浅谈GPS及RTK测量技术在控制测量中的应用

张潜　杨大爱（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局703队　伊宁 835000伊犁正信测绘工程咨询有限公司　伊宁 835000）



浅谈GPS及RTK测量技术在控制测量中的应用

张潜①杨大爱②
（①新疆维吾尔自治区有色地质勘查局703队伊宁 835000②伊犁正信测绘工程咨询有限公司伊宁 835000）

摘要本文对GPS及RTK测量技术在控制测量过程中如何选点、布网、精度控制、数据处理、网平差等进行介绍、分析。

关键词选点布网精度控制数据处理网平差

0　引言

随着现代科学技术的飞速发展，新的仪器设备日新月异，如光电测距仪、电子经纬仪、速测全站仪、GPS及RTK定位系统等不断涌现，从而进一步改变了传统的测量方法和手段，测量精度和效益都得到了很大程度的提高。全球定位系统（GPS及RTK）是伴随着现代科学技术的迅猛发展而建立起来的新一代精密卫星导航和定位系统，它不仅具有全球性、全天候、连续三维导航和定位能力，而且还具有良好的抗干扰性。下面就对GPS及RTK测量技术在物探控制测量过程中的应用加以介绍，有待同行共同探讨与研究。

1　 GPS及RTK在布网方面的优点

目前，GPS及RTK精密定位技术已经广泛地应用于经济建设和科学技术的许多领域，尤其是在控制测量方面，GPS及RTK静态测量技术有了很大的改进和改善，克服了传统测量的许多缺点，显露出了很多优点，受到大家的广泛青睐。GPS及RTK在布设控制网方面较之常规方法具有以下特点：

（1）测量精度高

GPS及RTK观测的精度要明显高于一般的常规测量手段，GPS及RTK基线向量的相对精度一般在10-5～10-9之间，这是普通测量方法很难达到的。

（2）选点灵活、不需要造标、费用低

GPS及RTK测量不要求测站间互相通视，不需要建造觇标，作业成本低，大大降低了布网费用。

（3）全天候作业

在任何时间、任何气候条件下，均可以进行GPS 及RTK观测，大大方便了测量作业，有利于按时、高效地完成控制网的布设。

（4）观测时间短

采用GPS及RTK布设一般等级的控制网时，在每个测站上的观测时间一般在1～2 h，采用快速静态定位方法，观测时间更短。

（5）观测、处理自动化

采用GPS及RTK布设控制网，观测和数据处理过程均是高度自动化的。

在石油物探测量中，由于工区范围比较小，控制点需要少，一般都采用这种方法进行控制网布设。

2　 GPS及RTK的布网方法

根据我国1992年所颁布的全球定位系统测量规范，GPS及RTK基线向量网被分成了A、B、C、D、E五个级别。对于不同级别的GPS及RTK网，精度要求不同。A级网一般为区域或国家框架网、区域动力学网；B级网为国家大地控制网或地方框架网；C级网为地方控制网和工程控制网；D级网为工程控制网；E级网为测图网。GPS及RTK网常用的布网形式有以下几种：

2.1跟踪站式

布网形式：若干台接收机长期固定安放在测站上，进行常年、不间断的观测，即一年365 d，一天24 h进行观测，很像跟踪站。

特点：由于接收机在各个站点上进行了不间断的连续观测，观测时间长、数据量大，而且在处理采用这种方式所采集的数据时，一般采用精密星历，因此，采用这种形式布设的GPS及RTK网具有很高的精度和框架基准特性。由于连续观测，一般需要建立专门的永久性建筑，观测成本很高。（一般用于AA级网的建立）。

2.2会战式

布网形式：在布设GPS及RTK网时，一次组织多台GPS及RTK接收机，集中在一段不太长的时间内，共同作业。在作业时，所有接收机在若干天的时间里分别在同一批点上进行多天、长时段的同步观测，在完成一批点的测量后，所有的接收机又迁移到另外一批点上进行相同方式的观测，直到所有的点观测完毕。

特点：采用这种方式布设的GPS及RTK网，由于各基线均进行了较长时间、多时段的同步观测，可以较好地消除SA等因素的影响，因而具有极高的尺度精度（一般用于布设A、B级网）。

2.3多基准站式

布网形式：若干台接收机在一段时间里长期固定在某几个点上进行长时间的观测，这些测站称为基准站，在基准站观测的同时，另外一些接收机则在这些基准站周围相互之间进行同步观测。

特点：采用这种方式布设的GPS及RTK网，由于各基准站间进行了较长时间的观测，因此，可以获得较高精度的定位结果，这些高精度的基线向量可以作为整个GPS及RTK网的骨架。另外，其余的进行了同步观测的接收机间除了自身间有基线向量相连外，它们与各基准站之间也存在有同步观测，因此，也有同步观测基线相连，这样可以获得更强的图形结构。

2.4同步图形扩展式

布网形式：多台接收机在不同测站上进行同步观测，在完成一个时段的同步观测后，又迁移到其他的测站上进行同步观测，每次同步观测都可以形成一个同步图形，在测量过程中，不同的同步图形间一般有若干个公共点相连，整个GPS及RTK网由这些同步图形构成。

特点：采用这种方式布设GPS及RTK网，具有扩展速度快、图形强度高，且作业方法简单的优点。是目前在GPS及RTK测量中普遍采用的一种布网形式，其观测作业方式主要有：点连式、边连式、网连式、混连式。

2.5单基准站式

布网形式：单基准站式又称星形网方式，它以一台接收机作为基准，在某个测站上连续开机观测，其余的接收机在此基准站观测期间，在其周围流动，每到一个点就进行观测，流动的接收机间一般不要求同步，这样，流动的接收机每观测一个时段，就与基准站之间测得一条同步观测基线，所有这样测得的同步基线就形成了一个以基准站为中心的星形。

特点：这种方式布网效率较高，但由于各流动站一般只与基准站之间有同步观测基线，故图形强度较弱，为提高图形强度，一般需要每个测站上至少观测两次。

3　 GPS及RTK测量成果处理与分析

（1）结果分析（网平差处理和质量评估）

对外业观测所得到的基线向量进行质量检验，并对由合格的基线向量所构建的GPS及RTK基线向量网进行平差解算，得出网中各点的坐标成果。如果需要利用GPS及RTK测定网中各点的正高或正常高，还需要进行高程拟合。

（2）技术总结

根据整个GPS及RTK网的布设及数据处理情况，进行全面的技术总结。

4　结言

通过对GPS及RTK静态测量的讨论，我们认识到在布设GPS及RTK网时除了遵循一定的设计原则外，在测量过程中采用效率指标、可靠性指标和精度指标这些定量的指标来指导工作。在测量过程中，总结出如下提高GPS及RTK网精度的方法：为了保证GPS及RTK网中各相邻点具有较高的相对精度，对网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们间的直接观测基线；为提高整个GPS及RTK网的精度，可以在全面网之上布设框架网，以框架网作为整个GPS及RTK网的骨架；在布网时，要使网中所有最小异步环的边数不大于6条；在布设GPS及RTK网时，引入高精度激光测距边，作为观测值与GPS及RTK观测值一同进行联合平差，或将它们作为起算边长；若要采用高程拟合的方法，测定网中各点的正高，则需在布网时，选定一定数量的水准点，水准点的数量尽可能多，且应在网中均匀分布，还要保证有部分点分布在网中的四周，将整个网包含在其中；为了提高GPS及RTK网的尺度精度，可增设长时间、多时段的基线向量。通过对GPS及RTK静态测量在控制测量中应用的讨论，更加深了我们对GPS及RTK静态测量的了解，在今后的物探测量工作中，发挥巨大的作用。

参考文献

［1］李青岳，陈永奇.工程测量学［M］.北京：测绘出版社，2005.6.

［2］徐绍铨，张华海，杨志强，等.GPS测量原理及应用［M］.武汉：武汉大学出版社，2008.

［3］刘大杰，施一民，过静珺，等.全球定位系统的原理与数据处理［M］.上海：同济大学出版社，2013.

［4］叶小明，凌模.RTK原理测量误差［M］.武汉:武汉大学出版社，2014.

收稿：2016-03-24

DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.03.016