GPS-RTK技术在工矿测绘中的应用

开滦(集团) 荆各庄矿业分公司 郝小军

GPS-RTK技术在工矿测绘中的应用

开滦(集团) 荆各庄矿业分公司 郝小军

GPS–RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。GPS–RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。

一、GPS-RTK技术概述

GPS–RTK测量系统是GPS测量技术的空间部分、控制部分、用户设备部分技术的结合，广泛应用于各种控制测量中。GPS–RTK测量技术采用卫星和用户接收机进行载波相位观测，通过伪距差分进行实时差分数据传输，其观测实施方法是在已有的控制点上架设1台GPS接收机（基准站），对所接收到的GPS卫星信号进行连续观测并将其观测数据通过内设电台无线传输到用户观测站（流动站）；流动站GPS接收机在接收到卫星信号的同时，通过内设电台接收到基准站传输的数据，然后根据相位差分定位原理，实时地解算出流动站测量点的三维坐标。RTK测量系统由GPS接收机设备、数据传输设备和软件处理系统3部分组成。

二、GPS-RTK技术的应用

1.控制测量。导线测量等常规控制测量对测量环境要求较高，如点间通视、控制点合理布设等，且观测次数较多，对仪器设备的要求也较高，而且易受天气影响，内业数据处理工作量大，返工率也较高。而GPS静态测量在施测技术上就与常规的控制测量不同，它只需同时接收4颗以上卫星发射的载波信号就可以完成观测，且不用测点之间通视，控制点可随意布设，GPS接收机使用起来十分方便，观测受天气影响较小，可实现全天候观测，且具有内业数据处理便捷、数据处理结果精度较高的特点。

2.控点测量。野外施测条件变化不定，测量工序随测量工程要求经常发生变化，用常规的测量仪器及方法会消耗大量的工时和人力，经济效益不高。采用GPS–RTK测量技术，只需在已知的控制点上分别架设1台GPS基准站，使用1台或2台流动站GPS与基准站电台连接，就可实现坐标测量。对于离已知控制点较远的施测地点，当其超出基准站电台信号辐射范围时，可采用随意架设主站的方法消除距离限制。从上述两种测量方法的比较不难看出GPS–RTK测量技术的优势。如果GPS–RTK测量过程中因受到建筑物或树林影响而造成信号不稳定，可使用常规的测量仪器来弥补GPS–RTK测量技术的缺陷，将两种测量技术相互结合，相互取长补短以大大提高整体经济效率。

3.工程放样。GPS–RTK测量技术可应用于多种工程放样工作。事先将工程放样的各项参数和要素（线路起终点坐标、曲线要素）输入到RTK电子手薄数据库中，即可放样；之后随时进行调整和互换，直到达到放样技术要求。容易灵活掌握放样方法，随时注意对所放样的工程的偏差进行观察。在点位定位精度高的情况下，用RTK进行放样工作一般均能满足工程要求。

三、GPS-RTK技术在煤矿测量中的应用实例分析

下文中，笔者以开滦（集团）某矿工业广场测量补测工程中GPS–RTK测量技术结合全站仪测量方法的应用为例，阐述两种测量技术及方法。

该测区位于唐山市开平区以北，为工业园区和居民村庄集聚区。工业园区内厂房较多，且都是钢型结构；村庄区内房屋密集，交通繁忙，周边树林较多，无线电信号复杂。总测量面积约2.5 km2，分布区域属煤田边区，离工业广场已知控制点较远，从布设控制到施测的技术难度都较大。采用常规测量手段对该区域施测十分困难，利用RTK技术也无法施测。这些现场的实际困难是影响该工程如期完成的主要因素。

1.作业过程。采用灵活架设基准站的方法对该区域进行布控及施测。

（1）在视线与卫星信号较强且地势开阔的地方架设1台GPS基准站，通过流动站在已知的控制点上采集数据进行WGS–84坐标校正。

（2）建立数据传输系统及控制系统，并针对RTK仪器信号接收受影响区域，在所测区信号接收不受影响的地方做图文点。

（3）用常规全站仪测量方法对RTK所不能完成的区域进行补测，在提高工作效率同时保证测量精度满足测图要求。

（4）用RTK技术以测图带做图文点的方法能省去常规测量前期大量的控制工作在，以全站仪测量方法去完成RTK测量存在的不足。

2.RTK定位精度评价。通过调研论证并研究测试结果发现，按GPS–RTK测量规范要求与其他测量技术获取的测量结果互差均在厘米级；通过测图数据结果对比发现，各别点位互差最大为1.8 mm，最小为0.3 mm，平均互差为1.12 mm，可见，RTK测量结果的点位精度达到了厘米级，而且各点位之间不存在误差累积，精度指标稳定，使用起来快捷便利。GPS–RTK攻克了传统测量在特殊环境下测量施测工序所带来的前期控制繁琐等问题，根据实践技术总结分析，完全能满足1∶2 000以上大比例尺测图技术及测量精度规范要求。

四、结论

GPS–RTK测量技术省时省工且精度高，不受天气条件的影响，网的质量与点位的分布情况无关，白天和夜间均可作业。在工矿厂区城市碎部测量中，基准站要在测区中心、位置空旷开阔的至高点上架设，且周围无磁场影响，只有这样，流动站接收的信号质量才高。必要时可同时采用常规测量方法，以达到工程要求。