GNSS RTK在测绘测量中的技术应用研究

文述生 王江林 李宁 闫少霞

摘 要：作者对GNSS RTK测量技术的概念及其实际应用进行详尽分析与研究，并对GNSS RTK在测绘测量中的精度估计进行了具体阐述，旨在为未来GNSS RTK技术在我国测绘测量领域中得到更好地推广与应用。

关键词：GNSS RTK；测绘测量；推广；技术应用

中图分类号：TB22 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）25-0011-04

Abstract： The concept and practice of GNSS RTK are analyzed and studied in detail， and the precision estimation of GNSS RTK in surveying and mapping is described in detail. The purpose of this paper is to promote and apply GNSS RTK technology in the field of surveying and mapping in our country in the future.

Keywords： GNSS RTK； surveying and mapping； promotion； application of technology

引言

在社会经济持续发展的促进下，GNSS RTK技术早已在相关领域得到了较为广泛的推广与应用。GNSS RTK技术是一种动态测量技术，它主要由GNSS全球定位系统以及数据的传送技术两部分组成。GNSS全球定位系统是GNSS RTK技术系统的主要组成部分，它的工作原理是利用卫星完成导航定位的相关操作，定位完成后通过无线传输将所测数据信息发送至观测站，最后系统再对相关数据资料进行处理与计算，得到精确坐标。

GNSS RTK技术在我国已有几十年的发展历史，技术系统已逐渐得到完善与成熟，并在各种测量工程中获得发展契机。GNSS RTK技术具有精度高、效率高、实用性强以及操作便捷等优良特性，因此获得了许多测量人员的支持与喜爱。任何一个系统都是由各个分支或单元格所组成，GNSS RTK技术也不例外，该项技术由两个核心部分构成，它们分别是基准站部分和核心站部分，GNSS RTK技术则是通过在这两站点上放置GNSS RTK接收机来完成测量工作，显而易见，基准站与核心站的主要功能是实现测量数据信息的有效传递。通常在野外进行实地测量时，GNSS RTK技术的定位精度能达到厘米级，该种程度的定位精度是由于技术系统采用了载波相位动态实时差分析方法，从而实现GNSS RTK技术的实时动态相对定位，此种高精度的测量手段对GNSS RTK技术应用而言意义非凡，并广泛应用至地形勘测、建筑设计等工程。由上文可知，GNSS RTK技术促进了控制测量的持续发展，极大程度的提高了测绘测量的工作效率与质量。

1 GNSS RTK技术

随着大数据时代的悄然而至，GNSS技术在我国很多领域已得到了较为广泛的应用与发展。尤其是在测绘测量工程中，GNSS技术的优良特性更是得到了广泛推广。在社会经济发展的不断促进下，GNSS技术逐渐完善及成熟，且由于GNSS RTK测量测绘技术兼容性强、适用范围广，因此该项技术常被应用于交通建设和地形测绘等工程。除此之外，GNSS RTK自身技術基准度高及实用性强，并且能有效缩短测量时间、节约投资成本。

GNSS RTK技术源自于美国，现阶段，定位系统种类繁多，人们可通过卫星实现对事物的准确定位，且该过程无需过多人工操作。此外，GNSS RTK技术具有定位立体性强、质量佳及效率高等特点，因此被许多测绘项目广泛应用。20世纪末，相关研究学者以GNSS技术为基础，研发出了GNSS实时动态技术（GNSS RTK技术），该技术能将测量精度控制在厘米范围内，且还能持续进行导航定位，从某种角度上看GNSS RTK技术极大地提高了测绘测量工程的经济效益。

GNSS RTK技术测量手段离不开GNSS信息收发仪器，该设备能将所监测到的卫星信号进行24小时跟踪观测，并利用无线传输设备将所测、数据信息等发送出去。此外，在陆地上的接收设备在进行GNSS信号采集时，需使用电传导仪器来收集和处理测绘信息。总而言之，GNSS RTK技术操作简单，并在保证测量结果可靠性和精确度的基础上完成各种测绘任务，并为建设项目带来可观的经济效益。GNSS RTK技术手段通过载波相位信息和数据来计算出事物的精确地理坐标。

任何测量工程都无法避免误差的产生，因此为了减少GNSS技术在测量时公共误差的产生，需进行多处、多次测量，简而言之亦就是利用一个观测站来观测两个物体、对所观测的物体进行多次观测或用多个观测站同时观测同一物体，此种多处、多次测量的测量手段能有效的减少误差产生。

收集相关资料是进行GNSS RTK技术测量前需做好的准备工作，并根据这些资料来制定合理的实施方案。除此之外，还需准备好测量设备，并根据所测区域的实际情况来选择参数坐标。通常，我们采用OTF计算法对相关的数据信息进行计算与处理，并且完成数据间的转换。当工作人员需获取相关数据时，可直接在数据库中下载资料，最后对所下载到的数据进行分析与研究，得出结论。

2 GNSS RTK在测绘测量中的应用

2.1 GNSS RTK 测量技术在公路建设工程中的应用

公路建设工程是我国交通建设的重要组成部分，随着城市化建设的不断加快，大力加强公路建设势在必行。公路纵横断面的设计需利用测绘手段对横断面处进行测量，且必须进行中桩放样操作。公路建设工程需据路况设计的坐标线路，再利用水准仪设备进行抄平工作，在此过程中还需测量线路的左侧端。通常在中桩放样中都采用全站仪设备，但由于近年来 GNSS RTK技术不断得到优化与更新，因此它在许多测绘测量项目中逐渐取代了全站仪的工作角色，进抄平工作和测量工路纵断面是公路测量的关键部分，GNSS RTK技术能在水平仪出现测量速度滞后的情况下给与实时的测量，由此便有效避免了环节脱离的现象。

2.2 GNSS RTK测量技术在铁路测量中的应用

近年来，GNSS RTK 测量技术在铁路测量中的应用日益广泛，实时勘测与定测放样是铁路测量工程的主要工作内容。地形测图需具备立体性， GNSS RTK技术通过对基准站进行相应调整与设置即可完成三维坐标计算，最后结合使用应用软件就能得到铁路立体地形测图。除此之外，目标物间的距离计算尤为重要，它亦是放样的主要工作内容，通过目标物间的数据信息进行分析与研究，得出事物地理坐标。

2.3 GNSS RTK测量技术在矿业测量当中的应用

当前，矿山开采工程亦离不开GNSS RTK测量技术，通常开采环境复杂及条件艰苦，因此矿业测量往往都会受地形影响，从而导致测量工作的进程和测量结果差强人意。由于传统矿业测量已无法满足当前市场所需，因此在矿山开采中引入GNSS RTK动态测量技术尤为必要，该项技术能有效避免了测量误差，且能在一定程度上削弱外界环境对结果产生的消极影响。

2.4 GNSS RTK测量技术在装机基础施工测量中的应用

装机基础施工通常工作量大、施工时间短、施工范围广，因此传统的测量技术无法满足对于当前装机基础施工要求，但是GNSS RTK技术能有效解决在墩桩基础中心放样的问题，且该过程无需过多人工操作。除此之外，GNSS RTK技术还可结合相关应用软件层来实现数据的采集、处理及放样。

2.5 GNSS RTK 测量技术在航迹测量中的应用

航运是我国交通运输的重要组成部分，随着社会经济的持续发展，航运技术也在随之得到有效提升。通常在传统航迹测量过程中需耗费大量人力资源和投资成本，且在河水湍急时，测量工作无法正常开展，同时还会给测量工作者的人身安全构成威胁。相较于传统测量技术， GNSS RTK技术不仅能保证数据的精准性，且还能有效节约人力资源和物力资源，使工作人员的生命财产安全得到保障。基准站能为航迹测量提供合理的测量位置，并在所测区域内还可引导工作人员完成数据信息的记录，最后再根据所得数据，完成航船的航迹线路显示。

3 GNSS RTK在测绘测量中的精度估计

介于GNSS RTK测量技术可实现快速获取基准站的地理坐标及精度指标，因此被广泛引用至各种测绘项目。但由于任何测量都存在误差，因此GNSS RTK测量技术在实际操作中仍存在一定缺陷，例如流动站支点相互独立，不具几何特征，因此测量结果往往缺乏可靠性。相关部门通常会对测量成果用GNSS静态测量法对实测边长进行比较，从而来判断测量结果是否可靠，但由于缺乏明确指标，因此无法对其精度进行判断。基于此，本章将会对GNSS RTK测量结果进行检测和精度估算。

3.1 GNSS RTK测量成果的坐标检测法精度估计

在改式定权时，式（4）中的项可采用GNSS RTK测量接收设备完成进度值的代入。

由点位较差计算处理后，再结合GNSS RTK测量技术手段，可得出单位全中误差可表示为：

同上，点位较差的权和单位区域内的权中误差i点位的表达式如下：

得到计算公式后，再将控制点位中误差的数据值代入式（3），则可求得该点位中误差的允许值。

3.2 GNSS RTK测量成果的边长检测法精度估计

在本次研究中，我们假设全站仪的两个控制点的边长为S'i，并利用GNSS RTK测量技术反算出量控制点间的周长为Si，（i=1，2…，n），较差表示为：

由上文式（5）计算后可得出各边的边长较差的相对误差为dSi/Si=1/Ni1，再由式（9）及式（10）可求得边长相对中误差为'dSi/Si=Nj2。

3.3 GNSS RTK测量及检测限差讨论

将式（7）中两控制点的点位中误差假设为相等，由此可获得以下控制网反算的极限值，并按测量规范，将这四等进行阶段划分，可求得等级网点的边长相对中误差的相关数值表（如表1 所示），再由式（6）可得以下公式：

得到上式后，再用对应等级控制网观测边长相对中误差1/N1和反算出边长中误差的极限值1/N2代入可得：

按国家相关测量规定可知，侧边网测距精度指标由上文计算公式可分别得出控制网各边长较差中误差、相对中误差等限值（如表2所示）。

4 案例分析

为检测GNSS RTK测量定位精度，现对原有控制点采用GNSS RTK技术进行检测，假设原有中误差的极限值为20mm，具体数值如表3所示，现用坐标检测法对结果进行精度检测。

表4点位较差结构都小于极限值，当0取10mm时，计算各边长的中误差（如表5所示）。

且为估算GNSS RTK测量的精度，全程测量均采用GNSS RTK技术，用相关设备测绘边长计算出相关误差（如表6所示），且亦能说明GNSS RTK测量精度高、质量佳。

5 结束语

随着我国社会经济及科学技术的持续提升，当前我国GNSS RTK测量技术的综合水平亦逐步得到成熟与完善，并经过不断的优化与革新后能更大程度的满足各种测绘项目的精度和密度要求，且其测量精度及可靠性也满足当前市场要求，简而言之，这正是GNSS RTK技术能在市场竞争日益激烈的环境中获得生存与发展契机的主要原因。GNSS RTK技术是GNSS技术的加强版，它以GNSS技术为基础，为我国土地资源的可持续性发展奠定了坚实的基础。同时，相信在网络大数据时代背景之下，GNSS RTK技术势必会得到更为广阔的发展前景。通过本文对GNSS RTK测量技术在铁路测量、矿业测量、装机基础施工测量以及航迹测量的实际应用研究不难发现，GNSS RTK技术精度高、操作简单、适用范围广等优良特性。除此之外，该项技术还能有效改善传统测量技术上所存在缺陷，从而促进了测绘工程的整体发展。

在实际测量过程中，GNSS RTK测量技术的实际应用远不止局限于本文所分析的四个方面，相信随着GNSS RTK测量技术的不断成熟与完善，该项技术将会获得更多测量人员及测绘领域的选择与支持，但除此之外，在实际测量中工作人员需具备丰富的实际操作经验及理论基础知识，这样才能促使GNSS RTK测量技术更好地服务于测量项目工程。

參考文献：

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