GPS—RTK技术在山区测量中的合理运用探讨

郎卫忠 李智宽

摘 要：文章结合工作实践，简要地阐述了GPS-RTK技术的应用原理，从而就GPS-RTK技术在山区测量中的合理运用进行了探讨与分析，仅供参考。

关键词：GPS-RTK技术；山区测量；应用原理；实例分析

山区的地形高低起伏、高差大，尤其是南方地区，雨水丰富，雾气大，植被茂密，通视条件差，这给测量工作带来较大的难度。若使用全站仪器搭配极坐标法测量，就会面临不通视和频繁建立观测点的情况，这样不仅降低了工作效率，而且对测量的数值产生了极大的误差。而GPS-RTK测量系统的测量精度，要远远高于传统的全站仪，不仅大大提高了工作效率，还具有实时性强、快捷精度高和自动化程度高等特点，最重要的是它不受天气的影响，可以全天候进行测量工作。因此在山区项目测量和放线中得到了广泛的应用。

1 GPS-RTK技术的应用原理

RTK通过以载波相位观测量为根据，并配合GPS的实施分差为基础的测量技术。其原理在基站上进行设置接受器，并对范围所侦测到的卫星进行搜索，然后对所发现卫星进行联合的观测并实施发送给测量者。测量者在接收机上接受卫星信号和无线电信号。然后根据相应的定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算。显示出测量者建站观测的质量和解算成果。GPS-RTK测量系统主要由GPS 接收机、数据传送设备、软件处理系统三大部分组成。

2 GPS-RTK技术在山区测量中的应用

2.1 作业流程

首先，通过对所测区域的控制点坐标进行计算，并行成所测区域的控制点资料，通常包括控制点坐标系的等级、中央子午线以及坐标系的选用。最后判定控制点的地形和环境是否适合建立动态GPS基站。

2.2 测区布置及参数设置

在进行实施放样测量的过程中，要对整个測量区域进行合理划分，一般情况下，会将区域分成多个小块。而且使这些小区域的控制点进行最为均匀的分部，同时根据设置的相应系统参数和根据定义要求，进行数据保存位置、坐标系统、天线类型、卫星高度等数据的分析。

2.3 基准站的选定

在测控区的控制点设定时要躲避高压线，尤其在大型电视塔和电台附近要选择地势宽广、地面广阔的位置，而且在基准站的附近要防止人畜靠近，以达到保证测量精度的目的。

2.4 流动站的测量

要随时更新卫星预报，在测量时要选择天气较好的观测时间，而且要正确设置设备位置。要在流动站的配置机中输入坐标、天线高、测站名等参数。当移动站接受到足够的卫星后，就能开始解算整周模糊度。

2.5 地形测量

GPS-RTK技术在地形测量的中的应用，可以大大提高工作效率和测量精度。例如，某公路工程，按照1：500地形图进行补测作业，测量区域地形复杂，且通视条件差。在进行工程测量时，如果采用传统的测量方法，在短时间内难以完成测图作业，为此，在测量作业中，为了节约施工时间，减少测量难度，提高测量效率，决定使用GPS-RTK技术。工程测量作业人员安排如下：测量人员3人，基准站1人，流动站设置2人；结果在5天时间内顺利完成了测量区域1：500地形图的测量工作。总之，通过RTK技术在该工程测量过程中的应用，对一些路线控制桩进行检测，同时记录了测量精度，该项目的测量精度见表1。

表1中可以看出，较差是指RTK实测平面与定测控制桩平面，RTK高程成果与定测高程成果之间的较差。由此可见，在该工程测量中使用GPS-RTK技术具有较好的精度，实现了1：500地形图测图作业的测量目标。

2.6 勘探线剖面测量

在GPS测量中，目前只有GPS-RTK准确的完成勘探线剖面测量。以为 GPS-RTK的线型放样功能可以保证测量质量，使观测点不发生偏移，保证设计剖面线的精确度。另外在进行高层观测中，静态观测不能直接确定剖面线，导致手持高程的测量不准确。

3 实例分析

3.1 工程概况

某山区公路，起点里程 K1834+095.186m，线路全长25km，一共有桥梁6座、隧道1座（分离式隧道）。本工程采用RTK定位测量技术，即加快了测量工作，又减小了劳动强度。

3.2 平面控制网的建立

根据测区范围，用GPS静态测量方法建立测区控制网，选用 I08-2、I09-1、I17-1、I025、I025-1、I032作为起算坐标，设计线路左右两侧布设29个加密控制点，相邻点间距 500m左右，并与国家点联测，求出各控制点平面坐标，同时需考虑投影变形。公路工程在纵向有时可达到几百km，在横向上却一般只有几十m，跨越范围广，线路走向、地形情况千差万别，长度变形各不相同，因此必须采取相应的措施消弱长度变形。

3.3 高程控制测量

GPS测得的大地高属于WGS-84系统，因此必须采用高程拟合方法来求得正常高。而高程拟合的精度高低取决于参与拟合的水准点的个数及分布的均匀程度。

3.4 坐标转换参数的确定

使用的仪器为南方灵锐S86型GPS双频接收机，利用各个控制点的大地经纬度和测算的当地坐标，在内业中计算得到坐标转换参数，直接将参数输入测量控制器。实践证明，这种方法计算得到的参数准确、浪费时间较少。得到参数后，在现场核查测量控制点。将GPS静态观测成果与RTK 观测成果进行对比（对比结果如表1）。从表可知，RTK 定位成果能满足公路工程中地形图测量工作的精度要求。

3.5 选择作业时段

根据卫星可见预报和天气预报选择最佳观测时段，卫星的几何分越好，定位精度就越高，根据预测结果合理安排工作计划。

3.6 外业数据采集

对于开阔地段的公路，直接采用 RTK 进行全数字野外数据采集，实地绘制地形草图； 对于树木较多或房屋密集的村庄等，采用RTK给定图根点位，利用全站仪采集地形地物等特征点，实地绘制草图。

4 结语

总之，GPS-RTK技术在山区测量中，由于测量设备防雷、防水，所以可以在全天候的情况下进行施工，尤其在山区测量中经常会发生不通视的情况，而GPS-RTK技术在测量中可以有效解决这一难题，它通过卫星进行数据处理，有效地解决了测量中存在的问题，所以说GPS-RTK测量技术的应用为山区测量带来了极大方便，因此GPS-RTK技术在山区的应用越来越广泛。

参考文献

[1]何建明.GPS 在地质勘探中的应用[J].中国新技术新产品，2010（01）.

[2]李震章，代洪君.工程测量中GPS测量技术的优、缺点[J].中国新技术新产品，2010（01） .