GPS RTK基准站任意架设技术在工程测量中的应用

张明健

（中山市蓝图测绘工程有限公司 广东中山 528400）

1 引言

GPS RTK技术广泛应用于海洋测量、地质勘测等多个领域。对于在RTK测量中，对基准站的位置要求高，必须设置在调查区域的已知控制点，而远离测量区域的地理位置以及环境因素和控制点问题对基准站的设置造成了很大的障碍。而GPS RTK基准站任意架设技术很好的解决了基准站设置的问题。经过RTK的动态测量，不仅提高了测量的精度，而且缩短了工程测量的时间。该技术是虽然是RTK测量的一个小环节，但意义重大，灵活运用可以起到意想不到的效果。总之，该技术在提高结果精度、加快作业效率、降低测量成本等方面发挥了重要作用。

2 GPS RTK基准站任意架设技术基本原理及应用前景

2.1 GPS RTK基准站任意架设技术基本原理

GPS RTK技术由基准站，流动站和数据链路的三个主要组成部分构成。组成基准站的设备具体包括电源，发送电台和接收机等。组成流动站的设备包括电子手薄，接收电台和接收机等。应用软件分为支持实时动态差分的软件和工程测量应用两大类软件。三方合作协调统一完成工程测量任务。其是在基于全球定位系统的基础上，利用RTK技术让指定位置坐标系可以测量三维坐标的一项新技术，其工作原理相对简单。GPS接收机的基准站，多个人员流动站以及相应的软件和数据链需要一起实施，并且基准站通过基准站电台的载波发送观测采集获得的数据给流动站。流动站的接收机实时结合地理位置信息，通过比较观测值得到GPS差分改正值，然后获得实时坐标位置，精度和高程指标等数据。起始整周模糊度的计算是使用GPS RTK技术精确测量工程项目的关键，其数值应保持不变。因此，必须确保在基准站和流动站之间有高质量的数据通讯。整个测量工作的完成使用GPS RTK技术来进行工程测量的外业测量时，基准站接收机应该设置在测量区域地势高的，无干扰的位置，以便于实时观察并采集所有可见的GPS卫星的数据。

2.2 GPS RTK技术应用前景

目前，GPS RTK定位技术应用前景可观。它是基于载波相位观测的实时差分技术，这是GPS测量技术发展的新突破，在工程测量方面中应用潜能是无限的。使用RTK技术的工程测量不仅可以实时了解定位结果，还可以实时了解定位精度。因为其要求较高，基准站接收机应实时将观测数据和已知数据传输到流动站GPS接收机。之后流动站迅速解决整周模糊度。观察四颗卫星后，可以实时解决厘米级流动站的动态位置大大提高运行效率。因此，除GPS静态相对定位技术依然被使用在高精度控制测量外，RTK技术还可用于地形测绘中的控制测量，地形测量中的控制测量以及边界点位置的测量。在之前地形测图首先根据控制点加密地图根控制点，然后在图根控制点处使用经纬仪测绘或平板测绘方法绘制地形图。尽管后来被开发为使用全球仪器和电子手册使用地理编码，地形图使用绘图软件进行了映射。但是，它要求对现场进行调查，并测量周围景观等地面特征，并且至少需要2～3人才能进行操作。当使用GPS RTK技术进行测绘时，只有一个人需要在要进行测量的位置持有仪器一到2s，并同时输入特征编码，并通过电子手册或便携式微型计算机记录。当精度符合要求时，测量一个地区的地形特征。然后回到室内或现场，专业地图软件可以输出所需的地形图。使用RTK技术来测量点位置不需要点之间的可视通信，并且只需要一个人来执行测绘工作，这极大地提高了测量效率。

3 GPS RTK基准站任意架设技术在工程测量中的应用中的利弊

GPS RTK基准站任意架设技术优势很明显，体现在以下几个方面：①只需将GPS相关设备与电脑连接即可实现全自动实时监控和定位。该操作简单，方便，易于掌握。②可以将测量精度提高到更高的水平，减少测量数据误差对工程项目的影响，实现坐标更精确的定位。③该技术不受周围环境和天气的影响，并且可以连续24h工作。④该技术可以任意选择基准站的位置，而且不需要受到本地控制点的约束，这有利于加快测量工作的进度，并且具有很高的工作效率。

该技术在工程测量中虽然有很多优点，但在实际应用过程中也存在不可避免的缺陷。①卫星的数量将对测量的准确性产生重大影响。当5颗或更多颗GPS卫星同时接收信号时，可以获得理想的测量定位结果。但是，只有4颗卫星发射信号，难以有效应用于山区。或者它是一个高层建筑，有更多的工程测量操作。②在测量信号传输过程中，由于大气电离层存在电磁波，而电磁波会有折射和反射现象，这样会导致通信质量出现很大的问题，并且测量数据的准确性无法保证。这项技术不适用于高温领域。另外，在操作中，需要将已知控制点的WGS-84坐标与相应已知点的局部坐标进行匹配，以进一步计算坐标转换参数。如果下一个已知点相隔很远，则会增加匹配的难度。这些是在这项技术的实际应用中存在并需要改善的缺陷。

4 GPS RTK基准站任意架设技术用于工程的测量方法及检验

在某工程中，使用该技术进行1：500数字化地形测量，取得了良好的效果，并展示了该技术的测量优势。该工程测量中使用的仪器是Topcon双频Hiper GD GPS接收机，进行校准和测量了这些点。当坐标转换后，一组地形特征在流动站进行了地形图测量。在测量工作结束时，我们使用全站仪配合E500电子手册检查和测量通过上述方法测量的地形图。将GPS RTK系统和全站仪配合E500电子手册测得的建筑物特征点的坐标数据比较如表1。

分析表1的数据可以得出，平面误差为-0.026～+0.026（m）之间，高程误差在-0.022～+0.022（m）之间。相比全站仪来说，GPS RTK任意基准站的精度指标符合工程测量中有关《规范》规定。

当运用此技术时，需要注意建立转换模型的问题，以确保GPS RTK基准站任意架设技术中的应用的有效性。当基准站架架设在预先选定的任何点时，需要根据此时流动站测量的WGS-84坐标和已知的本地坐标来实现转换参数的解决方案，基于所获得的结果建立坐标转换模型。如果建立的基准站位置始终不变，则转换模型可用于后续的RTK测量。如果基准站被设置为另一个任意点，则坐标转换模型也必须相应地改变。需要重新执行相同的操作步骤，选择三个点来求解转换参数，建立坐标转换模型。

表1 GPS RTK任意基准站及全站仪配合E500电子手册所测特征点坐标数据

5 结束语

对于工程测量而言，GPS RTK基准站任意架设技术具有实用性强，操作方便等特点，同时也存在一定的技术局限性。为了更好的让该技术得到应用，因此在实际应用过程中，应该牢牢把握该技术的工作原理，并根据当地情况灵活运用才能获得更准确的工程测量结果。同时，应加大这方面的研究力度，改善该技术在应用中的缺陷和不足，以促进该技术的广泛推广和应用。

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