GPS RTK用于图根控制的研究

摘 要：GPS RTK（Real Time Kinematic）技术是指载波相位实时动态差分GPS定位技术，它具有实时、定位精度高、操作简便等特点，被广泛地应用于地形图测绘、碎部测量等测量领域，是GPS发展的新形式，是GPS应用的重大里程碑。它的出现为各种控制测量、地形测图和工程放样等带来了曙光，极大地提高了测量工作的外业作业效率。为了扩大GPS RTK技术在测量工作中的应用范围，满足高精度的测量要求以及建立大面积的测量控制网的需要，拟通过具体的设计试验探寻出实用的测量方法来代替传统的常规测量方法，使测量工作更简便快捷。

关键词：GPS RTK；图根控制；精度分析

一、研究实例

（一）工程概况

1.工程及仪器概况

南水北调中线干线一期工程河北省高邑赞皇段（HBZTJ9-7），地形南北高差25m，渠道长度15km，共布置各类交叉建筑物26座，包括渡槽1座、排洪涵洞1座，左岸排水4座，分水口门2座，渠渠交叉2座，该区域经常有雾不便于全站仪全天候作业，因此利用GPS RTK进行实时动态放样。

南方（灵锐S-86）双频接收机4台。静态平面精度：±3mm+1ppm；静态高程精度：±5mm+1ppm；静态作用距离：优于100km；RTK平面精度：±1cm+1ppm；RTK高程精度：±2cm+1ppm；RTK作用距离优于8km。

2.平面控制网的布设

GPS控制网的基准点的精度对整个测量作业的精度造成很大的影响，渠道干线采用设计单位提供的C级GPS静态测绘点，水准等级为二级，高程系统采用国家1985高程基准，平面系统采用1954年北京坐标系统，1°分带。在C级GPS点下布设一级导线网，用四台南方S-86GPS同步进行静态测量。高程网及施工区附近的二等水准点为基准，采用符合水准测量方法，公布设了28个四等GPS点。在布网时对基准点进行了筛选，采用按边连式三角布网，采用静态方法观测方式沿渠道的方向每0.5km～1km布设一个平面控制点。为了便于施工放样，沿渠道、构筑物附近利用全站仪加密布测了四等平面控制点控，用于渠道结构边线及构筑物放样、渠道现状的数据采集及渠道中桩放线时的检核，观测方式采用RTK进行观测。

3.基准站设置及参数转换

我们按照渠道施工放样的规范要求15个GPS控制点兼作高程控制点，并通过分布均匀的已知三等水准数据进行曲面拟合法计算，得出各点的高程。以这些控制点作为GPS的基准站。对于GPS坐标参数的转换，我们使用的是南方灵锐S86型双频接收机由已知控制点求出四参数，然后在现场对这些控制点进行检核测量。

4.RTK施工应用

（1）地形图。测绘对于研究区域内的地形图绘制我们利用一台基准站，三台移动站沿渠道沿线及各个构筑物局部地形的测绘，对于一些地形低洼的地區由于GPS信号较弱我们采用全站仪与RTK相结合的方式进行局部测绘。

（2）线放样。在放样之前，首先在卡西欧5800中编好所要放样里程内的计算程序，然后在手薄中输入要放样的中线曲线要素，在手薄中自动生成线路图。在放线过程中，手薄中实时显示里程、偏距、实地高程，我们可以根据偏距在卡西欧计算器中结合设计算出所测点的设计高程，从而方便快捷指导渠道的施工。

（3）纵横断面测量。本工程包括了涵洞、渠道和倒虹吸等多个分项工程，纵、横断面测量工作量大、工期紧、精度要求高，若采用常规的地面测量方法，不仅效率低，而目很难保证测绘成果质量。本项目中采用RTK技术，按照中心桩号进行纵横断面测量的方法进行放样、收方，这样既保证了精度又节省了时间、人力物力，提高了效率。

（二）实验方法

GPS控制网的基准点的精度对整个测量作业的精度造成很大的影响，渠道干线采用设计单位提供的C级GPS静态测绘点，水准等级为二级。在C级GPS点下布设一级导线网，用四台南方S-86 GPS同步进行静态测量。高程网及施工区附近的二等水准点为基准，采用附合水准测量方法，共布设了28个四等 GPS点。在布网时对基准点进行了

筛选，采用按边连式三角布网，采用静态方法观测方式沿渠道的方向每0.5km～1km布设一个平面控制点。对于本施工区的28个GPS四等加密控制点用控制点（ⅡML153、Ⅲ201、ⅡML141）建立模型，利用南方测绘GPS数据后处理软件4.4版进行数据平差处理，用点Ⅲ211-1、Ⅲ210-1、Ⅲ209-1进行检查（结果如表3-3），坐标平差后点位精度dxmax=1.876mm，dymax=1.763mm，dsmax=2.574mm，高程值不超过±6.1mm，其精度要求完全达到RTK采点的要求。

二、结论

通过对南水北调控制点检测结果与用静态测量的坐标值相比较，最大差值Δx=1.20cm，Δy=0.94cm，Δz=2.11cm。由以上比较结果可知，RTK测得四等GPS点平面坐标与静态GPS测设的精度比较接近，完全满足施工开挖控制测量等要求。

（1）RTK与GPS静态测量的坐标值（以静态测量值为坐标真值），在平面坐标上较差较小，RTK测量精度较高，成果可靠。

（2）采集的基准点精度符合《工程施工规范》要求，且观测稳定性良好。

（3）在保证有较好的布设方案和观测条件下，RTK测得四等GPS点平面坐标与静态GPS测设的精度比较接近，完全满足施工开挖控制测量等要求。

GPS RTK技術在渠道施工测量中具有优越性，特别是对于土石方渠道开挖的作业，可方便的完成横断面复测、渠道中、边桩放样等工作，需要的人力少，定位精度高，放样速度快、控制距离长、测站间无需通视，在没有现成基准控制点或基准被破坏而造成的控制点不足的地区，或由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区能进行高精度的定位计算，综合测绘能力强，对作业条件要求不高，数据输入、处理、存储能力强，与计算机通信方便，易实现自动化作业，操作简单，容易使用。

对于渠道施工中作业量最大的边桩放样，只需采用卡西欧编程计算器编制好相关的计算程序，测量人员即可在走动中实现随机、动态的边桩放样，不用任何现场计算操作，实现施工测量的轻松放样。

参考文献：

[1]潘宝玉，李宏伟.GPS RTK技术的特点及提高成果精度的技术关键.测绘工程.2003，12（4）：46-49.

[2]罗满建，廖超明，冯一军.GPS RTK测量精度检定方法探讨.工程地球物理学报.2004（12）：31-33.

[3]张孝军，林云发.GPS RTK技术的测量精度探讨.人民长江.2005，36（10）：46-47.

作者简介：

付登臻（1995—），男，汉族，云南曲靖人，邵阳学院本科在读，专业方向：测绘工程。