GPS-RTK在工程测量中的应用与探讨

王富平

宁夏回族自治区水文环境地质勘察院 宁夏 银川 750001

1 简要论述GPS—RTK技术的原理和特征

1.1 GPS-RTK技术的核心原理

从专业角度来说，RTK系统主要包括通讯信息传输系统、一个基准站指挥若干个流动观测站等结构，其核心是通过全球卫星定位系统和载波相对观测值，实时动态度定位技术协同作业，确定某个待定观测站点的三维坐标，并且能够将测量结果精确到厘米。RTK系统中的基准站可实现实时动态观测在所测定范围内的卫星，并将数据信息通过通讯信息传输系统高效传递到每一个流动观测站，确保数据信息的优化共享。全球卫星定位接收机在流动观测站开展工作期间，可借助无线电接收装备实时动态接收从基准站传输的卫星反馈信号，再通过控制器的初始化运行对数据信息进行差分处理，参照相对定位原理运算法，测定移动观测站的三维坐标。

1.2 GPS-RTK技术的优势特征

RTK技术弥补了全站仪、经纬仪等传统测量技术的不足，其具体特征如下：

（1）作业效率高。如果严格遵守专业技术标准规范，RTK技术的单次测量有效半径可达到4-5千米，由此，可进一步减少工作区内的控制点数量，降低测量仪器的作业频率，提高测量效率。

（2）测量数据可靠，定位精确度高。只要RTK技术应用环境符合标准要求，其测量作业便可精确到厘米级别。

（3）对测量作业基础条件的要求较低。在工程测量作业领域应用RTK技术，仅需要达到能接收卫星信号条件即可，并且不会受到天气、通视、能见度等客观环境因素的干扰[1]。

2 将GPS-RTK技术应用到工程测量领域的具体流程

2.1 控制测量

如今传统工程测量工艺已无法满足实际生产的需求，且测量控制点人为破坏严重、维护难度大、恢复时间长等特征。基于此，保证工程测量的精确度成为测绘行业关注的焦点。

传统测量工艺采取布设三角网和导线网等方式开展作业，这对相邻控制点的通视条件、技术标准规范、导线长度都有着特殊要求。且在布设测量控制点时，有时在特殊地形无法判断导线长度，一旦导线解算结果达不到规范要求，就得返工，既浪费人力又浪费了时间。而合理应用GPS-RTK测量技术，在测量作业环节相邻控制点间不需要通视，甚至对控制点整体布局没有特殊要求，而且其测量精确度比较高，应用到工程测量领域具有实际意义。

2.2 地形测量

传统地形测绘的首要工作是布设图根控制，如果将GPSRTK技术合理应用到工程测量中，可省略这一传统作业环节，并通过对已知点进行动态观测即可了解待定区域的地形地貌特征。在工程测量作业现场，可参照电子系统提供的数据信息，配合专业测图软件实时构图，协助内业处理，及时察觉错漏。如果在水下环境开展地形测绘作业，要应用GPS-RTK技术实时测量控制点的三维坐标信息，并根据预先设定的时间频率自动化采集点位信息，从而配合专业测图软件实时构图，查缺补漏。在地质环境勘察领域，先要确定测量范围、地类、测量的要求等基本内容，并应用RTK技术进一步提高测量精确度。

2.3 施工放样

以往施工放样作业所使用的主要工具就是全站仪、经纬仪、钢尺，并需要一到两个测量技术人员的协同配合，且传统施工放样极易受到地形地貌、气候变化等客观环境因素的干扰，测量效率低、精确度缺乏保障。GPS-RTK测量技术则是通过三维坐标直接放样，不仅可以进一步提高作业效率，还能确保精确度。其基本工作流程为：将需要施工放样的坐标通过电脑传输到流动站手簿，在已知的控制点上进行点校正，校正完整后通过屏幕所指示的偏移距离和方位实施放样作业，整个过程不需要人工干预，工序简便，直观且精确。

3 实际案例分析

3.1 工程概况

2014年在宁夏青铜峡市小坝镇做农村宅基地测量，该测区范围约45平方公里，有八个行政村，分布不均匀，南北长约13公里，东西宽约10公里。

3.2 测量作业特征

针对该项目实施测量作业时，首要前提是严格履行测量标准规范，保障测量作业的精确度。经过工作人员的磋商决定使用网络RTK进行测量，但又考虑到NXCORS系统2013年刚投入使用，信号不稳定，为了保证工期的进度，决定先在每个行政村布设2个E级GPS点，共布设16个E级GPS点，用常规静态测量方法进行测量，测量时投入了6台天宝R8-4GPS接收机，每时段观测60分钟，待16E级GPS点全部观测完后，将外野所采集数据下载，利用天宝GPS自带的平差软件进行网平差得出各点的最终成果。为了验证NXCORS系统的可靠性，用三脚架在每个控制点上架设网络RTK流动站获得固定解后观测4次，然后将4次得到的成果取平均数，得出最终NXCORS系统坐标，然后将NXCORS系统取得的坐标与常规静态GPS所解算的坐标进行比较，得出最终结果：平面最大误差为4.3cm、最小误差为0.9cm，两种测量方法测得的坐标的精度完全满足农村宅基地调查规范的要求。由此可见网络RTK实施宅基地测量是可靠的。

利用CORS系统的网络RTK技术进行碎部点测量时，需要一专人操作流动站手簿，在实施测量前，应对流动站手簿进行网络参数设置，包括端口、IP地址、用户名和密码等；坐标系统在任务属性里进行设置，包括投影方式、坐标系名称、中央子午线、比例因子等，参数设置完成后可以开始测量，为了保证测量成果的精度，网络RTK所采集的碎部点数据都是独立的，缺少检核条件，因此每次测量启动流动站时待手簿显示固定解后，应到一个控制点上进行校核，在网络信号不好的情况下，配合架设基站进行测量，测量前必须进行控制点检核，检核的控制点不能少于3个，如果平面精度小于±5cm、高程精度小于±7cm方可进行测量，如果超出这个精度的范围就不能进行测量，查找原因，待找出问题所在方可测量。

4 结束语

总之，将GPS-RTK技术应用到工程测量领域，大大提高作业效率，降低了成本，节约了时间与人力资源，进而减小误差，促进测量作业的高效完成。