GPS-RTK技術(shù)在工程測量中的應用分析

GPS-RTK技術(shù)在工程測量中的應用分析

Summary：在我國社會經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天，我國的基建和工程建設出現(xiàn)了空前的發(fā)展機會，基于GPS的RTK技術(shù)也得到了迅猛的發(fā)展，并在實際應用中占有重要地位。GPS-RTK技術(shù)在測量領域具有重要意義，它在地形測量、礦山測量、地籍測量、公路測量、水下地形測量等領域具有重要意義。因此，對GPS-RTK技術(shù)和它在工程測量中的應用進行了深入的探討，本文首先簡要敘述了GPS-RTK技術(shù)特點，隨后詳細闡述了GPS-RTK技術(shù)在工程測量中的應用，以供相關人士交流參考。關鍵詞：GPS-RTK技術(shù)；工程測量；應用分析引言：RTK技術(shù)是將大地測量技術(shù)、空間技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)、無線電通訊技術(shù)和微機技術(shù)有機結(jié)合起來的技術(shù)，也稱為“載波相位差分技術(shù)”，是一種對兩個站點進行實時數(shù)據(jù)分析的差分法。差分GPS技術(shù)主要有RTK和RTD兩種。RTK技術(shù)是一種實時的動態(tài)載波相移技術(shù)。RTD技術(shù)是一種叫做偽距差分的實時偽距差分技術(shù)。目前RTD技術(shù)的定位準確率很差，無法滿足實際工程的需要，而RTK技術(shù)在目前的位置精度已經(jīng)可以達到毫米，能夠滿足常規(guī)的工程測量需要。一、GPS-RTK技術(shù)特點（一）GPS-RTK的配置組成RTK系統(tǒng)包括一個基準站、幾個流動站和通信系統(tǒng)3個部分。參考臺包含GPS接收裝置（一般接收裝置有數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)，測量參數(shù)，坐標系統(tǒng)等）,GPS天線，無線電通信發(fā)射裝置，電源，參考臺控制器等設備。流動站主要由GPS天線，GPS接收機，無線電通信接收設備，電源，流動站控制器組成。（二）GPS-RTK的工作原理PTK是一種以GPS為基礎，以載波相位為基礎，實現(xiàn)了對被測點進行實時的動態(tài)位置測量。RTK工作方式中，基準站持續(xù)地觀察全部的可見GPS衛(wèi)星，并且將所收到的衛(wèi)星（偽距離和載波相觀察）以及參考站的信息（參考站坐標、天線等等），通過通信系統(tǒng)向各個流動站發(fā)送。在移動站，GPS接收器在接收GPS衛(wèi)星信號的時候，從參考站發(fā)送來的觀察信息，在流站初始化結(jié)束后，由控制器在系統(tǒng)中生成微分觀察值，并利用相關位置理論，計算出整個圓周模糊度未知數(shù)。（三）GPS-RTK的數(shù)據(jù)處理在RTK差分測景系統(tǒng)中，參考點的三維空間坐標是實現(xiàn)高精度的關鍵。RTK系統(tǒng)由于使用了模糊度函數(shù)法、最小二乘搜索法、組合波搜索法、快速分解法（FARA法）等快速的計算方法，使得RTK系統(tǒng)能夠快速、精確地解決整個圓周度的問題。RTK技術(shù)的實施需要高質(zhì)量、高效率的數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)傳送技術(shù)。RTK的位置需要在參考站點和流動站點之間建立一個數(shù)據(jù)通信鏈路，從而使參考站點的信息能夠及時地傳送到流動點，而且需要大量的數(shù)據(jù)，并且能夠?qū)Πl(fā)送的數(shù)據(jù)進行正確的編碼和錯誤檢測。為了確保傳輸?shù)木群蛯崟r性，必須考慮傳輸格式、頻率和距離等。在工程測量中，大多數(shù)的控制點結(jié)果都是以當?shù)氐牡乩砦恢脼橐罁?jù)，以適應當?shù)氐男枨蠛吞卣?。RTK以WGS-84為參考坐標系，所有的觀察數(shù)據(jù)和計算的數(shù)據(jù)都歸WGS-84。所以需要把RTK的WGS-84坐標系轉(zhuǎn)化成當?shù)氐淖鴺?，而要完成這樣的轉(zhuǎn)化，就需要對WGS-84坐標之間的變換（平移因子、尺度因子、旋轉(zhuǎn)因子）進行精確的轉(zhuǎn)化。（四）GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)越性RTK技術(shù)與經(jīng)緯儀、水準儀、全站儀等儀器的比較，有以下幾個特點：一是工作的高效能。在常規(guī)地形條件下，高品質(zhì)RTK設點一次就能完成4-5公里范圍內(nèi)的測點，在普通的電磁輻射條件下，只需要在數(shù)秒內(nèi)就能得到一個點，工作效率高，工作量小。第二種是高精度的，不會累積錯誤，資料是安全的。RTK在工作半徑的特定范圍，只要RTK的工作狀態(tài)符合要求，其平面和高度的精確度均可達毫米。第三，操作環(huán)境的需求有所下降，而要考慮通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的制約。第四種RTK作業(yè)具有自動化程度高、集成化程度高、繪制功能強、操作簡單、易于應用、資料處理等特點。通過內(nèi)置的軟件控制，可以在不需要人為干擾的情況下，完成各種不同的繪圖任務，大大減少了輔助測驗的工作量[1]。二、GPS-RTK技術(shù)在工程測量中的應用（一）GPS-RTK在地形測量中的應用在地學中，控制量的實現(xiàn)多采用靜態(tài)法進行，而RTK法則用于破碎件的測定。以往測量測區(qū)時，往往先設一個基底控制點，再將全站或經(jīng)緯儀器與平面地圖相結(jié)合，而目前則發(fā)展到了外場使用全站儀器與電子書相結(jié)合的地圖，再通過標度地圖的軟件進行測繪，再到最新的野外電子版地圖。所有的測量都需要測量周圍的地形和區(qū)域，這些區(qū)域都是可以看到的，需要兩到三個人才能進行測量。RTK只需一個人就能完成，無需點間通視，極大地提升了工作的效率。利用RTK技術(shù)可以測出各類地形圖，例如：普通測圖、鐵路線路帶狀圖、道路線路圖的測布，以及與測深機配套的測深設備。（二）GPS-RTK在礦山測量中的應用RTK技術(shù)已被廣泛用于礦山地質(zhì)勘探、礦山地質(zhì)調(diào)查、礦山構(gòu)造、地層和地表變形監(jiān)測等領域。由于礦山多在山區(qū)丘陵區(qū)，為了保證被測設備處于其工作區(qū)域，必須對其進行加密處理。選取高精度的控制點為參考站點，采用RTK靜態(tài)法對需要進行加密的控制點進行坐標定位，然后在該區(qū)域進行地下設備的測繪。在復雜地質(zhì)條件下，采用RTK技術(shù)對地表破碎部位進行檢測，并對所獲取的地形點進行數(shù)據(jù)分析，并對其進行計算機輔助。采用RTK法可以實時獲取地面變形的三維空間數(shù)據(jù)，通過計算機生成圖形，實現(xiàn)沉降區(qū)域的實時監(jiān)測。RTK是一種高準確度和高效的礦井測試方法。（三）GPS-RTK在地籍和房產(chǎn)測量中的應用地籍測繪是取得和表達地籍資料的一種重要途徑，而不動產(chǎn)測繪則是對房屋、土地等相關資料的收集與表達。傳統(tǒng)的測繪工作多采用經(jīng)緯儀、測距儀、全站儀等儀器，采用測角、測距儀、交叉、極軸等多種方式來獲取或測量資料，其共同特征是：測點與待測點之間要相望，而且要在視程上限定距離，造成大范圍的測繪、調(diào)圖、糾偏等工作耗費時間較多，而且效率不高?？刂茰y量通常采用三角網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)等方式進行，同時還需要被測點之間的互相連通，而且還會有一定的局限性，如邊界和角度的局限性，以及各點的精度不均衡以及累積的問題[2]。（四）GPS-RTK在公路勘測中的應用GPS-RTK用于公路勘察，包括數(shù)據(jù)采集、控制點加密、中線放樣、縱斷面測量等[3]。GPS測量資料含有3-D資料，可應用于資料的獲取和縱向剖面的獲取。GPS-RTK在GPS電子版上僅需要將中樁的坐標錄入GPS電子版，即可由系統(tǒng)軟件確定。公路線由直線、緩和曲線、圓曲線組成，在進行測量時，首先要把控制點樁號填入，再把起始點的方位角、直線距離、緩和曲線的長度、圓曲線的直徑等信息錄入，就可以進行測量了。GPS-RTK由于不需要觀測站之間進行通訊，因此具有定位精度高，觀測時間短等特點，提供三維坐標，操作簡單，為今天的道路測量工作帶來了新的生機。（五）GPS-RTK在水下地形測量中的應用在海底地貌的測量中，一般都是使用全站儀器與測深器相配合，即在岸邊安裝一臺全站儀器，將反射鏡安裝在船身，利用全站儀器對實時點位進行實時的定位，同時由船員同時對測深器進行記錄，然后進行內(nèi)部處理。在GPS-RTK技術(shù)的推廣與發(fā)展中，利用GPSRTK技術(shù)與數(shù)字化測量技術(shù)相結(jié)合，利用GPS-RTK技術(shù)獲取測量點的位置，并利用軟件實現(xiàn)對測量結(jié)果的實時同步。GPS-RTK技術(shù)的運用，突破了以往的常規(guī)水下地形觀測方式，既可減輕外部環(huán)境的影響，又可減輕工作人員在項目中的工作量和費用，大大提升了工作效率，同時也大大提高了測點的準確度，使海底地貌的測繪工作更加的方便、快捷、高效。三、結(jié)束語GPS-RTK技術(shù)在工程測量領域中已經(jīng)被普遍采用，并且使用范圍也日益擴大。但是，由于衛(wèi)星條件的限制，數(shù)據(jù)鏈的傳輸受到干擾和限制，但RTK具有精度高、速度快等優(yōu)點，因此在實際工程中得到了廣泛的使用。Reference：[1]魏境媛.GPS-RTK技術(shù)