工程測量中GPS、RTK與網絡RTK技術的有效運用分析

陳浩光

摘要：文章首先針對現階段工程地質測量中GPS、RTK與網絡RTK技術的相關應用技術原理進行了簡述，然后在此理論基礎上就上述三種不同工程測量技術的有關應用實踐方法進行了詳述。實踐證明，將GPS、RTK與網絡RTK技術應用于現代工程測量中具有積極的意義，不僅能夠提高數據測量的精準度，而且可以大大減小工程測量的工作任務量。

關鍵詞：工程測量；GPS技術；RTK技術；網絡RTK技術；工程建筑事業 文獻標識碼：A

中圖分類號：P25 文章編號：1009-2374（2016）35-0056-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.027

1 概述

隨著工程建筑事業的不斷發展與建筑施工技術的進一步提升，新型的工程測量技術在整個工程實踐中得到了最為廣泛的應用，特別是當前人們對工程設計與施工的總體質量要求在不斷提高，因此有效推動了新型工程技術的發展。其中在現代工程地質勘察過程中，GPS、RTK與網絡RTK技術已經得到深入、系統的應用與實踐。其在大型的工程地質測量中發揮了重要的數據勘察與分析作用，從而使整個工程項目設計與施工的效率顯著提高。對此，本文將在此背景下，重點針對我國現階段工程測量中GPS、RTK與網絡RTK技術的實踐應用情況進行論述研究，以此促進我國工程測量技術不斷提高。

2 GPS、RTK與網絡RTK技術的工作原理

2.1 工程測量中GPS技術的工作原理

GPS技術是我國工程測量中應用實踐最為普遍的一種技術方式。在GPS測量系統主要分為空間板塊、地面控制系統板塊和用戶設備板塊。其中衛星星座構成了GPS系統的空間部分，而地面監測站與地面接收信息、發送信息的天線及位于美國科羅拉多州春田市的主控制站構成了GPS技術系統的地面控制體系。地面控制站的主要功能是負責全面、系統收集衛星中傳送回的相關信息，然后系統科學計算地面與衛星之間的相對距離及衛星星歷和相關的大氣校正數據等。在用戶設備模塊，主要通過GPS信號接收機設備進行工程地質測量信息的傳輸及接收。

因此，在實際工程測量實踐中，GPS技術可通過上述三個不同模塊進行信息目標跟蹤與定位，從而科學接收衛星發射的信息，然后對其進行針對性處理，最后再通過空間距離后方交會，從而確定工程項目待測點的相對空間位置。

2.2 工程測量中RTK技術的工作原理

工程測量中的RTK技術又稱實時動態工程測量技術，這一測量技術在實踐工作中主要融合了數據信息傳輸技術與載波相位測量技術，然后將載波相位測量技術作為工程測量的理論依據，從而構成一種新的實時差分GPS測量技術體系。

通過研究發現，這一測量技術在應用過程中，需在工程項目的已知高等級測量基準點中科學布設一臺GPS接收機，然后采用GPS技術，對全部可見衛星進行連續觀測。經過觀測并收集到的相關數據信息，采用無線電傳輸技術設備將其動態、實時傳輸到系統流動站中。流動站中的GPS接收機在接收到GPS衛星信號的過程中，會采用無線接收基準站發射的相關信息數據，將實時、動態觀測到的有關工程地質數值進行差分處理，以此獲得基準數據測量站及流動測量站中的基線數據向量（X、Y、Z）；基線向量加上工程測量基準站中測量到的數據信息坐標，就可獲得流動數據監測站中的每一個WGS-84數據坐標。最后經過坐標數據之間的相互轉化，從而科學計算出工程數據測量流動站中的三維坐標及其數據精確參數值。

2.3 工程測量中網絡RTK技術的工作原理

這一技術的主要應用原理是通過連續工作運行的衛星，定位基準站中的工程測量信息，從而以GPS網絡結構體系為測量基礎，構建科學的差分信息計算模型。技術測量人員利用無線通訊數據鏈將差分數據發送給用戶，從而為工程地質分析與工程結構設計提供科學的參考依據。與上述兩種工程測量技術方式相比，網絡RTK技術不論是在數據測量的精確性方面，還是工程施測作業范圍方面及數據測量的可靠性與安全性方面，都具有技術先進性。

3 工程測量中GPS、RTK與網絡RTK技術的有效運用分析

3.1 工程測量中GPS的應用方法

實踐研究表明，GPS技術應用于現代工程測量中，具有觀測效率高及定位精度高、測量過程簡單、測站之間不用通視等技術優勢，因此其被廣泛應用于現代工程測量中。具體而言，在工作過程中主要按照以下步驟進行施測：

首先，采用GPS技術進行工程地質資料收集及選擇合理的工程地質勘測點。主要科學收集工程地質周邊的高等級控制點，然后對其坐標系統及等級情況和相關工程地質賦存情況、通視情況等相關信息資料進行分析。與此同時，需結合工程項目施工建設中需要施測的位置進行控制點選擇。在選擇控制點時，需要選擇觀測視野開闊及無觀測障礙的區域作為測量點。通常情況下，所選擇的測量點高度角應在15°以下，而且觀測點要避開電視臺的發射電源及大功率電氣設備等，同時還要遠離高壓線等具有嚴重信息干擾的設備和區域。為了使工程測量相關設備能夠順利運送工程現場，需盡量選擇交通便利及地質結構基礎穩定的區域作為工程測量區域。

其次，需結合上一階段收集的相關數據進行GPS外業觀測。在此測量階段，需兩臺以上的信息接收與傳輸技術設備。由于采用GPS技術進行外業觀測較為簡單，因此在施測前需將數據接收天線架設于觀測點的相關位置，然后科學調整位置與連接外接電池傳感設備和控制器等。尤其要注意設備接口部位的連接，連接完畢后打開系統控制設備搜索衛星進入測量運行狀態。與此同時，需在系統控制設備中輸入測量點號及儀器信息等。在觀測過程中，如果衛星失鎖或PODP及GDOP等發生變化，觀測人員應及時做好全面的數據記錄。由于GPS技術設備可進行全天候、全時段觀測作業，因此需保證在不同工作狀態下的幾臺信息接收與發送設備處于同一信息處理頻段。而且要通過控制點調節與測量基線調節和接收機類型選擇，保證觀測設備時間一致、運行環境與運行條件一致。

最后，要進行內業數據下載與處理。當外業觀測工作完畢后，將GPS中的數據完整傳輸到微機中，并對相關數據資料進行全面備份。然后對工程測量的基線量進行科學求解運算。如果個別基線未解出，需盡快查明原因，然后進行補測。同時，需對異步及同步環進行校核，觀察其是否能夠滿足相關的數據測量要求。在此過程中，還需對測量的數據坐標進行科學轉化與平方差計算。只有將不同的坐標系進行合成與轉化才能保證在不同坐標系測量下的數據結果一致。數據轉化過程中需要利用地面聯測點求出兩個不同坐標系下的7個不同轉化參數，即一個尺度參數與三個旋轉、三個平移參數，然后再將會基向量投影到地方坐標系中。通過地面已知點進行約束與無約束平差，最后輸出點坐標成果。

3.2 工程測量中RTK的應用方法

這一技術的應用優點是可對工程測量的精度進行準確核實，且定位測量點及為工程測量提供所需要的三維坐標。不僅操作過程相對簡單，而且可以進行全天候操作運行。目前這一技術主要應用于我國的建筑工程測量及水利工程測量和線路勘測等工程施工任務中。在具體的應用實踐中，其主要按照以下步驟進行科學操作：

首先，求解轉化參數。無論何種測量技術，都是在WGS-84坐標下進行施測。因此，常規的測量方式一般采用地方或國家坐標系進行測量，所以采用上述技術進行工程測量前，需對測量坐標參數進行轉化，然后通過三個以上的控制點保證工程測量順利進行。在參數轉化過程中，可通過RTK手薄配套自帶的軟件進行科學求解，并將其數據轉化殘差分量控制在5cm以下，隨后可進行靜態測量。在此過程中，也可采用RTK外業施測方式在工程現場進行勘測求解。

其次，進行外業施測，將基準站布置完畢后，連接相關的測量設備。盡量選擇科學的設備及視野良好的測量點作為工程控制點，然后進行流動站設置與初始化工作。具體操作過程中，可先選取已知的觀測點進行測量，然后與其他數據觀測點進行測量對比。一般來說，可將數據測量點的高等控制點的點位互差控制在5cm左右。如果數據測量誤差超過這一范圍，則需要進行重復測量。

最后，進行流動站觀測。采用此技術方式進行現場測量時，數據采樣時間間隔可控制在1s內，然后結合數據測量精度要求，科學設置每次工程測量的歷元數，然后進行測量放樣。事先將放樣點坐標科學輸入到RTK手薄中，這樣可大大提升數據測量的效率和精確度。

3.3 工程測量中網絡RTK技術的應用方法

這一測量技術是在一個城市中通過安裝多個不同的數據測量永久性基站，采用CORS系統及CDMA網絡、GPRS網絡等進行信號接收與發射。系統會自動將測量的信息發送給流動站，而用戶不需要利用基站只通過流動站中的GPS接收機或采用手機通訊設備就可進行連接。與此同時，設置好設備的用戶名及密碼、IP地址等就可進行信息測量。

4 結語

綜上所述，本文針對工程測量中的GPS、RTK與網絡RTK技術相關工作原理及具體測量方式進行了分析。實踐研究表明，這幾種測量技術的測量精度較高，而且在施測過程中對環境及設備的參數要求較高。由于上述測量技術可大大拓展參考站與流動站之間的作業距離，且數據測量系統具有較高的測量精確度。因此，在整個工程測量過程中，網絡RTK技術的初始化時間及數據測量結果都趨于一致，大大提升了系統的運行效率。特別是RTK與網絡RTK技術的有效運用，經濟成本較低，有效避免了傳統工程測繪過程中數據測量準確性較低等問題出現。所以，上述三種不同技術的出現及運用，是我國現代信息技術與網絡通信技術發展的重要體現，由此為我國現代工程測量奠定了重要的技術基礎。

參考文獻

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（責任編輯：蔣建華）