GPS-RTK定位技术在测绘工程中的应用

GPS-RTK定位技术在测绘工程中的应用

任志升

身份证号：612701198509236419

【摘要】随着全球定位系统的发展，全球定位系统在国内的各个方面都得到了广泛的应用。GPS技术在工程测绘领域的应用将会越来越成熟。GPS-RTK技术在已有的交通建设、城市测绘等项目中得到了较好的应用。GPS-RTK技术由于其自身较高的基准度、实时性、高效率等优点，使GPS-RTK技术在工程测绘领域得到了广泛的应用。随着现代测绘技术的不断发展，对测量技术的要求也越来越高，在这种情况下，有关技术人员要不断地掌握和完善自己的测绘技术，不断地完善和优化自己的工作，以保证相应的技术水平得到合理运用，从而使项目的各项效益得以提高。本文对GPS-RTK技术的基本原理、技术特征进行了简单的阐述，并对其在工程测绘中的应用进行了重点分析，加深了对GPS-RTK技术的了解。

【关键词】GPS-RTK技术；工程测绘；测绘技术

【引言】

GPS-RTK技术是基于静止测量技术的一种新技术，它是随着技术的发展而发展起来的，GPS-RTK技术在测量中的应用，可以达到毫米级的精度，从而有效地保证了测绘的质量。在实际的测绘作业中，技术人员可以根据GPS-RTK技术的定位要求，将施工项目的施工内容与施工内容相结合，利用GPS-RTK技术进行设计和计划，使工程测量具有较强的内在驱动力，对提高测量效率、提高工作质量具有积极意义。

1 GPS控制网技术及理论基础

1.1GPS控制网技术

与传统的 GPS测量方法不同，在 GPS的设计中，同步观测并不需要点和点可以相互连通。在线长、面广的情况下，利用 GPS进行绘图，使其更加方便灵活。其中，三角形锁形是采用边连、点连线构成的多边形，这种方法与传统的三角形网格法相似，具有较高的几何强度、较高的可靠性和较高的精度，在狭窄的道路等区域内已得到了广泛的应用。GPS基线矢量是WGS-84坐标系的3- D坐标系，在实际工程中，所需的测量资料都是国家或地区的独立坐标系，因此，在设计 GPS网络时，必须先设计 GPS基准网，确定 GPS基准网的坐标体系和初始值，再把观测结果转换成可利用的资料。

1.2 GPS定位技术理论基础

1.2.1多基准站RTK技术（网络RTK）

在建立多个GPS参考站点和多个基准站点持续运行的基础上，采用了移动站点的修正和基准站点的坐标，得到了整个移动站点的整体模糊程度，从而得到了准确的站点坐标。目前 RTK技术主要包括虚拟现实技术、媒体访问控制技术、多媒体通讯技术，而虚拟现实技术是目前应用最广泛的技术。

1.2.2虚拟基准站技术

虚拟基准站技术是以 VRS为基础，利用 RTK技术在一定范围内构建多个GPS基准站，并在移动台附近设置一个虚拟基准站，利用周边参照点的真实观测值，从而达到对用户站的高精度定位。现在市场上最著名的是 VRS技术软件，由 Trimble公司所采用。

2 GPS-RTK的构成与工作原理

RTK由基站、流动站和通信三部分构成。在此基础上，基准台由 GPS接收机、GPS天线、电源、控制器、无线电通信传输装置等组成；所属的移动站点有：无线通信接收设备，电源，控制器， GPS天线和接收器。GPS-RTK技术包括绝对定位、相对定位和差分定位三大类，其中 GPS相对定位原理是目前道路地图测设中最常用的一种。RTK的基本原则是：a.利用内置 GPS接收器对所有的可视卫星进行持续观察，并将测量到的平面坐标和高度等数据通过无线传送装置传送给使用者。b.在完成了初始化之后，使用者端接收由基地台传送来的资料，例如平面坐标和高度，以及透过内部元件接收 GPS资料。c.用户端实时地处理自己的观察数据和基站的传送，通过坐标变换和测量校正，可以实时地得到具有cm精度的用户站的三维坐标。

3 基于GPS－ＲTK技术的工程测绘

3.1建立测区平面控制网及高程测量

若项目测区面积小，采用 GPS静态观测法，对测区进行测控，依据坐标系对3级及以上的平面起点进行了计算，并在原本基础上，选择了高程起点。在工程中，在规划的左、右各设置加密控制点，每个节点之间的间隔大约600米。采用国家控制点联测相结合的方法，得到了加密控制点的平面坐标，并考虑了投影变形。选择AshtechZ-Xtreme双频接收器，其平面和高程精度分别为5毫米+1x10-6、10毫米+1x10-6，对高速公路 GPS控制网进行了静态观察，并利用 Ashtechsolutions数据处理软件对工程中的自由网络和约束平差进行了分析。

3.2控制网平差结果

控制网的平差要和测区的平面控制网络密切联系，并根据平差和公用点的对比，及时发现起始控制点是否正常，GPS-RTK观测中有无粗差，如果出现问题，要及时进行修正。GPS控制网的平差是确保测量精度的一种重要方法，在分析本项目控制网的平差结果时，必须考虑以下几个问题：（1）对项目 GPS点与四等水准点进行联测，并以已联测 GPS点为样点，对各点的标高及三角高程进行检验，若发现个别点的附和不佳，将在固定网内任意高程起点处，用平差法求出其余点；如果还是不行，那就是由于测量的粗度偏差太大；（2）在布设控制网时，应当充分考虑到沿路的现状和可利用的控制点的分布，并以公路的方向和设计的中线为依据，合理地选取起点，确保所需要的起点数目；（3）在分段平差期间，在每次平差完成后，应及时将此段与前一段平差的结果进行对比，若有偏差值过大，应确保无粗差，测量与计算误差均在容许范围之内，并能及时地对起算控制点进行检查。因此，GPS-RTK在实际工程中的应用，只要正确的测量手段，是完全可以实现的。

4 改进GPS-RTK结果准确度的方法

GPS-RTK的测试结果虽然具有很高的可信度，但由于受到仪器本身的电离层、卫星状态等因素的影响，GPS-RTK的可靠性在95%~99%之间，与传统的全站仪、水准仪等测量手段相比，其精度较低。

4.1受卫星状况的干扰大

GPS是GPS-RTK的技术中心，它是1973年完成的，但由于用户数量太少，所以很多地区都会有 GPS的盲点。而在高层建筑物下面或室内安装了基站或移动基站，则会使 GPS信号衰减，导致测量精度降低。为了减少卫星条件对测量精度的影响，采用GPS-RTK技术进行工程测绘，首先要确定 GPS区域有无 GPS盲区，并确定其长度和分布时间，尽量不在盲区时间段进行测量。

4.2受电离层的影响较大

电离层是在受到太阳高能辐射和宇宙线激发之后，表面60公里以上的大气都是电离的。在此项目中，GPS-RTK在每日12:00至13:40时段的测量中，其测量精度偏低。为了减少电离层对测量精度的影响，建议在上午、晚上尽量避免在正午作业，以提高工作效率。

4.3受数据链电台传输信号及对空通视条件的影响较大

在此项目的施工中，由于对空通信条件差，GPS卫星信号被遮挡的可能性会较大；在对空通信条件不好的情况下，数据链站的发射信号会有很大的衰减，而在卫星信号不好或者数据链站的信号质量不好的情况下，GPS-RTK的测量精度就会下降。为了减少对空通信条件和对空通信条件的影响，必须合理地确定测区平面控制点和 GPS网络的图形布置方式，并在满足工程负荷能力的前提下，尽量避免高楼大厦和山顶等干扰源。

5 结语

本文首先简单介绍了 GPS网络技术，接着分析了GPS-RTK的基本组成及数据处理流程，并对GPS-RTK技术在环线道路地图绘制中的应用进行了探讨，并根据结果，提出了改GPS-RTK算法的一些具体措施，得出了以下几个主要结论：第一，采用边连接与点连接相结合的方式，具有几何强度高、可靠度高、精度高的特点，适用于道路地图的绘制；其次，GPS-RTK网络的平差要分阶段进行，一旦出现异常情况，立即进行相应的处理；第三，在应用GPS-RTK技术前，必须确定 GPS定位的位置和位置，移动站、基站也要避免高耸的山峰和高楼。

【参考文献】

[1]蒋明灿.GPS-RTK技术在地质勘探工程测绘工作中的应用[J].资源信息与工程,2018,33(01):8-9.

[2]孟祥吉.GPS-RTK测量技术在水利工程测绘中的应用分析[J].科技经济导刊,2017(09):65.