关于GPS实时定位系统(RTK)在水利工程测量中的应用

李苑红

摘 要： 本文阐述GPS实时定位系统（RTK）的工作原理，以及在水利工程测中的应用，分析数据的精度，最后总结一下对GPS测量的体会。

关键词：全球定位系统；GPSRTK

Abstract : This paper describes GPS real-time positioning system (RTK) working principle, as well as in water conservancy engineering measurement , analysis of data , to summarise on the measurement of GPS.

Key word : Global Positioning System；GPSRTK

中图分类号:P228.4文献标识码：A文章编号：

1、前言

随着3S技术的发展，测绘技术有质的飞跃，特别是GPS测量技术。尤其是GPS、RTD、RTK技术已日益成熟，已经广泛应用于测绘行业的各个领域中，为了拓宽其测绘的应用领域，更好地为水利工程提高生产率，在某工程中作GPS实时定位系统（RTK）的应用探讨。

在中山市中顺大围水利工程测量中，由于测区堤段高，河流长，呈带状地形（每100米一条横断面，每条断面头以图根精度测量坐标）。图根点之多，测区通视条件一般，传统的经纬仪，全站仪做控制时，工作量非常大，所以采用GPSRTK实时定位系统做图根控制测量，每个点大约五秒钟即可，大大提高工作效率。

2．RTK 工作基本原理

GPSRTK主要依靠参考站和流动站的同步观测信息，参考站也称固定站。其传感器必须安在精确已知坐标的点位上，参考站能够将自己的已知坐标及接收到的原始数据，通过一个无线电调制解调器，一起发送给流动站。流动站也通过一个无线电调制解调器，接收参考站传送过来的信息，计算流动站的实时位置。这种测量方法所获得的基线精度为1cm+2ppm左右，完全达到图根精度。

3．GPSRTK的作业过程

在中山市中顺大围水利工程测量中，根据带状地形情况，我们采用一台

参考站，二台流动站。参考站先安置在GPSE08点上，两个流动站同时移动，如流动站1测35+700，35+60035+500……如图1。

图1

一直到GPS的无线电调制解调器作业范围边界，再将参考站移到GPSE09点上，二个流动站再测一次刚测过的点，如流动站1再测…… 35+500，35+600，35+700 ，如图2。

图2

这样同一个图根点就由不同的参考站各测一次，即同一个图根点测量记录二次，流动站由参考站GPSE08传送数据并记录一次，再由参考站GPSE09传送数据并记录一次。二次测量，取其平均值，使测量点位精度大大提高。

四．数据分析

参考站GPSE08部分观测数据：

# 参 考 站#

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参考: GPSE08

WGS84 坐标:

X:-2332008.728 m纬度:22 38 11.33924 ?

Y: 5408387.019 m经度: 113 19 29.71761 ?

Z: 2439617.321 m高程:10.000 m

平面坐标:

东:430602.142 m高度读数:1.500 m

北:2504491.087 m天线偏差:0.000 m

高程:0.000 m

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#基 线 #

######################################################################

流动站:35+500 日期 / 时间: 02-08-29 06:27:45 PM

坐标质量: 0.016 m

平面坐标:中误差 基线分量:

东:431282.035 m0.008 m 东差:679.892 m

北:2504496.270 m0.008 m 北差: 5.183 m

orth. Hgt:-0.034 m0.024 m dHeight:-0.034 m

斜距:679.912 m0.008 m

高度读数:1.739 m天线偏差:0.000 m----------------------------------------------------------------------

流动站:35+600 日期 / 时间: 02-08-29 06:30:04 PM

坐标质量: 0.017 m

平面坐标:中误差 基线分量:

东:431379.634 m0.003 m 东差:777.491 m

北:2504482.494 m0.003 m 北差:-8.593 m

orth. Hgt:-0.023 m0.010 m dHeight:-0.023 m

斜距:777.539 m0.003 m

高度读数:1.739 m天线偏差:0.000 m

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流动站:35+700 日期 / 时间: 02-08-29 06:31:56 PM

坐标质量: 0.019 m

平面坐标:中误差 基线分量:

东:431477.814 m0.005 m 东差:875.671 m

北:2504463.974 m0.004 m 北差: -27.113 m

orth. Hgt:-0.286 m0.012 m dHeight:-0.286 m

斜距:876.091 m0.005 m

高度读数:1.739 m天线偏差:0.000 m

参考站GPSE09部分观测数据：

# 参 考 站#

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参考: GPSE09

WGS84 坐标:

X:-2332228.638 m纬度:22 38 12.37449 ?

Y: 5408278.845 m经度: 113 19 38.28970 ?

Z: 2439646.713 m高程:10.000 m

平面坐标:

东:430847.076 m高度读数:1.500 m

北:2504521.826 m天线偏差:0.000 m

高程:0.000 m

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# 基线 #

######################################################################

流动站:35+700 日期 / 时间: 02-08-30 03:34:30 PM

坐标质量: 0.017 m

平面坐标:中误差 基线分量:

东:431477.817 m0.004 m 东差:630.742 m

北:2504463.976 m0.003 m 北差: -57.850 m

orth. Hgt:-0.229 m0.011 m dHeight:-0.229 m

斜距:633.389 m0.004 m

高度读数:1.739 m天线偏差:0.000 m

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流动站:35+600 日期 / 时间: 02-08-30 03:36:02 PM

坐标质量: 0.018 m

平面坐标:中误差 基线分量:

东:431379.648 m0.004 m 东差:532.573 m

北:2504482.483 m0.004 m 北差: -39.344 m

orth. Hgt: 0.024 m0.012 m dHeight: 0.024 m

斜距:534.024 m0.004 m

高度读数:1.739 m天线偏差:0.000 m

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流动站:35+500 日期 / 时间: 02-08-30 03:37:27 PM

坐标质量: 0.018 m

平面坐标:中误差 基线分量:

东:431282.050 m0.004 m 东差:434.974 m

北:2504496.281 m0.004 m 北差: -25.546 m

orth. Hgt:-0.012 m0.013 m dHeight:-0.012 m

斜距:435.724 m0.004 m

高度读数:1.739 m天线偏差:0.000 m

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同一桩位由不同参考站测量获得的RTK结果较差：

从结果来看，RTK测量的点位精度在10< f ≤30之间占有绝对的比例，符合规范要求，可以达到厘米级精度，且各点位之间不存在误差累积，完全可以进行I级导线以下的控制测量, 碎部测量，数字化成图，地质钻探放样, 导航系统等方面的测量工作。

五．结论

GPSRTK作为一种测量手段，已经被测量界广为接受，其具有以下优点：

作业效率高 在一般地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完5KM半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，仅需一人操作，每个放样点只需要停留1~2S，就可以完成作业。若用其进行地形测量，每小组每天可以完成0.8~1.5KM2的地形图测绘，其精度和效率是常规测量无法比拟的。

定位精度高，没有误差积累只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级，且不存在误差积累。

全天候作业RTK技术不要求两点间满足光学通视，只需要满足“电磁波通视和对空通视的要求”，因此，和传统测量相比，RTK技术作业受限因素少，几乎可以全天候作业。

RTK作业自动化、集成化程度高RTK可胜任各种测绘外业。流动站配备高效手持操作手簿，内置专业软件可自动实现多种测绘功能，减少人为误差，保证了作业精度。

因此，在图根点密集，数量较多，测区建物或林区多，通视条件差，应用RTK做控制时占绝对的优势，真正实现“走到哪里测到哪里”，大大减轻测量人员的体力劳动，而且测量数据无需后处理。

参考文献：

[1]邬晓光，黄北新，丁锐. GPS RTK 技术在城市测量中的应用[J].城市勘测.2004,1:46-48

[2]江金霞，江丽钧. GPS–RTK 在测量中的应用[J].华东地质学院学报.2003，4（6：394-396）

[3]康红星. GPS-RTK 技术在城市控制测量中的应用[J].工程设计与建设.2004,1(36):33-36.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。