工程测量中GPS、RTK与网络RTK技术的有效运用分析

陈浩光

摘要：文章首先针对现阶段工程地质测量中GPS、RTK与网络RTK技术的相关应用技术原理进行了简述，然后在此理论基础上就上述三种不同工程测量技术的有关应用实践方法进行了详述。实践证明，将GPS、RTK与网络RTK技术应用于现代工程测量中具有积极的意义，不仅能够提高数据测量的精准度，而且可以大大减小工程测量的工作任务量。

关键词：工程测量；GPS技术；RTK技术；网络RTK技术；工程建筑事业 文献标识码：A

中图分类号：P25 文章编号：1009-2374（2016）35-0056-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.027

1 概述

随着工程建筑事业的不断发展与建筑施工技术的进一步提升，新型的工程测量技术在整个工程实践中得到了最为广泛的应用，特别是当前人们对工程设计与施工的总体质量要求在不断提高，因此有效推动了新型工程技术的发展。其中在现代工程地质勘察过程中，GPS、RTK与网络RTK技术已经得到深入、系统的应用与实践。其在大型的工程地质测量中发挥了重要的数据勘察与分析作用，从而使整个工程项目设计与施工的效率显著提高。对此，本文将在此背景下，重点针对我国现阶段工程测量中GPS、RTK与网络RTK技术的实践应用情况进行论述研究，以此促进我国工程测量技术不断提高。

2 GPS、RTK与网络RTK技术的工作原理

2.1 工程测量中GPS技术的工作原理

GPS技术是我国工程测量中应用实践最为普遍的一种技术方式。在GPS测量系统主要分为空间板块、地面控制系统板块和用户设备板块。其中卫星星座构成了GPS系统的空间部分，而地面监测站与地面接收信息、发送信息的天线及位于美国科罗拉多州春田市的主控制站构成了GPS技术系统的地面控制体系。地面控制站的主要功能是负责全面、系统收集卫星中传送回的相关信息，然后系统科学计算地面与卫星之间的相对距离及卫星星历和相关的大气校正数据等。在用户设备模块，主要通过GPS信号接收机设备进行工程地质测量信息的传输及接收。

因此，在实际工程测量实践中，GPS技术可通过上述三个不同模块进行信息目标跟踪与定位，从而科学接收卫星发射的信息，然后对其进行针对性处理，最后再通过空间距离后方交会，从而确定工程项目待测点的相对空间位置。

2.2 工程测量中RTK技术的工作原理

工程测量中的RTK技术又称实时动态工程测量技术，这一测量技术在实践工作中主要融合了数据信息传输技术与载波相位测量技术，然后将载波相位测量技术作为工程测量的理论依据，从而构成一种新的实时差分GPS测量技术体系。

通过研究发现，这一测量技术在应用过程中，需在工程项目的已知高等级测量基准点中科学布设一台GPS接收机，然后采用GPS技术，对全部可见卫星进行连续观测。经过观测并收集到的相关数据信息，采用无线电传输技术设备将其动态、实时传输到系统流动站中。流动站中的GPS接收机在接收到GPS卫星信号的过程中，会采用无线接收基准站发射的相关信息数据，将实时、动态观测到的有关工程地质数值进行差分处理，以此获得基准数据测量站及流动测量站中的基线数据向量（X、Y、Z）；基线向量加上工程测量基准站中测量到的数据信息坐标，就可获得流动数据监测站中的每一个WGS-84数据坐标。最后经过坐标数据之间的相互转化，从而科学计算出工程数据测量流动站中的三维坐标及其数据精确参数值。

2.3 工程测量中网络RTK技术的工作原理

这一技术的主要应用原理是通过连续工作运行的卫星，定位基准站中的工程测量信息，从而以GPS网络结构体系为测量基础，构建科学的差分信息计算模型。技术测量人员利用无线通讯数据链将差分数据发送给用户，从而为工程地质分析与工程结构设计提供科学的参考依据。与上述两种工程测量技术方式相比，网络RTK技术不论是在数据测量的精确性方面，还是工程施测作业范围方面及数据测量的可靠性与安全性方面，都具有技术先进性。

3 工程测量中GPS、RTK与网络RTK技术的有效运用分析

3.1 工程测量中GPS的应用方法

实践研究表明，GPS技术应用于现代工程测量中，具有观测效率高及定位精度高、测量过程简单、测站之间不用通视等技术优势，因此其被广泛应用于现代工程测量中。具体而言，在工作过程中主要按照以下步骤进行施测：

首先，采用GPS技术进行工程地质资料收集及选择合理的工程地质勘测点。主要科学收集工程地质周边的高等级控制点，然后对其坐标系统及等级情况和相关工程地质赋存情况、通视情况等相关信息资料进行分析。与此同时，需结合工程项目施工建设中需要施测的位置进行控制点选择。在选择控制点时，需要选择观测视野开阔及无观测障碍的区域作为测量点。通常情况下，所选择的测量点高度角应在15°以下，而且观测点要避开电视台的发射电源及大功率电气设备等，同时还要远离高压线等具有严重信息干扰的设备和区域。为了使工程测量相关设备能够顺利运送工程现场，需尽量选择交通便利及地质结构基础稳定的区域作为工程测量区域。

其次，需结合上一阶段收集的相关数据进行GPS外业观测。在此测量阶段，需两台以上的信息接收与传输技术设备。由于采用GPS技术进行外业观测较为简单，因此在施测前需将数据接收天线架设于观测点的相关位置，然后科学调整位置与连接外接电池传感设备和控制器等。尤其要注意设备接口部位的连接，连接完毕后打开系统控制设备搜索卫星进入测量运行状态。与此同时，需在系统控制设备中输入测量点号及仪器信息等。在观测过程中，如果卫星失锁或PODP及GDOP等发生变化，观测人员应及时做好全面的数据记录。由于GPS技术设备可进行全天候、全时段观测作业，因此需保证在不同工作状态下的几台信息接收与发送设备处于同一信息处理频段。而且要通过控制点调节与测量基线调节和接收机类型选择，保证观测设备时间一致、运行环境与运行条件一致。

最后，要进行内业数据下载与处理。当外业观测工作完毕后，将GPS中的数据完整传输到微机中，并对相关数据资料进行全面备份。然后对工程测量的基线量进行科学求解运算。如果个别基线未解出，需尽快查明原因，然后进行补测。同时，需对异步及同步环进行校核，观察其是否能够满足相关的数据测量要求。在此过程中，还需对测量的数据坐标进行科学转化与平方差计算。只有将不同的坐标系进行合成与转化才能保证在不同坐标系测量下的数据结果一致。数据转化过程中需要利用地面联测点求出两个不同坐标系下的7个不同转化参数，即一个尺度参数与三个旋转、三个平移参数，然后再将会基向量投影到地方坐标系中。通过地面已知点进行约束与无约束平差，最后输出点坐标成果。

3.2 工程测量中RTK的应用方法

这一技术的应用优点是可对工程测量的精度进行准确核实，且定位测量点及为工程测量提供所需要的三维坐标。不仅操作过程相对简单，而且可以进行全天候操作运行。目前这一技术主要应用于我国的建筑工程测量及水利工程测量和线路勘测等工程施工任务中。在具体的应用实践中，其主要按照以下步骤进行科学操作：

首先，求解转化参数。无论何种测量技术，都是在WGS-84坐标下进行施测。因此，常规的测量方式一般采用地方或国家坐标系进行测量，所以采用上述技术进行工程测量前，需对测量坐标参数进行转化，然后通过三个以上的控制点保证工程测量顺利进行。在参数转化过程中，可通过RTK手薄配套自带的软件进行科学求解，并将其数据转化残差分量控制在5cm以下，随后可进行静态测量。在此过程中，也可采用RTK外业施测方式在工程现场进行勘测求解。

其次，进行外业施测，将基准站布置完毕后，连接相关的测量设备。尽量选择科学的设备及视野良好的测量点作为工程控制点，然后进行流动站设置与初始化工作。具体操作过程中，可先选取已知的观测点进行测量，然后与其他数据观测点进行测量对比。一般来说，可将数据测量点的高等控制点的点位互差控制在5cm左右。如果数据测量误差超过这一范围，则需要进行重复测量。

最后，进行流动站观测。采用此技术方式进行现场测量时，数据采样时间间隔可控制在1s内，然后结合数据测量精度要求，科学设置每次工程测量的历元数，然后进行测量放样。事先将放样点坐标科学输入到RTK手薄中，这样可大大提升数据测量的效率和精确度。

3.3 工程测量中网络RTK技术的应用方法

这一测量技术是在一个城市中通过安装多个不同的数据测量永久性基站，采用CORS系统及CDMA网络、GPRS网络等进行信号接收与发射。系统会自动将测量的信息发送给流动站，而用户不需要利用基站只通过流动站中的GPS接收机或采用手机通讯设备就可进行连接。与此同时，设置好设备的用户名及密码、IP地址等就可进行信息测量。

4 结语

综上所述，本文针对工程测量中的GPS、RTK与网络RTK技术相关工作原理及具体测量方式进行了分析。实践研究表明，这几种测量技术的测量精度较高，而且在施测过程中对环境及设备的参数要求较高。由于上述测量技术可大大拓展参考站与流动站之间的作业距离，且数据测量系统具有较高的测量精确度。因此，在整个工程测量过程中，网络RTK技术的初始化时间及数据测量结果都趋于一致，大大提升了系统的运行效率。特别是RTK与网络RTK技术的有效运用，经济成本较低，有效避免了传统工程测绘过程中数据测量准确性较低等问题出现。所以，上述三种不同技术的出现及运用，是我国现代信息技术与网络通信技术发展的重要体现，由此为我国现代工程测量奠定了重要的技术基础。

参考文献

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（责任编辑：蒋建华）