试析GPS-RTK技术在建筑工程测量中的应用及其技术要点

发表时间:2021/6/4   来源:《工程建设标准化》2021年第2期   作者:钱斌
[导读] 我国的科技技术在高速发展的过程中,其中全球定位系统,
        钱斌
        湖州市南浔创业测绘与土地规划院股份有限公司,浙江 湖州 313009
        摘要:我国的科技技术在高速发展的过程中,其中全球定位系统,即GPS技术也得到了高速的发展,另外,RTK这种测量技术也经过广泛的使用后越来越成熟,这种测量技术在测绘中也得到了发展,这种技术可以在野外进行实时得到厘米范围的精度测量。而GPS-RTK结合的技术不仅仅可以得到较高的定位精确度,还可以提高工程测量过程中的工作效率,大大减少相关工作人员的作业强度和在户外的劳动时间。而且随着如今社会的发展,这种技术的应用越来越广泛,GPS-RTK技术在工程测量领域中有着广阔的应用前景。
        关键词:GPS-RTK技术;工程测量;应用
        1 分析RTK的基本原理
        GPS-RTK技术是一种实时动态定位技术,能够实时地将指定坐标中的三位定位结果提供给测站点;并且,GPS-RTK技术能够满足测站点相关人员高精度测量的要求。GPS-RTK技术是一种基于载波相位观测值的技术,实时动态载波相位差分GPS系统是由以下几个部分组成,即基站、数据通讯链流动站以及支持动态差分的软件系统。基准站接收机需要设置在已知点或者未知点上,它可以连续接收到GPS卫星信号。基准站接收机可以将测站点发出的坐标、所观测的数值、卫星跟踪状态以及接收机的工作状态等传输到数据通讯链,而流动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时还可以接收相关数据通讯链。通过差分处理求解载波相位整周模糊度来推算出基准站与流动站之间的坐标值,然后再通过坐标转换就可以得到流动站每一个测点的坐标值。GPS-RTK技术中最关键的两种技术是:数据处理技术以及数据传输技术,这种技术需要将基准站的接收机相关数据传输给流动站接收机。另外,基准站一般架设在已知点上,并且设置地点周围不得有高大障碍物;同时,基准站的架设还需要远离电磁信号以及大面积水域。
        2  RTK测量的优点及缺点
        2.1 优点
        (1)自动化程度高,操作简单,只要能满足RTK数据采集的基本工作条件,则不需要频繁的搬站,不需要浪费太多的时间;(2)工作效率高,一般都采用一基多移(即一个基准站挂多个移动站)方式,移动站只需单人作业,无需耗费太多的人力成本;(3)无需做图根控制,无需考虑控制点间通视,直接利用控制点进行纠正检查后方可进行数据采集,所采集的碎部点无误差累积,点位精度高,图面精度均匀。
        2.2 缺点
        但是,RTK测量也不是所向披靡、无所不能,有时候只能让测绘工作人员束手无策。(1)受电台传播距离影响较大,如果是用CORS,则必须有正常的连续运行参考站,且网络正常;(2)受地形情况限制较明显,在沟壑较深的测区,树木高大密集区,竹林区,高密建筑区经常会出现无固定解甚至失锁的情形,导致无法正常作业;(3)受天气影响较显著,在多云、风大、雷雨天气,卫星信号强度受到影响,直接降低测量精度,甚至还很危险;(4)受大气层、卫星分布等因素的干扰;(5)在困难测区,难以选择合理的基准站位置。
        3  RTK的关键技术
        通过我国测量领域当中的RTK技术的应用情况来进行分析,其RTK的应用关键技术就是数据传输技术和数据处理技术,这两个技术很好的将其测量环节当中我们所追求的功能因素很好的进行解决,可以实时快速的将我们所需要的相关测量数据进行传输,但是,数据快速收集处理的同时,也造成了其所使用的流动站接收机的工作压力较大,目前我国大多数测量领域当中所使用的接收机都处于9600以上的波特率,不过,以我国当下的无线电技术来说,已经不算是很难的要求和标准,因此,其RTK技术在我国的测量领域当中有着相当广泛的应用前景和价值。
        目前来说,其RTK在我国的测量领域当中已经相应的有了一段时间的应用时限,因此,其RTK技术也在不断的发展和进步,时至今日,其RTK技术已经从1+1到1+2发展到了广域差分系统WADGPS,同时相伴随着技术进步的同时,其RTK技术的应用优势和特点也有了长足进步,其测量效率和质量相较于开始的应用情况有了明显的变化,而且其相关的设备和仪器精度也更加简洁和质量高。


        4  GPS-RTK测量技术在建筑测量工程中的应用
        4.1 控制测量
        如今,GPS-RTK已被广泛用于建立各种级别和用途的GPS控制网络。与传统测量技术相比,GPS在布设控制网时,测量精度很高。创建点不需要额外的时间,自动化程度也很高。
        (1)GPS控制测量的现场工作
        因为GPS观测主要基于接收用于定位测量的卫星信号,一般不需要和观测站互相通视。根据控制测量,精度等方面的要求,在全面了解测量区域范围,地理条件以及现有控制点的准确性和分布的条件下,完成GPS点选择和布局。在具体的GPS定位选择工作中,需要注意以下问题:观测站应选择视野较宽的区域,视场中障碍物的高度角不应超过15度;附近不应有强烈反射卫星信号的物体(如大型建筑物等;观测站200米范围内不应有强电磁干扰源(如电视台,广播电台,微波站等),以避免GPS信号的干扰。
        (2)GPS现场观测和数据处理
        GPS观测与传统测量技术之间存在很大差异。在GPS控制网络操作中,观察的具体步骤如下:首先,放置天线。天线安装在三脚架上,水平并居中;第二是开机观测,并做好观测记录。GPS有两种记录形式,分别为GPS接收机自动记录并存储,二是GPS测量手簿存储。 GPS数据处理过程较为复杂,处理方式非常多,自动化程度高,可以分成如下几步,数据采集、数据传输、预处理、基线解算等几部分。
        4.2 数据收集
        在建立控制网络之后,可以根据获得的控制点结果完成地形测量,并收集流量站在测量点的流量。外部无线电台与基站的覆盖范围可达10km。在测量原理的条件下,只要流动站处于参考站的辐射范围内,就可以获得可靠的信息并且测量精度高。为了提高测量精度,应在正式测量前校准流动站,确保三维精度测量达到厘米级,RTK根控制可在误差范围内完成。在测量过程中,必须要保证输入转换参数的准确性,点位布设要合理,并控制好几何强度。然后就可以依据测量区域地形特征进行测量。RTK测量精度高,受地形影响小,效率高,成本低。
        4.3 数字地形图测量
        使用GPS-RTK映射,与传统的映射方法相比,所需的控制点数量很少,有效地弥补了传统测量和控制的缺点。只需要获取采集点的坐标数据并将其导入相应的数字软件,就可以生成所需的地形图,并且绘图效率高,即使在比较隐蔽,环境较复杂的区域也可以直接测量。
        4.4 施工放样测量
        传统的施工放样测量是使用全站仪的方法。其必要条件是点间需要通视,受地形地物影响大,效率低。而GPS-RTK不需要点间通视,且系统软件中就含有放样功能,能够完成点、直线等的测量。仅需要将预先设计的各种元素(例如点和线)输入到手册中,就可以自动生成放样点。同时,还能够将里程、偏移距离等各项数据显示出来。
        结语
        综上所述,GPS-RTK技术在控制测量中的应用,和传统测量技术相比具有更多优势,比如可节约成本、提高测量工作的精确度和工作效率等。本文提出将RTK技术应用在城市勘测测量控制中,通过图根控制测量,设置多个基准站选择合适的测量时间,且要求图根控制点点位满足GPS观测要求可实现精确的城市测量控制,再经过测量结果对比分析处理后可有效提高控制测量结果的准确性和可靠性,同时还能提高工作效率、降低工作难度、降低测量成本等。将GPS-RTK技术替代常规性测量控制技术,可推动测量控制技术和测绘行业的发展与测量技术的创新。
        参考文献
        [1]詹胜斌,余柳.水利工程测绘中GPS-RTK测量技术应用[J].新商务周刊,2019,(17):179-180.
        [2]刘杰.GPS-RTK测量技术在测量工程中的应用[J].房地产导刊,2019,(23):255.
        [3]吴壮平.GPS-RTK技术在松涛灌区水利工程测量中的运用[J].砖瓦世界,2019,(16):270.
        [4]刘高.GPS-RTK技术在市政工程测量中的运用分析[J].科学与财富,2019,(19):360.
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