探讨GPS、RTK技术在工程测量应用

雷波

摘要：当前，具有强大追踪定位功能的全球定位系统技术已被广泛地应用于工程测量领域，尤其是GPS、RTK测量以其作业效率高、精度高、数据准确等特性在测绘行业中得到了充分发挥。本文从GPS、RTK技术概念、特点及工作流程等方面入手，重点对当前GPS、RTK技术在工程测量应用进行了分析阐述，以供同行参考。

关键词：GPS、RTK；技术；工程；测量

1.引言

工程测量事业作为当前我国基础设施建设中的重要组成部分，必须引起相关部门的高度重视。提高工程测量事业的发展速度，已经成为了适应社会发展的必然趋势。而在当前的工程测量中，GPS测量技术的应用至关重要。这主要是因为GPS测量技术操作起来比较简单，且本身自动化程度又很高，该技术应用于工程测量中，不仅大大提高了工程测量的工作效率，同时也提高了测量的精准度，整个测量的范围相比以前也扩大了很多。因此，充分地掌握GPS、RTK测量技术，才能更好地将其应用于工程测量中。

2.GPS、RTK技术概述

工程测量工作是基建工程中一项非常重要的基础性工作，对工程整体质量有着直接的影响。随着我国经济及科技水平的发展，工程测量技术已逐步呈现出自动化、实时化、数字化以及多功能化的发展趋势。其中，GPS、RTK技术被广泛应用于工程测量工作中，并受到了广大用户的一致好评和青睐。GPS、RTK技术将GPS测量技术和RTK测量系统有效结合，是一种实时动态载波相位分差技术，具有强大的勘查功能和较高的精度和可靠性。其中，GPS技术，也就是所谓的全球定位系统，最初是由美国研制的一套卫星导航定位系统，它通过地面卫星接收机来对卫星发出的各种信号进行接收，进而建立起一个定点三维坐标，从而实现跟踪定位的目的。而RTK技术又叫做载波相位分差技术，其能够在较短时间内，确定测量点在一个指定坐标系中的三维坐标。RTK技术的精度非常高，甚至可以精确到厘米级。测设放样和测点定位是RTK系统应用的主要测量任务。在流动站和基准站共同工作时，工作人员带着流动站系统在测区来回行走，对工程点采点进行测量。在工程测量中各种性质的点都可以进行定位测量和实地测设放样。

3.GPS、RTK测量技术的特点及工作流程

3.1.GPS测量技术的特点

第一，定位精度高。GPS测量技术高精度的定位精度高已经成为所有人的共识，只要人们一说到GPS测量技术，自然而然地就会想到它的高精度定位技术，由此可见，GPS定位技术已经深入人心，这也是它比较成功的一点。相关数据表明，GPS测量精度与红外仪的测量精度有一定的可比之处，但是随着距离的增加，GPS测量的优越性越加凸显出来。

第二，观测时间短。运用GPS测量技术进行工程测量时，整个过程需要花费的时间是比较短的。如果是采用布设控制网的方法，在每个控制点上观测花费的时间在30-40min左右，而如果此时采用快速静态定位法的话，观测的时间可以大大缩短。

第三，操作简单、自动化程度高。GPS测量技术操作简单、自动化程度高的特点已经成为了公认的优势。正是因为GPS测量技术综合了多种现代的高新科技，将其综合应用于工程测量过程中，才使得它本身的性能更加突出。对于操作GPS测量技术的操作人员，需要负责的内容并不多，操作者只需要负责对测量的内容进行数据的采集，并且安装一下开关仪器、量取测量时所用仪器的高度即可，整个测量工作极其简单。

3.2 GPS、RTK技术的工作流程

为保证GPS、RTK技术测量作业的工作效率以及效果，在实际运用GPS、RTK技术进行工程测量时，需要遵循一定的作业流程。

第一，收集完整的控制资料。根据测量工程的实际情况以及相关的测量要求，对测量区域内较高等级的控制点信息进行全面、细致的搜集，并对其进行反复确认，以保证起算数据的准确性与可靠性，从而为整个工程测量结果的准确性提供强有力的技术支撑。

第二，选择基准站。在对基准站进行设置时，除了要保证基准站位于精度较高的控制点之外，还需要尽可能选择宽阔的环境，并对其坐标精度进行确定，从而有效提高測量的精度，同时根据工程测量的具体需求及实际环境情况，选择与之相适应的天线类型、电台类型以及测量模式。

第三，设置流动站。通常情况下，流动站选用的都是内置接收电台，在对流动站进行选定之后，而在实际测量工作正式开始之前，为了保证测量的精度，需要对流动站进行初始化操作。在对其进行初始化操作的过程中，需要保证至少有5颗卫星可以进行同步观测，如果不能达到5颗，则需要重新进行初始化操作。

第四，转换坐标系统。在GPS系统测量中，坐标通常为WGS-84坐标系，而工程测量中，大多数情况下选用的是地方坐标系，因此，在实际测量正式开始之前，需要对坐标系统进行相应的转换，保证使用的坐标系统参数一致。

第五，测量定位。在确定坐标系统转换没有问题后，就可以在指定区域内开始实际的工程测量工作，具体测量方法在上文GPS、RTK技术的概念中提及。

4.GPS、RTK技术在工程测量中的具体应用

GPS、RTK技术的测量模式主要有两种，即快速静态定位模式和动态定位模式，根据实际不同的测量需要进行模式之间的转换结合。GPS、RTK技术在工程测量中，可以满足控制测量、施工放样、碎部测量以及变形监测等测量需求。

4.1控制测量

控制测量，是工程建设、管理与维护的重要保证，其测量中的控制网网型与测量精度，需要根据工程的实际规模与性质来判断。以城市控制网为例，其优点在于精度高、面积大，且使用较为频繁，但是由于当前城市发展建设带来的一系列问题，使得在工程施工中极易对控制网导线造成一定程度的破坏，对工程测量的效率与效果产生直接影响。因此，控制网测量对于精度有着极高的要求。而使用GPS、RTK技术进行控制测量，只需要选定合适的基准站和流动站，就可以完成相应的测量工作，如果测量点无法设置控制点，还可以通过交会法等间接的方法来实现控制测量。相比于传统的控制测量方法来说，GPS、RTK技术有效避免了点与点之间必须保持通视的弊端，其覆盖面积以及测量效率、测量精度有所提高，且花费也相对较小。

4.2施工放样

施工放样，是工程建设的前期准备工作，对于工程建设的开展与竣工后的工程质量有着十分重要的影响。在传统的施工放样过程中，绝大部分需要人为操作放样，既需要大量的时间，又容易受到人为因素的干扰，对放样工作的准确性造成一定的影响。而采用GPS、RTK技术进行施工放样，只需要在RTK控制器中输入相应的放样起点坐标、终点坐标、曲线转交和半径等放样参数，就能够快速准确的完成施工放样工作。在利用GPS、RTK技术施工放样中，可以利用坐标及桩号进行放样，也可以在放样过程中进行误差的判断与控制，从而消除了累积误差的产生，有效地保证了放样的精确度。

4.3碎部测量

在利用传统测量方法进行碎部测量时，不仅要进行控制点的布设工作，还需要保持测量过程中监测站与所测点之间的持续通视，最少需要2～3人来完成整个工作，且对人员的技术水平以及工作能力有著较高的要求。而使用GPS、RTK技术进行碎部测量，则可以免除布设控制点的工作环节，只需要1位具有测量经验的工作人员，在其携带的仪器当中输入碎部点的输入特征编码，就可以通过测图软件完成地形图的绘制，然后，将获得的碎部属性与坐标信息输入到相应的仪器当中，就可以完成整个碎部测量工作。相较于传统的测量方法，不仅降低了人力成本，其作业效率得到了大幅度提升，测图难度降低，最终的测量效果较高。

4.4变形监测

利用GPS、RTK技术进行变形监测，其监测的对象主要有建筑物的倾斜状况、位移情况以及地基沉降等。变形监测不同于普通的工程测量，其精度要求达到毫米级，而由于监测目标的体积较大，且整体的监测环境非常复杂，传统的测量方法无法有效完成变形监测的工作。GPS、RTK技术可以通过分割监测时间的方式，通过强制对中的方法，对于长度范围在4km之内的基线向量，完成相应的测量工作，此时，其测量精度是以毫米为单位的，符合变形监测的需求。

5.结束语

随着基础工程建设的不断发展，如何保障测量精度，提高测量效率成为了工程测量发展的重要问题。GPS、RTK技术在测量作业中，具备精度高、测量效率及作业量少等优势，在工程测量作业中应用十分广泛。本文在介绍GPS、RTK技术原理的基础上，从控制测量、碎部测量、施工放样、变形监测等角度，对GPS、RTK技术在工程测量中的应用进行了分析，并结合实际案例，通过工程测量实践，证明了GPS、RTK技术在工程测量中具备成本低、效率高、精度好等优势。相信随着GPS、RTK技术的不断发展，其在工程测量中的应用将会更为普遍。

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