工程测量中的GPS‐RTK基准站任意架设技术分析

林 颖

(广州市市政工程设计研究总院， 广东 广州 510060)

在传统的RT K测量作业中，架设基准站时需要在已知控制点上进行，工程测量存在较大的局限性，不仅作业过程比较繁琐，需要对架站进行准确地对中整平操作，而且还会受控制点距离和周围环境的影响，不利于测量工作的高效率、低成本开展。而GPS-RTK技术可以有效解决这些技术缺陷问题，在提高结果精度、加快作业效率、降低测量成本等方面发挥了重要作用。由此可见，加大对GPS-RTK基准站任意架设技术的研究力度，具有重要的现实意义。

1 GPS-RTK系统组成及技术原理

在应用GPS-RTK技术开展工程测量作业时，应先了解其系统组成，并掌握技术原理，为实际测量工作的科学、规范开展提供理论保障。

1.1 GPS-RTK系统组成

GPS-RTK系统主要由基准站、流动站及应用软件三部分组成。组成基准站的设备装置具体包括电源、接收机、天线、发送电台等，组成流动站内的设备装置具体包括电子手薄、接收机、天线、接收电台等，而应用软件则分为支持实时动态差分的软件和工程测量应用软件两大类。在三者的相互配合及协调统一，完成工程测量作业任务。

1.2 GPS-RTK技术原理

利用GPS-RTK技术开展工程测量外业作业时，应选择测区内地势较高、无干扰的位置架设基准站接收机，方便其对所有可见的GPS卫星进行实时观测采集数据。基准站将观测采集所得数据传输通过基准站电台的载波传递给流动站，流动站接收机实时结合地理位置信息对观测值进行比较获得GPS差分改正值[1]，进而得到实时坐标位置、高程和精度指标等各项数据。起始整周模糊度的计算，是利用GPS-RTK技术实现对工程项目精准测量的关键所在，并且其数值应保持不变，所以，必须确保基准站与流动站之间，有着高质量的数据通讯。

2 GPS-RTK基准站任意架设技术在工程测量中的应用优势及缺陷

GPS-RTK测量技术在工程测量中有着多方面的应用优势，但是个别方面仍存在一定的缺陷，所以还需要不断加大研究力度，改进和完善该项技术的不足。

2.1 GPS-RTK基准站任意架设技术的应用优势

利用 GPS-RTK基准站任意架设技术进行工程测量，其技术优势是显而易见的，具体体现在以下几方面。首先，只需将GPS相关设备与电脑连接，即可实现全自动化的实时监控定位，操作简单便捷易于掌握。其次，可以将测量精度提高至更高等级，减弱了测量数据误差对工程项目的影响，能够实现对坐标更为精准的定位[2]。另外，该项技术不受周围环境和天气的影响，可实现全天候持续性工作。最后，GPS-RTK基准站任意架设技术可以任意选择基准站的位置，不需要受地方控制点的约束，有利于加快了测量作业进度，有着较高的工作效率。

2.2 GPS-RTK基准站任意架设技术的应用缺陷

虽然工程测量中的GPS-RTK基准站任意架设技术优点众多，但是实际应用过程中也会出现缺陷。第一，卫星数量多少，会对测量精准度造成较大影响，5颗及以上GPS卫星同时接收信号才能获得理想的测量定位结果，但是发送信号的卫星一般只有4颗，很难有效应用于山区或者是高层建筑较多的工程测量作业中。第二，测量信号在传输过程中，会因为大气电离层电磁波折射、反射现象，而引发通信质量问题，无法保证测量数据的精准性，高温地区并不适用该项技术。第三，在作业时需要匹配已知控制点的WGS-84坐标和相应已知点的地方坐标进而解算出坐标转换参数，若下已知点之间相距较远远远会提高匹配难度[3]。这些都是GPS-RTK基准站任意架设技术实际应用过程中需要克服的不足。

3 工程测量中GPS-RTK基准站任意架设技术的实践应用

某地两个工程项目在测量作业环节，为实现测量的便捷性、精准性及高效性，经详细分析后决定采用GPS-RTK基准站任意架设技术，现将其具体实际应用过程整理如下。

3.1 建立基准站

两个工程项目分别命名为A 工程和B工程，结合两个工程项目实际情况，将基准站设置在A项目场地的办公室楼顶处。在GPS-RTK基准站任意架设技术中，任意点所对应的转换模型具有唯一性特点，当改变基准站位置时，则需要建立新的转换模型，当基准站位置不发生改变并且没有被破坏时，所建立的转换模型可以一直使用。此次工程测量中所用仪器为Topcon双频Hiper GD GPS接收机，按照GPS默认的WGS-84坐标系统，对基准站和流动站进行坐标设置，无投影，无基准转换，采用单点定位在坐标系统中得到相应的一个坐标值，以此作为参照开展基准站相关工作[4]。

3.2 建立坐标转换模型

针对两个工程项目分别建立对应的坐标转换模型。对于A工程转换模型的建立来讲主要是运用了基准转换、平面转换、高程转换等数学方法，确定GPS接收机所采集到的数据，与工程已知地理位置信息之间的换算关系，并以海平面上的地方格网坐标形式表示出来。然后再借助流动站接收机采集各控制点数据，参照基准站的WGS-84坐标确定其所对应的地理位置。最后再结合控制点的地方坐标，对转换参数进行计算，完成转换模型的建立。A工程转换模型无法应用到B工程测量作业中，所以需要针对B工程单独建立转换模型。通过流动站采集控制点数据时，需要利用已有数据4个GPS控制点，同时还需利用其余三个控制点进行检验核对[5]。根据控制点的地方坐标和此时流动站接收机测得的WGS-84坐标，求解转换参数，建立坐标转换模型。

3.3 控制点检核

在对A、B工程经控制点检核时，均用到三个控制点，通过检验及核对可以发现，复核结果完全满足工程测量规范要求，可以按照该方法对工程项目进行 RTK测量放样，完成工程测量作业任务，快速、准确得到所需各项数据。

3.4 注意问题

在应用GPS-RT K 基准站任意架设技术时，为保证该方法应用的有效性，应尤为注意转换模型的建立问题。在预先选定的任意点处架设将基准站架时，对于转换参数的求解，需要根据此时流动站测出的WGS-84坐标和已知的地方坐标来实现，根据所得结果建立坐标转换模型。如果所建立的基准站位置始终是不发生变化的，则在以后的RTK测量中可一直使用该转换模型；如果将基准站架设到另外一个任意点上，则坐标转换模型也要随之变化，需要重新执行同样的操作步骤，选择三个点重新求解转换参数，建立坐标转换模型。

4 结束语

对于工程测量来讲，GPS-RTK基准站任意架设技术具有实用性强以及操作便捷等优点，也有一定的技术局限性，在实际应用过程中需要牢固掌握该项技术的工作原理，因地制宜灵活运用该方法，才能获得更加高精度的工程测量结果。同时，还需要加大这方面的研究力度，改善GPS-RTK基准站任意架设技术的缺陷与不足，便于该项技术的广泛推广及应用。

[1]狄广礼,刘剑英.基于GPS-RTK技术在地质勘探工程测量中的应用研究[J].科技资讯，2015，（5）：51-52.

[2]张锦根.GPS-RTK基准站任意架设技术在工程测量中的应用[J].经纬天地,2016，(2):15-17.

[3]张想平.RTK技术基准站设置方法的应用探讨[J].城市勘测,2012，(2):111-112.

[4]路敬伟.GPS-RTK基准站任意架设技术的应用探讨[J].城市建设理论研究:电子版,2014，(3)：1140-1140.

[5]谢旭阳.GPS-RTK技术在工程测量中应用探析[J].建筑工程技术与设计,2015，(7)：117-117.