ＧＰＳ ＲＴＫ在工程放样中的应用研究

摘要：文章介绍了GPS RTK测量技术的特点，并通过对徕卡GPS RTK系统在海盐县工程放样的应用研究，对RTK的建网、放样精度进行了实验对比，叙述了GPS RTK技术在工程放样的运用。

关键词：GPS RTK技术；GPS技术；RTK技术；坐标系统；工程放样

中图分类号：P228文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）05-0022-02

一、GPS技术发展现状

全球定位系统GPS（Global Positioning System）是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统，具有全球性、全天侯、连续性、实时性导航定位和定时功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时S可同时精确测定测站点的三维坐标。目前GPS水准可满足四等水准测量的精度。

二、实时动态（RTK）定位技术简介

实时动态（RTK）定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS（RTDGPS）技术，它是GPS测量技术发展

的一个新突破，在公路工程中有广阔的应用前景。众所周知，GPS测量工作的模式已有多种，如静态、快速静态、准动态和动态相对定位等。但是利用这些测量模式，如果不与数据传输系统相结合，其定位结果均需要通过观测数据的测后处理而获得。由于观测数据需在测后处理，所以上述各种测量模式，不仅无法实时解算出定位结果，而且也无法对观测数据进行检核，这就难以保证观测数据的质量，在实际工作中经常需要返工来重测由于粗差造成的不合格观测成果。解决这一问题的主要方法就是延长观测时间来保证测量数据的可靠性，这样一来就降低了GPS测量的工作效率。

实时动态定位（RTK）系统由基准站和流动站组成，建立无线数据通讯是实时动态测量的保证，其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，根据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少冗余观测，提高工作效率。

三、GPS RTK在工程放样中的应用实例分析

下面以徕卡GPS RTK系统在海盐县的工程放样中的应用为例，阐述该技术的应用情况。我们采用的仪器是一台徕卡GPS1200、两台徕卡GPS500，GPS1200作基准站，GPS500做流动站，利用手机进行通讯，1+2作业模式。

（一）徕卡GPS RTK的组成

（1）GPS1200基准站；（2）GPS500流动站（2台）；（3）西门子手机2118（4部）；（4）计算机系统；（5）软件系统Leice SKI-Pro、Leica GEO OFFICE。

（二）徕卡GPS RTK系统主要特性

1．RTK的性能：（1）整周未知数的可靠性（置信概率）：30km以内为99.99%；（2）RTK的作用距离：可达30km；（3）初始化时间：一般情况下8秒内完成；（4）可以连续的对每个独立的整周模糊度进行检合，保障整周模糊度的可靠性；（5）RTK点在20HZ下工作，并且没有精度的下降，每个点位的延时小于0.03秒；（6）RTK数据格式：LEICA，CMR，CMR+，RTCM1，2，3，9，18-22为市场上提供数据格式最多的测量型GPS；（7）数据链可以同时接两个GSM或电台，也可以同时接一个GSM和一个电台；（8）多达四个参考站共用一个电台频率；（9）在放样屏幕中提供最多的定向参考（北，太阳，上一个点，已知点，电子罗盘，线）；（10）流动站兼容VRS和FKP。

2．传感器特性：（1）12 个L1通道，全波长载波相位，C/A码窄相关伪距，12个L2通道，全波长载波相位，在AS条件下P码辅助跟踪.码和相位观测量完全独立；（2）完整的抗干扰技术要适用于L1和L2两个频率，徕卡的SAW滤波器保护所有的频率；（3）采用Smart Track技术，在困难情况下如低高度角和树下提供良好的跟踪。可以抗多路径，抗干扰，保持最好信躁比；（4）系统具有统一性，1230，1220，1210是一个系列的产品；（5）参考站与流动站为完全相同的设备，可以进行真正意义上的互换。

（三）测区概况

海盐县地理位置位于东经120°43′～121°03′，北纬30°21′～30°39′，离中央子午线120°距离达70～100km，位于杭嘉湖平原水网地区，是长江三角洲冲积平原的一部分，属滨海平原。海盐县东频杭州湾，西与海宁毗邻，北与平湖市、嘉兴市接壤，距上海118km，距杭州98km，至嘉兴30km，总面积约504km2，县域南北方向长度约为26km，东西方向长度约为20km，是典型的江南小城镇。县城位于县域的东部中间，紧靠杭州湾，是典型的滨海城市。境内地形平坦，地势东高西低，海拔从2.5～7.5m，城外平均海拔为3m左右。

（四）坐标系统的建立

由于我们的基准站是架设在建设局大楼的顶上，是一个未知点，因此架设好基准站后再用流动站去测一些已知的平面控制点和高程控制点。把这些已知点的WGS84坐标测出来，再把已知点的地方坐标输入到流动站，就可以在仪器上进行坐标转换，建立坐标系统。

为了能够提高测量精度、减少误差，已知点我们选定了均匀分布于海盐县域的海盐县GPS C级三维控制网点15点和海盐县三等水准网点8点，共23个点组成RTK测量工作的基准框架网，利用这些点来进行坐标转换。

徕卡GPS1200和GPS500提供了三种转换方法：经典法、一步法、两步法，考虑到是为整个县域服务，我们选用两步法进行转换。

（五）在工程放样中的运用

放样主要是把图上设计的坐标与高程在实地标定出来，它其实是测量坐标的一个反过程。以往我们主要采用全站仪放样，一般至少需要两人合作，且要求测站点与放样点要通视才行，若不通视，还要进行转站。若附近无控制点，则要先引点。现在采用RTK进行放样，只要把放样点的坐标输入到手簿中，测量员背着GPS接收机，根据其显示提示测量员走至放样点上，放样像走路一样轻松完成，当然，其精度也较高，名放样点的误差影响也是独立的。我们将全站仪放样与GPS RTK技术放样进行了比较，见表1；还将一个小工程先用RTK进行放样，再用全站仪对RTK放样出来的点位进行测量，将全站仪测量出来的坐标与原放样坐标进行了对比（见表2）。通过这两表的数据，可以得出结论：RTK放样的精度可靠、工作效率较高。

此外，RTK特别适合于进行如电力线、供水管线等线路放样，其特点表现在以下几个方面：第一，点位放样：RTK实时地提供导航数据，不仅可以使你快速的找到点位，而且还能提供定位精度，并可进行采点；第二，直线定位：直线定位最常用于电杆排放，道路放样。Stake to line 测量显示出的定线导航数据能使你快速上线，一旦到达待定直线，便出现***on the line***标示，便可存储点位坐标，直至完成；第三，曲线放样：先设定好曲线，如圆曲线或缓和曲线参数，中线、边线等，导航数据将使你快速引导上线。由于快速RTK 用于放样，无需对讲机传递导航数据和方向，靠流动站的导航画面，就能让你轻松上点、上线；并且仅需一个人就能完成放样工作，极大的提高了工作效率。

四、结语

通过上面的分析，可以认为RTK在工程放样方面有着其他仪器不能比拟的优点：（1）减少人力费用；（2）定

位精度高，测站间无需通视；（3）操作简便，容易使用；（4）能全天候、全天时地作业。RTK也存在着一些不利因素，GPS RTK并不能完全替代全站仪等常规仪器，在影响GPS卫星信号接收的遮蔽地带，可在附近用流动站及时做出两个控制点，再用全站仪、测距仪、经纬仪等测量工具，以弥补GPS RTK的不足。

参考文献

[1]何滨，傅汉超．GPS在建立城市控制网中的应用[J]．浙江测绘，2006，（4）．

[2]朱志城. 应用RTK技术施测一级控制的一种方法[J]. 大坝与安全，2006．

[3]蒋安夫，余中东. 影响GPS-RTK施测精度的若干因素[J]．大坝与安全，2006．

[4]胡晓东，冯千通. RTK技术在城市一级控制测量中的应用[J]. 浙江测绘，2007，（2）．

作者简介：钟仁福（1974-），男，江西大余人，海盐滨海建设测绘有限责任公司工程师，从事测量生产和管理工作。