GPSRTK在施工测量中的应用

GPSRTK在施工测量中的应用

张鑫

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摘  要：本文首先介绍了GPSRTK测量的基本原理，而后阐

述了RTK测量的作业流程，并结合自身工作实际，就RTK作业中易出现的问题及其相应对策做了简要说明，最后以一个大型堆场施工为例，就全站仪测量与GPSRTK进行现场比较，得出相较于传统的全站仪测量，RTK有着更为广阔的前景及应用空间。

关键词：GPSRTK   基准站  转换参数

1  GPS RTK技术

实时动态（Real Time Kinematic简称RTK）测量技术，也称载波相位动态实时差分技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术。RTK测量的基本原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机作为移动站，基准站和移动站同时接收同一时间相同GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值。然后将这个改正值及时地通过无线电数据链电台传递给共视卫星的移动站以精化其GPS观测值，得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。

2  GPS RTK作业流程

2.1内业准备

在实施RTK测量前要先研究测区图纸，对需要放样部位要严格按照设计图纸精确计算相应坐标，对施测区域要做到心中有数，必要时可进行现场踏勘实地了解现场情况，根据施工现场实际情况完成内业准备工作。主要包括以下几方面：

（1）根据工程项目，设定项目名称；

（2）若已知坐标转换参数，可在相应的参数转换图标下手动输入手簿，若未知坐标转换参数，则应整理测区控制点，控制点应均匀分布、包围整个测区，控制点所处位置应符合相应控制测量规范；

（3）实施放样时，将按设计图纸计算所得的待放样点坐标输入手簿中，以便野外实时、准确放样。

2.2测区坐标转换参数

RTK流动站实现提供实时坐标的一个重要环节就是，将移动站获取的WGS-84大地坐标转换成工程项目所在的坐标系坐标，而只有利用转换参数才能完成相应坐标系转换，因此坐标转换参数的确定成为RTK技术实际应用中的关键。求解转换参数常用方法有：三参数法、四参数法及七参数法。

在实际施工中最常使用的坐标转换参数求解方式如下：在测区采用GPS静态方式布设包围整个测区且点位均匀分布的控制网，通过静态测量方式获得各控制点的WGS-84坐标和施工中所使用的当地或国家坐标系坐标，选取分布均匀的3个以上控制点，利用同一点的两种坐标求出转换参数（GPS数据处理软件均包含参数求解功能），在现场施工中可在GPS手簿中输入这些点的WGS84坐标和相对应的地方或国家坐标系坐标，手簿内置软件会自动计算出相应的坐标转换参数。

2.3基准站选定原则

在整个GPSRTK系统中，基准站是其中的关键性的一环，它既作为卫星信号的接受者，通过接收卫星信号来获得准确定位，同时作为差分信号的发出者为移动站精确定位提供有力的保障，所以基准站的安置是顺利实施RTK作业的关键之一，基准站的安置应符合以下条件：

（1）基准站最好设立在已知点上，也可设立在未知点上（在未知点上设站时需通过基准站接收机采集该点坐标）；

（2）测站四周视野开阔，电台有良好覆盖域，高度角15°以上不允许存在成片障碍物的地方；

（3）为防止数据链丢失和多路径效应，基准站周围应无GPS信号反射物（大型建筑物、大型停车场、车辆拥挤的街区等），200m范围内无高压电线、电视台、无线电发射台等信号干扰源；

（4）考虑到南北极附近是卫星空洞区，电台天线应架设在接收机北方，架设点应位于地质条件良好、点位稳定、易于保护的地方，并尽可能顾及交通条件。

2.4  RTK测量步骤

在施工现场作业时，先将基准站安置在已知点上，打开接收机输入点号、天线高、3个以上已知点的WGS-84坐标以及与其相对应的工程项目所在的坐标系坐标，通过手簿内自带软件计算得出参数并保存。设置完毕后，检查接收机卫星数≥5颗，检查基准站接收机信号灯及电台发射指示灯是否正常，在移动站手簿显示出固定解后，移动站方可开始测量任务，先联测1-2个控制点，评定测量精度，在精度满足设计要求后可开始进行施工测量，若评定精度超出设计要求，可利用已知控制点进行点位校正，运用校正之后的坐标进行施工放样测量。

3  RTK在施工测量中易出现的问题及其对策

GPS技术发展至今已日趋完善，其测量精度不断提高，应用领域越来越广，已能满足大多数工程施工需求，然而由于施工现场环境瞬息万变，往往会在施工现场出现一些不利于RTK作业的因素，对现场施工测量造成不利影响，在大量实践应用中，我们发现RTK测量过程的中的很多问题主要有以下几个方面：

（1）RTK测量与卫星分布及数据链的性能有关，且各观测值相互独立存在，故在开始放样前应先联测1-2个控制点进行对比，以确定基准站与移动站参数设置是否正确，数据链接是否正常，在观测结束后同样进行比对，从而确保观测成果的可靠性；

（2）为提高放样点位精度，移动站宜采用带支架的对中杆以减小对中误差，同时在进行数据采集时应待数据跳动变化在设计要求范围内时进行；

（3）RTK现场作业时遇到数据链不稳定现象时，有可能是移动站附近存在与电台频率相同的无线电信号干扰，这时可重新调整基准站电台发射频率，同时相应调整移动站的接受频率，也有可能是电台电量不足，应及时充电；

（4）在RTK施工测量中在某一地区可能会出现无法获得固定解的情况，出现这一现象的原因可能是由于周围存在反射性较强的建筑物等引起多路径效应，可选择复位主板后重新开始测量作业，也可能使可用卫星不足或卫星分布不利，可适当提高截至高度角。

4   施工现场应用

4.1测区概况

某企业欲修建总面积约16万㎡的堆场一座，该项目地处城市郊区地形平缓、空旷、视野广阔无高大建筑物遮掩，适用RTK施工。

4.2  确定转换参数

为保证转换参数的精度，共采集5个GPS静态控制点，通过多种方案对比，选择残差较少精度最高的一组参数作为最终启用的参数结果如下表（见表1）所示：

表1 基准站安放在K2点残差结果（单位：m）

4.3  在堆场施工中定位精度比较分析

   本项目为堆场施工项目，施工区域广阔、地势平坦，多路径效应小且交通便利，适合RTK作业。重复测量同一观测点的坐标较差统计表如下所示（见表2），相邻观测点间全站仪实测与RTK实测距离抽样检查（见表3）。

表2 重复测量同一观测点坐标较差（单位：m）

表3 相邻观测点间全站仪与RTK实测距离较差

（单位：m）

   通过比较可见，RTK作业既能提供放样点位坐标与高程又能实时得到观测点位的精度，且其精度完全可以满足相关施工需求，相较于使用全站仪的传统测量，又有着不受地形、气候及通视条件限制的强大优势。

5  结束语

RTK实时动态测量系统已经被越来越多的工程实践所证明，它具有着能够满足各类施工测量的较高精度，同时RTK快速灵活的作业方式，大大缩短了测量作业的时间提高了作业效率，在类似堆场等大区域施工中更加得天独厚，且RTK测量是通过卫星定位，观测成果相互独立，避免了常规测量造成的误差累积。当然，RTK快速灵活的作业方式仍有赖于足够的卫星数目，稳健的数据链及较小的多路径效应等外界条件，在施工现场环境发生变化时有可能会出现RTK无法正常工作的情况，这就需要我们去进一步完善RTK,增强他对环境的适应能力，使其能够更好的为我们工程建设做出贡献。

参考文献

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