浅谈GPS-RTK技术在山地施工测量中的应用

浅谈GPS-RTK技术在山地施工测量中的应用
摘要：由于山地施工地形复杂，深林覆盖，交通不便，给测量工作带来极大的不便，采用常规的测量方法无法满足完全满足施工需求。

常规测量方法要求测量人员多、工作周期长。

采用GPS-RTK则能很好地解决这个问题，且精度高测量速度快，可以说是革命性的进步。

关键词：GPS;RTK技术;山地;施工测量;应用
1 GPS-RTK概述
1.1 RTK 技术的概述
RTK(Real - time kinematic)实时动态差分法。

这是一种新的常用的GPS测量方法,以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度,而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,它采用了载波相位动态实时差分方法,是GPS应用的重大里程碑,它的出现为工程放样、地形测图,各种控制测量带来了新曙光,极大地提高了外业作业效率。

1.2 RTK 技术的基本原理
RTK技术的基本原理。

建立无线数据通讯是实时动态测量的保证,RTK技术的原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点, 安置一台接收机作为参考站对卫星进行连续观测,流动站上的接收机在接收卫星信号的同时,通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据,随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。

这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况,根据待测点的精度指标,确定观测时间,从而减少冗余观测,提高工作效率。

1.3 RTK系统的组成
RTK系统的组成。

RTK系统主要由基准站接收机、数据链及移动接收机三部分组成。

它是利用2台以上GPS接收机同时接收卫星信号,其中一台安置在已知坐标点上作为基准站,另一台用来测定未知点的坐标(移动站)。

基准站根据该点的准确坐标求出其他卫星的距离改正数并将这一改正数发给移动站,移动站根据这一改正数来改正其定位结果,从而大大提高定位精度。

它能够实时地提供测站点指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度。

RTK技术根据差分方法的不同分为修正法和差分法。

修正法是将基准站的载波相位修正值发送给移动站,改正移动站的接收载波相位,再求解坐标; 差分法是将基准站采集到的载波相位发送给移动站,进行求差解算坐标。

2 影响GPS-RTK测量精度的要素分析
2.1 基准站位置的选择
基准站的选择是 GPS-RTK 测量的关键环节。

GPS-RTK 测量能否成功实现，在很大程度上取决于基准站系统是否正确安置在合适的站点上。

为保证观测的精度和提高工作效率，基准站的安置应满足下列条件：
（1）基准站安置的地方应具有地势较高、通视无遮挡、电台覆盖良好覆盖等特点，最好是测区中央地区。

（2）为防止多路径效应和数据链的丢失，基准站200米范围内应无高压电线、电视差
转台、无线电发射台等干扰源，周围应无GPS信号反射源。

（3）基准站电台的天线应架设在 GPS 接收机主机的北方以避开南北极附近卫星的空洞区。

2.2 转换参数
GPS-RTK测量数据是测点在WGS-84坐标系统中位置，而实际工作中使用的坐标系统不
一致。

这两个坐标系由于各自椭球体定位的参数不同，在坐标上有很大的差异。

鉴于此，在
进行GPS-RTK测量时，首先应测定整个施工区域的基准转换参数。

在GPS-RTK测量过程中，
基准转换参数也将对GPS-RTK测量成果的精度产生很大的影响，如果基准参数误差过大，则
无论观测工作多么好，其定位的精度也将会很差。

2.3 观测时间的选择
GPS测量是利用接收机接收卫星播发的信息来确定点的三维坐标。

测量结果的误差将来
源于GPS卫星、卫星信号的传播过程和地面接收设备。

在这些误差来源中，来自GPS卫星和
卫星信号传播过程中的误差，是用户无法消除的。

用户使用的只 GPS接收机，因此在实际工
作中，应做好卫星星历预报，选择有利的观测时段，保证观测时GPS接收机的PDOD值小于6，这对保证GPS的定位精度、减小GPS的误差将起很大作用。

2.4 其他影响
仪器设备和设备使用者的影响此外，GPS-RTK 的测量精度还将由于 GPS-RTK测量设备，
仪器性能和抗干扰能力等的不同而受到影响。

再者，由于设备使用者的不同，施测时，作业
人员的技术水平、工作经验和处理问题的方法、使用软件系统的熟练程度，也直接影响 GPS-RTK 的定位精度。

3 GPS- RTK技术在山地施工测量中的应用
山地施工中涉及大量的边坡支护及土方开挖，使用RTK测量主要工作为地形地貌采集、
绘制土方开挖断面图、边坡控制桩基础放样等。

常规的测量手段存在一定局限性，而 RTK 技
术的优越性给测量工作者带来了很大的便捷，与传统测量手段相比大大减少了工作量，提高
了工作速度。

3.1 实际施工运用
在雷山县西江千户苗寨悦榕庄酒店项目中，我们采用了GPS-RTK技术，节省了大量的人力，提高了工作效率，保质保量提前完成了工作任务。

3.1.1 测量环境简介
项目位于贵州省雷山县西江千户苗寨西北侧。

总占地200亩，建筑面积约70000平方米，属山区地貌，高差约60米，测区范围南北方向约800米，东西向约1100米，面积约0.8平
方千米。

甲方提供了4个控制点，1:2000的地形图。

测量主要工作是：原地貌复测、土石方
工程、边坡支护工程、建筑主体测量、其他放样定位等工作。

3.1.2 主要工作重难点
施工现场坡度大，高低落差大。

虽然进场前已经粗平，但部分边坡区域还是有大量植被,通视环境较差，两人配合放样测量费时费力。

当地大雾天气频繁，而且因为工期原因部分土
石方开挖夜间作业，没有很好的可见光，这些造成光学仪器的使用难度。

在上述情况下采用
RTK测量省时省力，单人操作。

所以除部分测量精度达±5毫米之内和周围有遮挡物致使RTK
没信号情况下都采用RTK测量。

3.1.3 施工实例
本工程中我们选择了一个基准站一个移动站的测量方法，其中地形地貌、土石方工程的
数据由RTK采集，主体建筑基槽开挖、边坡支护工程等一些放样定位使用RTK放样，而一些
主体建筑精度要求较高的使用全站仪，一些卫星信号不好的由RTK与全站仪配合完成。

这样
极大的提高了工作效率并且保质保量完成了测量任务。

3.2 精度
经GPS静态测量抽查现场二等控制点与实测坐标：ΔX<0.012M, ΔY<0.015M,ΔZ<0.029M。

4 结论
相对于常规测量来说，GPS-RTK测量在山地测量有以下优势:
（1）具有实时性，这是一般的测量设备所不具备的，而且放样精度能达到厘米级别。

测量误差分布均匀，相互独立，不存在误差积累。

（2）RTK测量作业效率高。

动态相对定位时间短，有时仅需几秒钟
（3）GPS- RTK测量成果在野外观测时是实时提供的，因此能在现场进行校核数据，这
是传统测量所不能及的。

（4）GPS- RTK测量的关键技术之一是快速解算载波的整周未知数，达到了快速,高精度，而且即使遇到障碍物失锁也可在重新捕获卫星并在数分钟后继续测量。

（5）基站与移动站之间不需要通视，观测距离远，全天24小时都可作业。

（6）完成基站设置后,整个系统可以由一个人操作即可，也可同时设置几个流动站，大
大提高了效率。

实践证明 GPS- RTK测量只要严格按照规范操作,是完全能保证测量质量的，此种测量方
法在山地施工测量中大大提高工作效率，节省人力物力。

参考文献
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).
朱健. 测绘工程中GPSRTK技术的应用研究[J]. 中华民居(下旬刊), 2011(11):159-160.。