RTK技术在加蓬FM控制测量中的应用

【摘要】本文介绍了GPS技术在加蓬FM项目中的应用，同时顾及到所用投影面的不同，成功解决了复核导线时因仪器不同造成的坐标不一致问题。

【关键词】RTK 控制测量 投影面

一.引言

RTK（Real-time kinematic）：是以载波相位观测值为依据的实时动态差分GPS技术。这是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK则能够在野外实时得到厘米级的定位精度。利用两台或两台以上GPS接收机同时接收卫星信号，其中一台作为基准站，其他作为移动站。在RTK作业模式下基准站移动站保持同时跟踪至少5颗以上卫星，基准站不断地对可见卫星进行观测，并把带有已知点位置的数据，借助电台将其发送给移动站接收机，移动站接收机将自己采集的GPS观测值数据和来自基准站的数据，组成差分观测值进行实时处理，求得三维坐标。一般作业半径有2-3公里。RTK技术受外界条件限制小，不需点间通视，无天气限制，置信度可以达到99.9%，大大减轻测量作业的劳动强度和成本，并提高作业效率，因此，在工程测量中应用极其广泛。

二.GPS-RTK在加蓬FM项目中应用

加蓬FM项目全长118.9公里，施工控制网为业主所给定的GTM坐标，GPS投影参数设置为：中央经度12度，北方向偏移500公里，东方向偏移500公里，比例参数0.9996。这样投影转换的坐标为横轴墨卡托投影的平面直角坐标，经过我们使用静态GPS复核无误。FM项目前期测量就是以此为基础，采用RTK技术对全线原地面数据进行采集，仅用四十天就将原地面数据采集完毕，为设计部门尽早出图创造了条件。

本工程中RTK基站使用功率放大器，作业半径可达10公里。使用RTK进行导线加密的流程是选取空旷且GPS天线平面15度倾角以上无大片障碍物阻挡卫星信号的地点安置一台接收机作为参考基站，对卫星进行连续观测，移动站选取测区两侧及中间共4个已知GTM控制点进行点校正，解算出基站在GTM坐标系下的平面坐标，建站后进行控制点测量。测量手簿与移动站通过蓝牙连接，根据相对定位的原理实时计算显示出移动站的三维坐标和测量精度。通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与移动站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，实时地判定解算结果是否成功（即手簿显示解值为固定解）。

三.GPS-RTK在加蓬FM项目中出现的问题及解决方法

在使用RTK做完导线加密后使用全站仪进行校核时发现，全站仪实际测量出来的长度与坐标反算计算的长度不符，导线边越长偏差值越大。

我们选取4公里左右的线路对控制点进行附合导线测量，两边各取两个GPS点做导线起讫边。但是平差后的成果全站仪现场均不能使用，放样中桩坐标显示与设计线型偏差很大。

经过分析认为，横轴墨卡托投影面与全站仪使用的投影面不是同一个投影面。GPS投影面为大地水准面，大地水准面是测绘工作中假想的包围全球的平静海洋面，与全球多年平均海水面重合，形状接近一个旋转椭球体，是地面高程的起算面。大地水准面是由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。是一个假想的、与静止海水面相重合的重力等位面，以及这个面向大陆底部的延伸面。即物体沿该面运动时，重力不做功（如水在这个面上是不会流动的）。

用该坐标反算的边长和角度也是墨卡托投影面上的水平距离和水平角。而相反在全站仪高程面上所进行的施工控制网测量， 其观测结果是在本工程建设地区所处平均高程面（即地球表面）上的直线及两直线所夹的角度。导线的平差主要是将角度误差值按边长平均分配到各個控制点上，但是两个投影面投影不同产生的边长差值，并不是误差，所以不能通过平差消除。由于施工图纸是基于墨卡托投影面的数据进行设计，为了保证施工与设计成果相吻合，就要对全站仪高程面进行投影改正。

为了计算出投影改正的参数，并保证其精度可靠，选取若干控制点，使用GPS进行静态测量，每个控制点测量2个时段。经过后处理解算出成果，这样坐标反算出来的长度D接近墨卡托投影面真实值。现场使用全站仪精测以上选取的控制点之间的距离D1，多次测量取平均值。然后D/D1的值就是两个投影面的比例参数。然后在全站仪的仪器设置里将比例参数改为该数值，即可使用。本工程计算出的比例参数为0.9997920。现场全站仪使用GPS测量成果放样中桩与RTK放样比较，偏差在2cm之内，完全符合施工需要。

四.结束语

采用RTK进行控制测量，能够实时知道定位精度，其测量结果的误差随机分布，所以各个成果间不存在误差累计的问题，实时测量的每个成果均能保持精度的一致性。但是由于RTK测量是通过地面接收设备接收卫星传递的信息，基准站与流动站通讯来确定地面点的三维坐标，接收信号的好坏对三维坐标精度影响较大。而且作业中要考虑基准站的位置设置，减少信号干扰影响，并采用脚架或者支架以防对中杆晃动大对结果造成较大偏差。GPS在本工程中的应用大大节省了测量时间，成为工程建设中不可或缺的重要设备。

参考文献

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[2]孔祥元，梅是义.控制测量学[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1996.

[3]徐绍铨.GPS测量原理及应用（第三版）[M].武汉：武汉大学出版社，2008.

[4]李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武汉大学出版社.2005

作者简介：赵群，男，1980年11月出生，大学本科学历，助理工程师。