GPS—RTK技术替代常规控制测量的应用研究

辛立国

（辽宁水利职业学院，110122）

GPS—RTK技术替代常规控制测量的应用研究

辛立国

（辽宁水利职业学院，110122）

通过探讨GPS RTK的基本原理，可以探索GPS RTK在控制测量中的具体应用，然后找到GPS RTK的技术特点，再通过实际的观测作业，发现其工作的基本实验数据。将GPS RTK测得的数据和常规的控制测量手段得到的数据进行精确的对比分析，可以发GPS RTK技术测得的数据更加满足控制测量的精确度要求，从而使得到的结论更加准确。

GPS RTK技术；控制测量；精度分析

1 GPS RTK技术的工作原理及其在控制测量和其他测量中的应用

首先是GPS RTK技术的原理。RTK测量技术主要是运用载波相位观测测量，通过其进行实时差分测量的GPS测量技术，最基本的观点是：第一，在一个基准站上设置一台具有接收功能的GPS接收机，通过其对所有可见的GPS卫星进行不间断的观测，然后通过无线电传输设备，将观测到的数据信息定时的输送给流动站。另一方面，在用户站也安置相应的GPS接收机，用户站的GPS接收机不仅仅能够接收到GPS卫星传递的数据信号，同时，还能通过无线电接收设备接收基准站传输的观测数据，然后根据相关的定位原理，对整周模糊度未知数进行计算，同时实时地对其进行解算并将流动站的精确三维坐标显示出来。这样，就可以对定位结果进行实时的计算，同时监测基准站和流动站之间的观测结果，通过对比，判断数据的质量和解算结果的收敛情况，然后实时的对解算结果进行判断，从而减少了无用数据的积累，减少了冗余观测量的产生，缩减了观测时间。RTK测量系统主要包含三个组成部分，分别是数据传输设备、GPS接受设备和软件系统。基准站的发射电台和流动站的接受电台构成了数据传输体统，它也是主要的实现实时动态测量的设备。软件设备具有完善迅速的计算功能，能够实时结算出流动站的具体三维坐标。此外，RKT测量技术观测时间更短，同时，还能够实现坐标的实施结算，因此，大大提高了作业的效率。

GPS RTK技术的具体作业方法是：第一，在进行作业前，手机观测地区的控制点资料，同时包括坐标的成果资料，并对其进行逐点记录；第二求定测区的转换参数，RTK测量主要是在WGS-84坐标系下进行的，因此，在进行RTK控制测量之前，需要利用高等级的控制点当做RTK控制测量的相关联观测点，然后求出定测区的坐标转换参数。然后，设置多个高等级的控制点，这几个高等级控制点拥有两种坐标，并对其进行坐标转换。然后架设参考站，参考站需要尽可能的架设在具有坐标的高等级控制点上 ，此外，参考站的选取点需要具有相对较高的地势，且交通相对便利，视野比较开阔，能够更好的接受信号，周围不可以存在障碍物和大面积的水面，而且为了减少多路径造成的影响，参考站周围不应存在能够吸收或者发射电磁波的物体。最后对数据进行处理。

2 GPS RTK技术在控制测量中应用分析

2.1 RTK平面测量

在天津的北疆某个区域寻找了一个2.3平方千米的地形，比例为1∶500，通过RTK技术取代常规的一级导线测量。本次的基准站设置在所测量区域的中部区域，选取其中的测量控制点，并保证周围的环境能够很好的满足基准站架设的基本条件，同已知点之间的距离大概为3.0到4.0千米之间。然后将3个C级和4个D级的GPS点进行联测，同时将两个坐标系进行参数的转换，要求水平残差不大于± 2.1cm，垂直残差则应小于±0.7cm。此外，为了保证测量点的测量精度，需要运用对中器，将GPS天线对中已知的观测点，控制观测的时间，不可超出60s，然后在不同的时间段内平均进行2次观测，对数据进行求平均值运算。机内拥有其自设的精度指标，测量前将其精度指标预设为点位中误差±1.5cm以内，高程中误差则为±2.0cm。观测时，需要对数据进行合理的分析，然后进行记录，记录的数据应为平面和高程中误差小于±1.0cm。然后对得到的数据进行分析，通过相应的计算分析我们得到，相同点2次的RTK观测点，观测到的坐标差不小于0.1cm，最大为±2.4cm。这两次的观测都是在同一个基准站进行的，所以观测条件基本上是一致的，这种情况下，我们可以将其视为在相同精度下进行的双观测，这样，根据两次测量的误差就可以求出观测的中误差和平均值中误差。观测值的中误差和平均值的中误差，通过计算可以发现，二者都小于±5cm，即说明RTK技术符合《城市测量规范》中指出的最弱点的点位中误差要求。

而在天津港南疆的胶带长廊RTK测量中，由于其地形为带状，且较长，导致附近可用的GPS控制点非常少，假如按照常规的控制测量方法进行测量，则不能满足协议甲方要求的生产工期，所以使用RTK技术进行快速的控制和加密，减少测量的时间。在这次测量中，选取两个D级的GPS点作为基准站，分别命名为G407和G408.然后分别进行两次测量，测量完成后，对同一个RTK点的两次观测坐标进行对比和观察，发现其中比较大的坐标差为±3.0cm，小的达到了±0.2cm，中误差则为±2.4cm，然后，采用常规测量中的全站仪对一部分RTK技术测量的控制点进行边长和角度的检测，同时记录检测到的数据。通过对统计结果进行分析，发现其误差和相应的中误差都符合《城市测量规范》中对二级导线的相关要求。

2.2 RTK高程测量

在天津港的保税区空港物流区内，正在进行的二期工程，采用了常规的测量手段对RTK控制点进行了四等水准的测量，然后，通过计算平差，得到每公里的高差中误差达到了±4.2mm，然而，对于最弱点的高程中误差，则达到了±6.5mm。此外还运用RTK技术对相应的点进行高程测量，通过对两种测量的结果进行分析可以发现，假如四等水准的高程中误差是±2.0cm，RTK高程测量的中误差规定为±2.0cm，然后利用相关的传播定律对其进行计算，得到高程较差的中误差为± 2.8cm，而要求的较差允许最大限差为5.6cm。通过对以上的数据进行分析，可以发现RTK技术能够很好的满足城市测量的需要，尤其是对导线和四等水准的测量。而且，RTK技术不同于常规的控制测量，因此，不需按照常规测量时的控制标准对其进行衡量，特别是在一些特殊的地形测量中，RTK技术具有其完全不同于常规测量的优势。RTK技术具有独立的误差测量方法，没有常规测量中的误差累计，能够大大提高测量的精确度。

3 总结

RTK技术能够实时的进行数据提供，不必进行分级布网，从而大大减少了生产成本，减轻了作业的强度等，其通过诸多的优势，逐渐取代了常规控制测量的地位，此外，随着RTK技术的快速发展，能够为企业带来更多的经济效益，帮助企业更好的发展。

[1]延陆军.GPS—RTK技术在矿山测绘中的应用[J].山西科技,2012,(1)∶33-34.

[2]张廉祥.GPS—RTK技术在非洲公路控制测量中的应用[J].黑龙江科技信息,2012,(31)∶7-7.

K928

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1007-6344（2015）06-0160-01