GPS RTK用于图根控制的研究

李静

【摘 要】GPS即全球卫星定位系统，自问世以来，作为测量定位新技术，广泛应用于陆海空领域的导航和为测量，在大地测量及工程测量应用领域中产生了前所未有的影响，该系统可以在全球范围内全天候地为地面目标提供信息，从而确定该目标在地面上的精确位置、速度、运行方面等参数。随着GPS技术的不断发展，其应用已遍及各种测量领域，特别是GPS实时动态插分RTK技术的迅速发展和完善，在常规测量领域里越来越得到广泛的应用。

【关键词】定位系统 工程测量 作业效率

一、GPSRTK技术简介

GPSRTK技术是以载波相位测量与数据传输技术相结合 的以载波相位测量为依据的实时动态差分GPS测量技术。 GPSRTK测量系统主要有GPS接收设备、无线电数据传输系统及支持实时动态差分的软件系统3个部分组成。具体测量过程为：在合适的参考点上设置好基准站，基准站连续接收到GPS卫星信号，并将基准站坐标及观测数据通过电台实时地发送给已设置好的流动站用户，一台或多台流动站接收机在接收GPS卫星信号的同时，亦接收基准站传输来的数据，由软件系统根据GPS相对定位的原理进行差分及平差处理，实时解算并显示出流动站的三维坐标及精度，从而可以进行测量工作。

二、GPS RTK原理

RTK又称载波相位动态实时差分，是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，主要由两部分组成，即基准站和流动站。基准站连续把观测到的卫星数据发射出去，流动站实时差分处理基准站和流动站的载波相位观测值，获取所在点的坐标、高程和精度指标。能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。观测时将一台GPS接收机安装在已知点上对GPS卫星进行观测，同时将一些必要的数据如基准站的坐标、高程、坐标转换参数、水准面拟合参数、预设精度指标等输入控制手簿。将采集的的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上，再通过基准站电台发射出去。另一台接收机置于流动站，流动站在对GPS卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时，也通过流动站电台接收由基准站电台发射的信号，经解调得到基准站的载波相位观测量。流动站的GPS接收机再利用OTF技术由基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量来求解整周模糊度，最后求出厘米级精度流动站的位置。并随时将实测精度与预设精度指标比较，一旦实测精度达到预设精度，实施记录，本站测量结束。可见这种测量方法的关键是求解起始的整周模糊度即初始化，并能始终保持。因此RTK测量除要求有足够数量的卫星和卫星具有较好的几何分布外，还要求基准站与流动站间的数据通讯必须良好。

三、GPSRTK技术应用现状

1.与静态GPS的比较。

现今静态GPS越来越多地应用于高精度控制网的建立方面，采用相位差分可以达到厘米甚至毫米级精度，然而众所周知，静态定位由于数据处理滞后，所以无法实时解算出定位结果，也就无法对观测数据进行实时检核，在实际工作中可能需要返工来重测由于粗差造成的不合格观测成果。解决这一问题的主要方法就是延长观测时间来保证测量数据的可靠性，这样一来就降低了静态GPS测量的工作效率。而动态RTK通过实时处理即能达到厘米级精度，用户可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，根据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少冗余观测，提高工作效率。

2.与常规测量方法的比较。

（1）操作简便，数据处理能力强。常规的水准仪、经纬仪进行测量时，都要用笔进行现场的记录，并进行数据的限差计算。RTK测量只要事先设定限差就可以对数据自动的进行取舍和记录。测量结果可以直接导入计算机，不需人工输入。

（2）作业效率高，使用人员少。常规的水准仪、经纬仪和全 站仪等测量仪器，在进行测量时均需要经常地搬站，而且完成一项任务通常需要3、4个人一起工作。GPSRTK技术在一般情况下，仅需一人操作，几秒钟就可取得坐标值。在平坦地区，一次可测完半径为3.5～7km的测区范围。在山区时，可加设中转站，降低了搬站次数，提高了工作效率。

（3）与传统测量比较，作业条件要求减少。传统的常规测量 需要观测点间通视，并且还要在白天等有利的观测条件时观测等；而RTK受通视条件、能见度、气候、季节等因素影响和限制小，适于全天候作业等。

（4）作业自动化、集成化程度高、适用范围广。常规测量仪器只能在某种工程中适用，而RTK以其独有的特点，在地形测绘、工程放样等方面均可独立完成。

（5）定位精度高，数据可靠，没有误差积累。常规测量方法的作业中，路线往往都是连续的，误差很容易一站一站的积累下去。RTK测量的是独立的点位，测量点之间不存在联系，因此误差不会积累。常规测量中人的操作占主导地位，难免会出现较大的偏差。而RTK测量是自动进行的，过程中不需人为的读数等操作，所以测量数据比较稳定和可靠。

四、GPSRTK技术存在的不足

（1）需要多块大容量存电电池、电瓶才能保证连续作业，在电力供应缺乏或偏远作业区受到限制。

（2）RTK作业模式要求高程的转换必须精确，但我国现有的高程异常图在有些地区，尤其是山区，存在较大误差，这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得相当困难，精度也不均匀。所以测量设施一定要尽量的完备，比如采用简易支架固定对中杆等，在量取天线高时也要做到尽量的准确。

（3）RTK的平面精度已经能够满足较高的要求，然而其高 程测量精度还是不能满足高精度的测量需要。当我们要做精度比较高、任务量大的测量任务时，我们可以考虑同时采用RTK和水准仪作业，在进行RTK定位的同时，采用水准测量获取高程成果。endprint