105個點位測試，測量結(jié)果見表1。

3.1 小山丘測試結(jié)果

在小山丘測試環(huán)境下，RTK監(jiān)測水平位移、垂直位移標(biāo)準(zhǔn)差曲線如圖1所示。水平位移標(biāo)準(zhǔn)差最大值為0.67 cm，垂直位移標(biāo)準(zhǔn)差最大值為1.33 cm。小山丘的測試環(huán)境較好，只有零星樹木，水平精度因子HDOP測值在0.638～1.143之間，高程精度因子VDOP測值在0.869～1.762之間。

3.2 建筑物樓頂測試結(jié)果

在建筑物樓頂測試環(huán)境下，RTK監(jiān)測水平位移、垂直位移標(biāo)準(zhǔn)差曲線如圖2所示。水平位移標(biāo)準(zhǔn)差最大值為0.35 cm，垂直位移標(biāo)準(zhǔn)差最大值為0.52 cm。建筑物樓頂?shù)臏y試環(huán)境較好，周邊空曠，水平精度因子HDOP測值在0.607～0.830之間，高程精度因子VDOP測值在1.018～1.901之間。

3.3 城區(qū)廣場測試結(jié)果

在城區(qū)廣場測試環(huán)境下，RTK監(jiān)測水平位移、垂直位移標(biāo)準(zhǔn)差曲線如圖3所示。水平位移標(biāo)準(zhǔn)差最大值為1.95 cm，垂直位移標(biāo)準(zhǔn)差最大值為4.02 cm。城區(qū)廣場測試環(huán)境在本次測試中較差，水平精度因子HDOP測值在0.775～2.209之間，高程精度因子VDOP測值在1.477～16.325之間。

城市廣場區(qū)域?qū)TK監(jiān)測結(jié)果的影響主要體現(xiàn)在兩個方面，一方面是周邊高層建筑物遮擋，有效衛(wèi)星數(shù)量較少；另一方面是大量玻璃幕墻反射造成的多路徑效應(yīng)。水利工程通常有大面積水域環(huán)境，大面積水域?qū)TK監(jiān)測精度同樣有影響，需進行進一步研究[2]。

3.4 測量結(jié)果分析

從上述測量結(jié)果可以看出，在環(huán)境條件較好時，RTK監(jiān)測水平位移標(biāo)準(zhǔn)差小于0.35 cm，取3倍標(biāo)準(zhǔn)差為極限誤差，極限誤差為1.05 cm，若按一般工程測量110～120的測試精度推算，RTK水平位移測量可用于允許水平位移量為10～20 cm的工程項目的變形監(jiān)測。垂直位移標(biāo)準(zhǔn)差為0.52 cm，取3倍標(biāo)準(zhǔn)差為1.56 cm，RTK垂直位移測量可用于允許沉降量為15～30 cm的工程項目的沉降測量。

當(dāng)環(huán)境條件較差時，RTK監(jiān)測水平位移標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)到1.95 cm，極限誤差為5.85 cm，允許水平位移量為60～117 cm的工程項目，才可用RTK的方法進行變形監(jiān)測。其垂直位移標(biāo)準(zhǔn)差為4.02 cm，極限誤差為12.06 cm，不宜在工程變形監(jiān)測中應(yīng)用。

RTK變形監(jiān)測精度和環(huán)境密切相關(guān)，建議在工程現(xiàn)場進行現(xiàn)場試驗，確認(rèn)RTK監(jiān)測精度滿足工程要求。在允許變形較大的工程項目中，RTK監(jiān)測方便快速，自動化程度高，人為干擾少，對測點和基準(zhǔn)點沒有通視要求，基準(zhǔn)點選擇范圍廣，若能在變形監(jiān)測領(lǐng)域應(yīng)用可為現(xiàn)場施工監(jiān)測帶來極大便利，大幅度提高工作效率。

在監(jiān)測精度提高方面，多基站測量可以提高測量精度[3]，可以進行進一步的試驗研究。本項目試驗理論上包括對中桿的誤差，但實際由于測試過程短暫，對中桿誤差可能沒有完全反映，采用固定測墩可以提高監(jiān)測精度。

4 結(jié)語

1) 環(huán)境條件對RTK監(jiān)測影響較大，在環(huán)境條件較好時，RTK監(jiān)測可用于允許水平位移量為10～20 cm的工程項目的變形監(jiān)測。也可用于允許沉降量為15～30 cm的工程項目的沉降測量。在允許變形較大的工程項目中，采用RTK監(jiān)測方便快速，基準(zhǔn)點選擇范圍廣，可為現(xiàn)場施工監(jiān)測帶來極大便利，大幅度提高工作效率。

2) 鑒于環(huán)境條件對RTK監(jiān)測的影響，建議在工程現(xiàn)場進行現(xiàn)場試驗，確認(rèn)RTK監(jiān)測精度滿足工程要求。

3) 水利工程通常有大面積水域環(huán)境，大面積水域?qū)TK監(jiān)測精度研究影響如何有待進一步研究；同時，多基站RTK測量對監(jiān)測的精度影響也是下一步研究內(nèi)容。