GPS RTK技术替代常规控制测量的应用分析尝试

赵少锋

（华北有色工程勘察院有限公司，河北 石家庄 050024）

1 GPS定位技术理论基础

1.1 RTK技术

RTK技术是一种以导航定位技术为基础的改进的新技术，该技术可解决基站和移动站之间距离过大的问题，可通过误差的降低来提高测量工作的准确性。通过建立多个GPS基准站，提供多个基准站连续运行卫星定位导航服务，可利用流动站校正观测值和基准站坐标计算得出流动站整周模糊度，获取精确的流动站坐标位置[1]。RTK技术中还包括虚拟现实技术、媒体访问控制技术以及多媒体通信技术等。该技术的出现和应用使得野外作业时实时提供测量点的精确三维坐标成为了可能，且具有灵活快速、省时省力省钱且精确度高的优点，同时还能提高工作的效率。目前该技术已经替代常规测量方法但还没有完全取代。

1.2 虚拟参考站技术

虚拟参考站是一种基于VRS理论的技术，该技术属于实时动态测量技术，在某一个区域内通过建立网状结构的GPS基准站，在移动站附近建立虚拟参考站，结合周边参考站实际观测值计算得出虚拟参考站的虚拟观测值，从而实现用户站高精度定位。虚拟基准站技术的工作原则是：第一每一个基准站都能通过以太网连续向数据中心发送原始卫星观测数据；第二从数据中心存储接收到的基准站数据，可计算出网络中每一个基准线的载波相位整周模糊度值，建立误差模型。第三移动站向数据中心发送请求命令后，在经过授权认证建立移动数据链路，接收移动站单点定位。同时还能根据该定位建立虚拟基准站，和用户一起通过RTK技术获得因基准站内各误差影响的校正值，数据中心最后将校正值发送给移动站的用户。第四，移动站对于接收到的信息进行差分分解计算，可获得精确的定位坐标。

2 RTK技术特点和优势分析

第一，RTK技术的成本较低，且同在测量终端设备上输入差分服务账号后可通过接收差分信息实现实时厘米级定位。目前国内可由具有测绘资质的单位向当地地理信息主管部门申请受监管的区域服务来获得采用RTK技术的服务，此外也可以直接购买北斗地基增强系统服务，购买无资质要求只需实名认证即可，信号已覆盖全国32个省市，且一个账号全国通用。第二，采用RTK技术测量获得的平面定位精度和垂直定位精度都比较精确，满足地形图测量、土方测算等工程测量的要求，作业效率比常规测量控制技术要高得多。第三，利用RTK技术进行测量操作十分简便，即使是非专业测绘人员也能快速学会。第四，RTK测绘技术可提供精确的三维位置信息和时间信息，功能性较强，可在安全、测绘、能源和基建等领域获得深入应用与发展。观测站之间在不通视的情况下也能实现精准测量，具有全天候24小时连续作业的优点。

3 GPS RTK系统组成和技术工作原理

（1）GPS RTK系统组成。GPS网络RTK系统主要由基准站网、控制中心、数据通信线路和用户部分构成，每个部分之间互相联系互相依存，其中核心部分是控制中心，包括GPS网络RTK系统数据的传输、接收以及转换、处理和传送。基准站网络由若干个基准站设备构成，一般至少要有三个及其以上的固定基准设备。控制中心又叫做数据处理中心，顾名思义是为数据处理服务的，该中心又由计算机、各RTK软件、通讯服务器等构成，是GPS网络RTK系统的核心。通信线路的作用是联系控制中心和基准站、流动站。用户部分也就是流动站，由GPS接收器、移动电话以及调制解调器构成，接收器的功能是发送用户的初始位置信息，同时接收控制中心信号数据，然后生成相应的位置信息。

（2）GPS RTK技术工作原理和工作流程。在一定区域内构建连续运行且永久性的GPS参考站，利用RTK测绘技术实现各种设备的连接，然后通过控制中心接收和处理所有原始观测值，消除或减弱轨道的误差以及电离层、对流层的影响，建立改正动态数据库。用户则可直接通过移动网络访问数据控制中心，只要将自己初始位置发送给控制中心，控制中心便可以计算出流动站的观测值改正数，然后又通过控制中心将改正信息发送给用户，用户可以根据这些信息获得精确的定位。

4 GPS RTK技术在城市勘测控制测量中的应用

在城市现代化建设过程中，可将RTK技术应用在城市勘测控制测量工作中，应用领域主要包括宗地测量、土地利用更新调查测量和违法用地测量。在实际应用时该技术具有明显的优势，比如不但可提高工作效率而且还能降低测量成本，提高测量准确性。将RTK技术和城市控制测量结合起来，主要是图根控制测量，即对提供城市测绘图使用的控制点进行精确测定，在测途中对地面点的点位误差进行严格控制。根据城市控制测量相关要求，图根控制网络中有关图根点的高程误差不能超出测图基本等高距的十分之一，且随着比例尺的升高等高距可相应扩大。在具体测量控制时，图根控制点的控制测量步骤如下：首先布置控制网络，在已知控制点上开展连续性RTK观测，可计算出各个点的点位精度；第二将三个控制点连接起来形成三角网络，并对三角形的角度、边长和每个点坐标进行分析对比。第三测量未知点，利用全站仪测量获取测量结果并进行对比，最后检测得出RTK技术的精确度。其后在信号较差的地方选择任意一个点连续观测，计算得出点位精确度，对RTK测量结果进行评定，在不同时间段对相同点位精确度进行测量，找到实用的观测时间并使用分别采样的方式对不同时间段观测数据完成采样和精确度计算工作。总之，在采用GPS RTK技术进行城市控制测量时，首先在启动基准站后要保证基准站能正常运行，然后对网络通信情况进行测试，将流动站设备连接起来设置好流动站信息。在测量以后启用连续测量模式，通过记录间隔时间的设置在测量结束后采用全站仪导线观测，最后完成数据处理、测量数据精确度计算、观测误差对比等工作。在测量控制过程中要注意的是，为了能提高测量数据的精确度，需要对地形等参数进行反复多次测量，可设置多个控制测量点，然后对测量的时间、点间距等进行确定，对比多个测量结果，然后通过历史数据的比较分析可确定最终RTK技术在控制测量中获得的结果。

5 结语

综上所述，GPS RTK技术在控制测量中的应用，和传统测量技术相比具有更多优势，比如可节约成本、提高测量工作的精确度和工作效率等。本文提出将RTK技术应用在城市勘测测量控制中，通过图根控制测量，设置多个基准站选择合适的测量时间，且要求图根控制点点位满足GPS观测要求可实现精确的城市测量控制，再经过测量结果对比分析处理后可有效提高控制测量结果的准确性和可靠性，同时还能提高工作效率、降低工作难度、降低测量成本等。将GPS RTK技术替代常规性测量控制技术，可推动测量控制技术和测绘行业的发展与测量技术的创新。