李靜

【摘 要】GPS即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，自問世以來，作為測量定位新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于陸?？疹I(lǐng)域的導(dǎo)航和為測量，在大地測量及工程測量應(yīng)用領(lǐng)域中產(chǎn)生了前所未有的影響，該系統(tǒng)可以在全球范圍內(nèi)全天候地為地面目標(biāo)提供信息，從而確定該目標(biāo)在地面上的精確位置、速度、運(yùn)行方面等參數(shù)。隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用已遍及各種測量領(lǐng)域，特別是GPS實(shí)時動態(tài)插分RTK技術(shù)的迅速發(fā)展和完善，在常規(guī)測量領(lǐng)域里越來越得到廣泛的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】定位系統(tǒng) 工程測量 作業(yè)效率

一、GPSRTK技術(shù)簡介

GPSRTK技術(shù)是以載波相位測量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合 的以載波相位測量為依據(jù)的實(shí)時動態(tài)差分GPS測量技術(shù)。 GPSRTK測量系統(tǒng)主要有GPS接收設(shè)備、無線電數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及支持實(shí)時動態(tài)差分的軟件系統(tǒng)3個部分組成。具體測量過程為：在合適的參考點(diǎn)上設(shè)置好基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站連續(xù)接收到GPS衛(wèi)星信號，并將基準(zhǔn)站坐標(biāo)及觀測數(shù)據(jù)通過電臺實(shí)時地發(fā)送給已設(shè)置好的流動站用戶，一臺或多臺流動站接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，亦接收基準(zhǔn)站傳輸來的數(shù)據(jù)，由軟件系統(tǒng)根據(jù)GPS相對定位的原理進(jìn)行差分及平差處理，實(shí)時解算并顯示出流動站的三維坐標(biāo)及精度，從而可以進(jìn)行測量工作。

二、GPS RTK原理

RTK又稱載波相位動態(tài)實(shí)時差分，是基于載波相位觀測值的實(shí)時動態(tài)定位技術(shù)，主要由兩部分組成，即基準(zhǔn)站和流動站。基準(zhǔn)站連續(xù)把觀測到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)射出去，流動站實(shí)時差分處理基準(zhǔn)站和流動站的載波相位觀測值，獲取所在點(diǎn)的坐標(biāo)、高程和精度指標(biāo)。能夠?qū)崟r地提供測站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級精度。觀測時將一臺GPS接收機(jī)安裝在已知點(diǎn)上對GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測，同時將一些必要的數(shù)據(jù)如基準(zhǔn)站的坐標(biāo)、高程、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)、水準(zhǔn)面擬合參數(shù)、預(yù)設(shè)精度指標(biāo)等輸入控制手簿。將采集的的載波相位觀測量調(diào)制到基準(zhǔn)站電臺的載波上，再通過基準(zhǔn)站電臺發(fā)射出去。另一臺接收機(jī)置于流動站，流動站在對GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測并采集載波相位觀測量的同時，也通過流動站電臺接收由基準(zhǔn)站電臺發(fā)射的信號，經(jīng)解調(diào)得到基準(zhǔn)站的載波相位觀測量。流動站的GPS接收機(jī)再利用OTF技術(shù)由基準(zhǔn)站的載波相位觀測量和流動站的載波相位觀測量來求解整周模糊度，最后求出厘米級精度流動站的位置。并隨時將實(shí)測精度與預(yù)設(shè)精度指標(biāo)比較，一旦實(shí)測精度達(dá)到預(yù)設(shè)精度，實(shí)施記錄，本站測量結(jié)束。可見這種測量方法的關(guān)鍵是求解起始的整周模糊度即初始化，并能始終保持。因此RTK測量除要求有足夠數(shù)量的衛(wèi)星和衛(wèi)星具有較好的幾何分布外，還要求基準(zhǔn)站與流動站間的數(shù)據(jù)通訊必須良好。

三、GPSRTK技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.與靜態(tài)GPS的比較。

現(xiàn)今靜態(tài)GPS越來越多地應(yīng)用于高精度控制網(wǎng)的建立方面，采用相位差分可以達(dá)到厘米甚至毫米級精度，然而眾所周知，靜態(tài)定位由于數(shù)據(jù)處理滯后，所以無法實(shí)時解算出定位結(jié)果，也就無法對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時檢核，在實(shí)際工作中可能需要返工來重測由于粗差造成的不合格觀測成果。解決這一問題的主要方法就是延長觀測時間來保證測量數(shù)據(jù)的可靠性，這樣一來就降低了靜態(tài)GPS測量的工作效率。而動態(tài)RTK通過實(shí)時處理即能達(dá)到厘米級精度，用戶可以實(shí)時監(jiān)測待測點(diǎn)的數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量和基線解算結(jié)果的收斂情況，根據(jù)待測點(diǎn)的精度指標(biāo)，確定觀測時間，從而減少冗余觀測，提高工作效率。

2.與常規(guī)測量方法的比較。

（1）操作簡便，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。常規(guī)的水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀進(jìn)行測量時，都要用筆進(jìn)行現(xiàn)場的記錄，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的限差計(jì)算。RTK測量只要事先設(shè)定限差就可以對數(shù)據(jù)自動的進(jìn)行取舍和記錄。測量結(jié)果可以直接導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，不需人工輸入。

（2）作業(yè)效率高，使用人員少。常規(guī)的水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀和全 站儀等測量儀器，在進(jìn)行測量時均需要經(jīng)常地搬站，而且完成一項(xiàng)任務(wù)通常需要3、4個人一起工作。GPSRTK技術(shù)在一般情況下，僅需一人操作，幾秒鐘就可取得坐標(biāo)值。在平坦地區(qū)，一次可測完半徑為3.5～7km的測區(qū)范圍。在山區(qū)時，可加設(shè)中轉(zhuǎn)站，降低了搬站次數(shù)，提高了工作效率。

（3）與傳統(tǒng)測量比較，作業(yè)條件要求減少。傳統(tǒng)的常規(guī)測量 需要觀測點(diǎn)間通視，并且還要在白天等有利的觀測條件時觀測等；而RTK受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素影響和限制小，適于全天候作業(yè)等。

（4）作業(yè)自動化、集成化程度高、適用范圍廣。常規(guī)測量儀器只能在某種工程中適用，而RTK以其獨(dú)有的特點(diǎn)，在地形測繪、工程放樣等方面均可獨(dú)立完成。

（5）定位精度高，數(shù)據(jù)可靠，沒有誤差積累。常規(guī)測量方法的作業(yè)中，路線往往都是連續(xù)的，誤差很容易一站一站的積累下去。RTK測量的是獨(dú)立的點(diǎn)位，測量點(diǎn)之間不存在聯(lián)系，因此誤差不會積累。常規(guī)測量中人的操作占主導(dǎo)地位，難免會出現(xiàn)較大的偏差。而RTK測量是自動進(jìn)行的，過程中不需人為的讀數(shù)等操作，所以測量數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定和可靠。

四、GPSRTK技術(shù)存在的不足

（1）需要多塊大容量存電電池、電瓶才能保證連續(xù)作業(yè)，在電力供應(yīng)缺乏或偏遠(yuǎn)作業(yè)區(qū)受到限制。

（2）RTK作業(yè)模式要求高程的轉(zhuǎn)換必須精確，但我國現(xiàn)有的高程異常圖在有些地區(qū)，尤其是山區(qū)，存在較大誤差，這就使得將GPS大地高程轉(zhuǎn)換至海拔高程的工作變得相當(dāng)困難，精度也不均勻。所以測量設(shè)施一定要盡量的完備，比如采用簡易支架固定對中桿等，在量取天線高時也要做到盡量的準(zhǔn)確。

（3）RTK的平面精度已經(jīng)能夠滿足較高的要求，然而其高 程測量精度還是不能滿足高精度的測量需要。當(dāng)我們要做精度比較高、任務(wù)量大的測量任務(wù)時，我們可以考慮同時采用RTK和水準(zhǔn)儀作業(yè)，在進(jìn)行RTK定位的同時，采用水準(zhǔn)測量獲取高程成果。endprint