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工程测绘中GPSRTK测绘技术的运用阐述

发表时间：2021/6/17 来源：《基层建设》2021年第6期作者：兰杰

[导读] 摘要：为了探讨GPS-RTK测量技术在工程测绘中的应用的可靠性，以上海市浦东新区海滨路新建工程为该技术的应用研究案例，围绕GPS-RTK测量技术进行了深入研究。

        山东省煤田地质局第四勘探队潍坊 261200
        摘要：为了探讨GPS-RTK测量技术在工程测绘中的应用的可靠性，以上海市浦东新区海滨路新建工程为该技术的应用研究案例，围绕GPS-RTK测量技术进行了深入研究。对该工程中的GPS-RTK测量技术进行应用分析，探讨其构成及原理，并在海滨路工程实际公路地形图测绘中进行验证，提出有助提高该技术精度的有效措施。该次测量，外业中使用的测量仪器以及操作方法全部符合标准，内业所得数据结果符合相关的测量规范，测量数据精度控制在标准值之内，满足规范要求，得出GPS-RTK测量技术可以被应用在工程测绘中。
        关键词：公路工程；地形图测绘；GPS-RTK
        1.GPS控制网技术
        传统的测量方式，在建立方位测量点时，需要点与点之间通视，而GPS定位技术的应用中，则不要求控制点与点之间的可视。公路工程线路长、面积广，在对地形测绘中，显然GPS控制网技术要比传统测量要更加灵活适用。GPS控制网的布设方式多样，包含点连、边连、网连、边点混连、三角锁形、导线网形及星型布设等。其中的三角锁型几何强度、可靠性及精度都比较高，在公路中应用的比较多。GPS控制网的精度依赖于非同步独立观测的边构成闭合环或复合线路，以此构成GPS基准网，从而达到预期的测量目标。
        2.GPS-RTK构成及其原理
        2.1 GPS-RTK基本构成
        GPS-RTK系统主要由3部分构成：基站、流动站及通信系统。基站又包括了GPS接收机、GPS天线、电源、控制器及无线电通信发射设备等；流动站包括无线电通信接收设备、电源、控制器、GPS天线及接收机等设备。
        2.2 GPS-RTK工作原理
        GPS-RTK技术系统具有绝对定位、相对定位以及差分定位3种定位模式，而在公路的地形测量设计中相对定位原理被应用得更多，所以接下来对GPS-RTK相对定位技术的工作原理进行阐述。
        2.2.1 GPS信号接收
        系统中的基准站以及流动站都会通过GPS接收机或者是无线电通信接收设备接收到GPS所传输的信号数据。基准站接收GPS信号以及基准站参数，然后通过电台发射出所观测到的坐标及高程数据到流动站。流动站同样也会接收流动站参数以及GPS信号。
        2.2.2 参数转换
        流动站接收到基准站传来的坐标和高程数据，以及自身接收的数据，系统将会对两站之间的实时基线进行解算，然后求出流动站的实时坐标数据，转换参数，最后进行坐标数据的转换形成流动站格网坐标。
        2.2.3 用户端接收
        系统中的无线电传输设备会将测得的坐标数据传送给用户端，并且能够通过用户端的内置组件接收GPS数据，对数据进行实时的修正处理之后，将会计算出精度非常高的三维坐标，从而建立起GPS基准网，准确地对公路的地形图实施测量和设计。
        3.GPS-RTK技术的特点
        GPS-RTK技术与传统的测绘技术相比较，具有非常明显的优势，一方面，GPS-RTK技术不仅测量定位准确，数据结果准确同时误差率较低，所以通过GPS定位的应用，能够极大提高测绘工程质量，另外，在GPS与RTK技术相结合的过程中，能够将数据采集和数据传输，以及数据处理实现全程自动化，有效地减少了测绘人员的工程量，并且能够减少人为因素导致的测绘结果存在的误差，同时，利用GPS-RTK技术能够针对人员无法涉及到的区域进行全面的测量，从而减轻测绘人员的工作负担，避免发生安全隐患，应用GPS-RTK技术的过程中，很容易受到卫星环境等因素的影响，所以必须要加强对于这些干扰因素的管理。在应用GPS测绘技术对工程进行测量的过程中，可以通过以下三点，了解其精准度。第一，GPS定位系统在定位的过程中，主要依靠空间的卫星群，在定位的过程中其在能够连接多个测量卫星，完成数据收集。

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随着科技的不断发展，用于测量的卫星数量不断增加，在使用GPS定位系统进行数据收集的过程中，能够连接多个系统，提高了数据的准确性。第二，在使用GPS测绘技术的过程中，由于其本身具有一定的精准性，在对数据进行测量的过程中，其存在的误差都保持在毫米之内，应用GPS测绘技术对工程进行测量时，其能够发挥自身的特性，保持毫米之内的误差。第三，由于GPS定位系统能够对位置进行实时定位，在使用其进行工程测量工作时，能够对动态的数据进行实时检测，保障了数据的准确性。通过以上三个方面对GPS测绘技术精准度方面进行讨论，了解到在使用GPS测绘技术对工程进行测量的过程中，能够保障工程的准确性。
        4.GPS-RTK技术在工程测量中的应用方法
        4.1常规静态测量
        常规静态测量方法主要通过两台或者两台以上的GPS接收机进行观察与测量，通过在一条或者多条基线上的两端进行同步观测。并且保证每个时间观测的数量都能够在0.5h以上。这种测量方法能够获得更高的定位精度，并且促进仪器标进度以上。常规静态测量发通常在比较大的范围内控制网络，也能够进行长距离检校基线以及高度精度工程控制网络体系。
        4.2快速静态测量
        快速静态测量的方式就是在一个已知的控制点上放置一台静态的GPS作为接收机的基准站，每一个监测站的数量都能够与移动接收机需要测量的测站进行结合。快速静态测量的方法主要在小范围空间内进行应用，例如，工程测量、地籍测量等。通过这种快速测量的方法，能够保证测量的时间内同时有5颗以上的定位卫星，移动接收机与基站之间的距离应该在10km的范围内。
        4.3准动态测量
        准动态测量就是通过已知的控制点放置的基准站，通过跟踪可连续使用的定位卫星。当移动卫星初始化之后，开始针对需要测量的测站进行检测。并且每一个测量点都必须测量多个历元。这样的方法与快速静态测量方式有很多方面的区别。例如，测量时间要求有较大区别，并且移动站的移动过程中也不能失锁，必须在已知点或者其他的方面进行初始化操作。通过准动态测量的方法，能够用于工程定位、碎部测量、剖米娜测量以及路线测量等方式。在使用准动态测量的过程中，必须要保证基准站内部的GPS静态接收机同时拥有5颗以上的卫星进行连续运动，并且移动接收机与基站之间的距离也在10km之内[3]。此外，通过连续动态测量系统，也能够准动态测量的方式，连续动态测量的方式就在同样的控制点上防止静态GPS的接收机作为基准站，这样可以进行连续跟踪定位。移动接收机在初始化之后会进入连续运动的状态，并且根据指示的时间自动进行数据记录。这样的方法也常常运用在精准测量目标移动轨迹之中，例如测量中心航线以及航道等。
        4.4实时动态测量
        通过高精度实时动态检测的方式就是实时动态测量，这种方法通过在已知控制点上放置静态的GPS基准接收站进行连接，保证卫星定位系统能够连续跟踪。通过数据链连接移动接收机发送数据，移动接收机开始接受基准站的数据，并且利用电脑进行处理，这样能够实时获得移动接收机的精准度位置。GPS也被称作是实时差分测量法，该方法能够将精度提高到亚米级。通过这种方式，能够将数据传输移动到接收机中，保证移动接收机获得RTCM数据之后自动进行运算，并且差分改正获得坐标，RTK则是以载波相位测量为根据的实时GPS测量，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。RTK的工作方法与DGPS相似，它是基准站直接将测量数据发送到移动接收机，移动接收机再采用更先进的掌上电脑数据处理软件进行处理，从而得到精度比DGPS高得多的实时测量坐标。RTK的精度一般在2cm左右。
        结语
        通过本文对于测绘工程中GPS-RTK技术的特点进行全面的分析，能够更加有效地促进测绘工程的质量，同时也可以在实际的测绘工程中进行广泛的应用，帮助相关技术人员提高测绘的效率和水平。同时也必须针对GPS-RTK技术的影响因素进行处理，保证测绘工程的真实准确。
        参考文献：
        [1]刘军.测绘工程中GPSRTK技术的应用实践及细节问题研究[J].科技风，2018（7）：123-124.
        [2]刘家兴.测绘工程中GPSRTK技术的应用实践及细节问题研究[J].价值工程，2017，36（34）：166-167.
        [3]许亮.GPS-RTK技术在土地整理测绘工程测量中的具体应用[J].民营科技，2017（9）：2