浅谈GPS RTK进行工程测量放样及应用

　　摘要：本文主要介绍GPS(RTK)的基本原理、系统组成、技术特点、误差来源和使用方法及操作步骤，并利用GPS(RTK)在工程测量中进行点放样、曲线放样，对测量结果进行精度分析。通过对放样点测量结果的精度分析，得出了GPS(RTK)的测量精度是可以达到工程测量放样的精度要求的结论，并且说明了GPS(RTK)具有工作效率高、定位精度高、全天候作业、数据处理能力强和操作简单易于使用等特点。通过本文的论述我们了解了如何使用GPS(RTK)进行工程测量放样，并为GPS(RTK)在工程测量放样的可行性进行了论证，拓展了GPS(RTK)在测量领域的应用范围，增强了使用GPS(RTK)的实际操作能力，为以后承担更多的测量工作奠定了基础。

　　关键词：GPS(RTK)　工程测量放样

　　Abstract: this paper mainly introduces the GPS (RTK) basic principle, components, technical features, error sources and use the methods and procedures, and use the GPS (RTK) in engineering measurement of lofting points, curve layout, the measurement accuracy of analysis. Through the measurement of lofting points the accuracy of the results analysis, obtained GPS (RTK) measurement precision is can achieve engineering measurement accuracy requirements of lofting conclusion, and shows that the GPS (RTK) with high efficiency, higher precision, all-weather work, data processing ability and operation simple is easy to use, etc. Through this paper discusses how to use the GPS we know (RTK) engineering measurement layout, and for the GPS (RTK) in engineering measurement of lofting proved the feasibility and expand the GPS (RTK) in measuring the application range of the field, and enhance the use GPS (RTK) actual operation ability, and to take more work after measurement to lay the foundation.

　　Keywords: GPS (RTK) engineering measurement layout

　　中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：

　　1概述

　　对于我们所熟知GPS，可以说它是测量史上的一次变革，它为我们提供了全天候、高精度、高效率的测量方法。但是GPS也有它自己的不足之处，比如说作业时间长、数据要进行内业处理等。

　　RTK(Real Time kinematic)是GPS的最新成果，它弥补GPS原有的不足之处，它不仅具有GPS原有的全天候、高精度、无须光学通视的特点，而且还可以为测量提供实时的定位结果，可以说RTK的产生是GPS应用的拓展，是测量方法的又一次突破，是测量史上的又一次变革。由于RTK能够实时提供高精度的定位结果，所以有人又称它为“GPS全站仪”。

　　2 RTK应用于工程测量放样的分析

　　RTK用于工程测量中的点放样、曲线放样测量做具体的阐述，由于RTK是利用高空中的卫星进行定位的，在定位过程中是有很多干扰因素的存在的，加之RTK自身的不完善，这样就会影响RTK的定位精度，对于RTK能否达到上述测量工作的精度要求，以及实际应用时能否方便的操作使用，对此，我们要对RTK进行点放样、曲线放样测量的可行性进行实例论证，并制定如下方案：

　　首先用RTK进行点的放样，并且放样点的数量较多，在放样完后，用高精度的全站仪对放样点进行测量，并把全站仪测量的值看作为放样点的真值，这样我们对点坐标的设计值与全站仪的实际测量值进行对比并进行精度分析，由于放样点较多，我们可以把这些点的点位中误差作为RTK放样的点位中误差，并与《工程测量规范》的规定中误差进行比较，看RTK的放样点位精度能否达到要求。

　　通过对分析结果的对比，我们得出了RTK的测量精度是可以用于点放样、曲线放样测量的结论，这样我们不仅有了RTK测量的理论依据还具备了RTK测量的实践依据，也为以后使用RTK进行测量工作奠定了基础。

　　对于工程测量来说，工程放样是必不可少的，一个较大的工程建设，含有大量的工程放样工作，放样质量的好坏直接影响到工程建设的质量，能否高质量，高效率的完成放样工作是我们亟待解决的问题，而工程放样中的最基本的放样就是点放样。

　　放样就是要求通过一定方法采用一定仪器把人为设计好的点位在实地给标定出来，过去采用的常规放样方法很多，如经纬仪交会放样、全站仪的边角放样等等，一般要放样出一个设计点位时，往往需要来回移动目标，而且要2 -3人配合操作。同时在放样过程中还要求点间通视情况良好，有时放样中遇到困难的情况会借助于很多方法才能实现，在生产应用上效率不是很高。如果采用RTK技术放样时，仅需把设计好的点位坐标输人到手簿中，拿着GPS接收机，它会提醒你走到要放样点的位置，既迅速又方便，由于RTK是通过坐标来直接放样的，而且精度很高也很均匀，因而在外业放样中效率会大大提高，且只需一个人操作。RTK工程放样与“经纬仪加钢尺”或“全站仪”放样相比，可以说是工程放样的一次深远的测量革命，它具有作业简便、直观、高效等诸多优点。

　　3 RTK的误差来源和测量精度

　　RTK定位的误差，一般分为两类:同仪器和干扰有关的误差。同仪器和干扰有关的误差:包括天线相位中心变化、多路径误差、信号干扰和气象因素;同距离有关的误差:包括轨道误差、电离层误差和对流层误差。对固定基准站而言，同仪器和干扰有关的误差可通过各种校正方法予以削弱，同距离有关的误差将随移动站至基准站的距离的增加而加大，所以RTK的有效作业半径是有限制的(一般为几公里)。同距离有关的误差的主要部分可通过多基准站技术来消除。但是其残余部分也随着移动站至基准站距离的增加而加大。

　　(1)同仪器和干扰有关的误差

　　天线相位中心变化：天线的机械中心和相位中心一般不重合，而且电子相位中心是变化的，它取决于接收信号的频率、方位角和高度角。天线相位中心的变化，可使点位坐标的误差一般达到3～5cm。因此，若要提高RTK测量的定位精度，必须进行天线检验校正。

　　多路径误：多路径误差是RTK测量中最严重的误差，其大小取决于天线周围的环境，一般为几厘米，高反射环境下可超过l0cm。多路径误差可通过选择地形开阔、不具反射面的点位、采用具有削弱多径误差的各种技术的天线、基准站附近铺设吸收电波的材料等措施予以削弱。

　　信号干扰：信号干扰可能有多种原因，如无线电发射源、雷达装置、高压线等，干扰的强度取决于频率、发射台功率和至干扰源的距离。为了削弱电磁波幅射副作用，必须在选点时远离这些干扰源，离无线电发射台应超过200米，离高压线应超过50米。

　　气象因素：快速运动中的气象峰面，可能导致观测坐标的变化达到1-2dm。因此，在天气急剧变化时不宜进行RTK测量。

　　(2)同距离有关的误差

　　轨道误差：目前轨道误差只有几米，其残余的相对误差影响约为1×10 ，就短基线(

　　电离层误差：电离层引起电磁波传播延迟从而产生误差，其延迟强度与电离层的电子密度密切相关，电离层的电子密度随太阳黑子活动状况、地理位置、季节变化、昼夜不同而变化，白天为夜间的5倍，冬季为夏季的5倍，太阳黑子活动最强时为最弱时的4倍。利用下列方法可使电离层误差得到有效的消除和削弱:利用双频接收机将L1和L2的观测值进行线性组合来消除电离层的影响：利用两个以上观测站同步观测量求差(短基线);利用电离层模型加以改正。实际上RTK技术一般都考虑了上述因素和办法。但在太阳黑子爆发期内，不但RTK测量无法进行，即使静态GPS测量也会受到严重影响。太阳黑子平静期，其误差一般小于5×10 。

　　对流层误差：对流层误差同点间距离和点间高差密切相关，一般可达3×10 。

　　RTK测量采用求差分法降低了载波相位测量改正后的残余误差及接受机钟差和卫星改正后的残余误差等因素的影响，使测量精度达到厘米级，一般系统标称精度为10mm+2×10 。工程实践和研究证明RTK测量能达到厘米级精度。有研究表明，RTK测量的平面精度在数据链信号接收半径小于4km时可保持较高精度，用全站仪检查其中误差在±5cm以内)，大于4km时测量误差明显增大。另外作业时接收到的卫星数目越少，RTK测量结果误差越大，但只要能接收到5颗以上卫星，得出的固定解就能达到仪器标称精度。

　　4 RTK的技术特点

　　(1)工作效率高：在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完4km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设站次数，移动站一人操作即可，劳动强度低，作业速度快，提高了工作效率。

　　(2)定位精度高：只要满足RTK的基木工作条件，在一定的作业半径范围内(一般为4km )RTK的平而精度和高程精度都能达到厘米级。

　　(3)全天候作业：RTK测量不要求基准站、移动站间光学通视 ，只要求满足“电磁波通视”，因此和传统测量相比，RTK测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来难于开展作业的地区，只要满足RTK的基木工作条件，它也能进行快速的高精度定位，使测量工作变得史容易史轻松。

　　(4)RTK测量自动化、集成化程度高，数据处理能力强：RTK可进行多种测量内、外业工作。移动站利用软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，减少了辅助测量工作和人为误差，保证了作业精度。

　　(5)操作简单，易于使用：现在的仪器一般都提供中文菜单，只要在设站时进行简单的设置，就可方便地获得二维坐标。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便地与机、其他测量仪器通信。

　　结束语

　　RTK技术不仅能达到较高的定位精度，而且大大提高了测量的工作效率，随着RTK技术的提高，这项技术已经逐步应用到工程测量工作中。通过相应的数据处理程序，可大大减轻了测量人员的内外业劳动强度，因此RTK技术在工程测量领域有广阔的应用前景。

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文章名称： 浅谈GPS RTK进行工程测量放样及应用

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