GPS RTK技术在地形测量中的应用

2015-10-21杨成活

建筑工程技术与设计 2015年21期

杨成活

摘要：RTK 技术作为 GPS 系统中重要方式，在地形测量中有重要作用。RTK 技术不仅能控制测量提高工作效率，同时也能进行高精度定位，因此在地形测量中的应用越来越广泛。

关键词：地形测量；GPS；RTK

1 引言

差分GPS是近年来发展起来的一种新的测量方法。实时动态（Real Time Kinematic简称RTK）测量技术，也称载波相位差分技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。实时动态测量的基本思想是，在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。

实时动态定位测量系统主要由以下三部分构成：（1）卫星信号接收系统在实时动态定位测量系统中。应至少包含两台GPS接收机，分别安置在基准站和流动站上。当基准站同时为多用户服务时，应采用双频GPS接收机，其采样率与流动站采样率最高的相一致。（2）数据传输系统（数据链）。由基准站的数据发射装置与流动站数據接收装置组成，它是实现实时动态测量的关键性设备。其稳定性依赖于高频数据传输设备的可靠性与抗干扰性。为了保证足够的数据传输距离及信号强度，一般在基准站还需要附加功率放大设备。（3）软件解算系统。实时动态定位测量的软件解算系统对于保障实时动态测量结果的精确性与可靠性，具有决定性的作用。

2 RTK 技术的特点

2.1 RTK地形测量的质量及效率高

采用RTK技术进行地形测量，操作较为简单，只需要一个工作人员背着仪器到测量区域进行测量，一般在几秒的时间内就可以获取一点坐标；在一般地形地势条件下，采用RTK技术只需要进行一次设站，就可以完成半径在4km范围内的区域测量，与传统的地形测量方式相比，极大节省了作业时间。

2.2定位精度高、数据可靠

在满足RTK基本条件的情况上，可以对作业范围内进行高程精度、平面精度为厘米级的精确测量，其测量的数据可靠、快速、准确、安全。

2.3限制条件较少

传统地形测量需要保证两点之间做到光学通视，而RTK技术则需要的是电磁波通视，气候、能见度及环境对RTK技术的限制作用较小。

2.4操作便捷

RTK设备简单，容易操作，具备数据的输入、存储、处理及转换、输出等多项功能，可以快速的获取测量结果，进行地标放样，并可以与其他测量仪器及计算机进行连接通信。

2.5测绘功能强大

RTK集成化程度及自动化水平较高，具备强大的测绘功能，在各种外业测绘与内业测绘中都可以适用。在流动站安置软件控制系统，可以自动实现多种测绘，从而减少人工操作的时间，降低劳动强度，减少人为误差，确保测量数据的可靠性、精确性。

虽然RTK技术存在着众多的优势，但在实际的操作过程中，RTK技术也出现了一定的缺陷及不足之处，如受卫星状态限制、电量不足问题、初始化能力及时间问题、天空环境影响等，RTK技术的缺陷在一定程度上影响着RTK测量的稳定性与精确性。

3 RTK技术在地形测量中的应用

3.1 RTK技术在城市地形测量中的应用

在对城市规划进行测量时，先对该地区地形条件和居民人口数量进行分析，在此次基础上对该区水准面控制网实际情况进行分析，并采用 RTK 技术进行控制测量。在实施该方案时，先对传统控制测量细部测量等作业方法进行相应调整并导入 RTT 技术，对传统测量技术进行改进。通过全站仪辅助，对该地区进行测量。测量过程中是用 RTK 控制网对测区进行总体控制的，在一定程度上实现了多基点控制点联测，基准站一般控制在十千米范围内。在实际操作中会受到电磁波干扰或卫星条件限制，对不同基站进行联测后，对RTK测量精度进行检测，以实现对不同分层技术进行控制。检测时 RTK 点之间的边长符合规定，采集数据时，控制点的固定解采集超过三次，仪器能自动取平均值。在移动 RTK 流动站时，能检测到已知点和 RTK 重复点，在一定程度上证明数据采集不同时段的精度是比较可靠的。

3.2 GPS RTK与数字探测仪结合实现全自动水下地形测量

全自动数字水下地形测量系统能有效地将平面定位和水深测量有机地结合起来。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。

回声测深仪是把打在记录纸上的模拟信号，用数字化图像的方法记录、显示、存储在计算机里，事后可以随时回放和打印，这也为测深仪与GPS的接口连接创造了条件。计算机系统是将数字测深仪与GPS定位系统连接起来并组成统一整体的载体，它将GPS的定位数据与测深仪的测深数据进行匹配、取舍、计算、存储，将所测的数据输入地形图成图软件生成数字水下地形图。其流程图如图1所示。

图1 全自动数字水下地形测量系统流程图

4 RTK技术未来发展方向展望

RTK技术是数据传输技术与GPS测量技术的优化组成下发展而来的，对其技术未来发展方式的展望，需要从以下三个方面进行分析：

4.1提高定位精度

RTK技术的基础建立于GPS卫星定位系统之上，受到卫星的限制较大。提高GPS在轨卫星数量及质量，可以实现全球任何地域、任何时间都可以进行准确测量，真正实现RTK地形测量的实时、全天候作业；增加民用频道信号，提高测量精确度。

4.2加强空间资源共用

随着多种全球定位系统的出现，RTK在地形测量上也会出现空间资源共用的现象，进一步扩大RTK技术使用的范围，提高RTK测量的效率。

4.3建立永久参考站网络

建立永久参考站网络系统，取代常规大地测量控制网，实现全天候支持各种类型的GPS测量作业，优化测量精度，保证长距离数据通信可靠性及稳定性。

5 结语

RTK 技术在地形测量中的使用，有效的降低了劳动强度，提高测量效率，保证了测量结果的精确性，随着RTK在实际地形测量中应用的加深，其优势越来越明显。随着科学技术不断的发展，对地形测量要求将会更高。为了更好满足时代发展需求，还需要加大测量技术研究力度，以保证地形测量工作顺利进行.

参考文献：