摘 要：本文基于筆者多年從事城市工程測量的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，以RTK在城市控制測量中的應(yīng)用為研究對象，探討了RTK的應(yīng)用原理及方法，在此基礎(chǔ)上，筆者根據(jù)曾經(jīng)參與的某工程測量經(jīng)驗(yàn)，對比了GPS RTK與常規(guī)控制測量之間的差別，全文是筆者長期測量實(shí)踐中的技術(shù)總結(jié)，可以直接指導(dǎo)實(shí)踐，相信對從事相關(guān)工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：GPS RTK 常規(guī)控制測量 誤差 分析

中圖分類號：TB22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0036-02

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）的全面建成和發(fā)展，導(dǎo)致了導(dǎo)航和測繪行業(yè)的一場重大深刻技術(shù)革命。GPS廣泛的應(yīng)用于軍事、氣象、地震、水利、測繪等行業(yè)。其優(yōu)點(diǎn)是具有全球性、全天候、連續(xù)導(dǎo)航和定位。能為各類用戶提供精密的三維、速度和時間。具有靈活、快速、省事、省力等優(yōu)點(diǎn)，顯著提高工作效率。

我單位引進(jìn)TOPCON HIPRO設(shè)備后，通過一系列的試驗(yàn)，比較、研究分析，認(rèn)為其具有常規(guī)測量無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)如（圖1）。

（1）外業(yè)觀測簡便。

（2）定位精度高，一般都能達(dá)到厘米級，TOPCON HIPRO的標(biāo)稱精度為：

（3）24 h全天候觀測，不受白天黑夜的影響，刮風(fēng)下雨一樣可以觀測。

（4）經(jīng)濟(jì)效益顯著，由于GPS衛(wèi)星定位不需站間同視，所以不必建立費(fèi)時費(fèi)累的：n標(biāo)，可以節(jié)省大量的人力、物力和時間。

GPS（RTK）的技術(shù)的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)差分定位，能夠快速準(zhǔn)確的定位。

主要通過工作中的一些實(shí)例來探討GPS RTK技術(shù)與常規(guī)測量在控制測量和工程測量的應(yīng)用，來比較分析二者之間的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 GPS RTK的應(yīng)用原理

（1）GPS RTK技術(shù)又稱為載波相位動態(tài)差分技術(shù)，即基準(zhǔn)站位置已知對衛(wèi)星載波相位觀測，基準(zhǔn)站電臺將觀測的每一顆衛(wèi)星的載波相位量調(diào)制到載波上發(fā)送傳遞。

（2）流動站對衛(wèi)星進(jìn)行載波相位觀測：即流動站接受基準(zhǔn)站電臺傳遞的載波相位觀測量，流動站利用電臺接受到基準(zhǔn)站的載波相位觀測量和本機(jī)的載波相位觀測量進(jìn)行差分處理計算，求出觀測時刻的位置。

（3）特點(diǎn)：①需要數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行實(shí)時傳送載波相位觀測量。②實(shí)時定位數(shù)據(jù)可達(dá)厘米級精度。

2 GPS RTK的應(yīng)用

（1）實(shí)時動態(tài)差分定位（RTK）最基本的組成包括三部分：①基準(zhǔn)站接收機(jī)。②流動站接收機(jī)及支持動態(tài)差分的軟件系統(tǒng)。③數(shù)據(jù)鏈，建立無線數(shù)據(jù)通信是實(shí)施動態(tài)測量的特征。其原理是取點(diǎn)位精度較高首級控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，將基準(zhǔn)站接收機(jī)設(shè)置在高處開闊通信條件良好的基準(zhǔn)站上，連續(xù)接受所有可視GPS衛(wèi)星信號，并將測站坐標(biāo)、觀測值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機(jī)工作狀態(tài)通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)送出去。流動站接收機(jī)在跟蹤GPS信號同時通過無線電臺接受來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，隨機(jī)計算機(jī)通過OTF算法解求載波相位整周模糊度，再通過相對定位模型獲取所在點(diǎn)相對基準(zhǔn)站的三維坐標(biāo)和精度指標(biāo)。

（2）獲得流動站的精確坐標(biāo)需以下幾個步驟。

①利用L1和L2的載波相位與C/A碼、P/Y碼偽距構(gòu)成三差模型，求解流動站所在位置的近似坐標(biāo)。

②雙頻擴(kuò)頻技術(shù)動態(tài)求解寬巷模糊度代入雙差模型，通過參差檢驗(yàn)迭代求出更精確的L1和L2的載波相位模糊解。當(dāng)距離較長時，能削弱電離層的影響。觀測條件惡劣時（只能收到四顆公共衛(wèi)星）具有模糊度重復(fù)檢驗(yàn)的功能。

③根據(jù)相對定位模型，實(shí)時求解流動站的WGS-84坐標(biāo)。

④根據(jù)給定的轉(zhuǎn)換參數(shù)，進(jìn)行坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。

⑤坐標(biāo)解求精度評定，然后給出相應(yīng)坐標(biāo)系的精確坐標(biāo)和精度指標(biāo)。

3 GPS RTK與常規(guī)測量的比較分析

（1）為了城市規(guī)劃的工作需要，在某市某區(qū)布設(shè)一級導(dǎo)線，對導(dǎo)線網(wǎng)分別采用常規(guī)測量和GPS RTK方法進(jìn)行施測，采用全站儀施測共9個點(diǎn)其坐標(biāo)如（表1）所示。

（2）采用GPS RTK來代替常規(guī)測量一級導(dǎo)線測量。將基準(zhǔn)站設(shè)在測區(qū)中部的高處符合基準(zhǔn)站設(shè)立條件的地方。聯(lián)測4個已知高等級控制點(diǎn)作為首級控制，結(jié)算出當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)。為了提高測量精度，觀測時間大于l0 s，采用不同時間段觀測兩次，其中水平殘差值最大=±0.028 m、垂直殘差值最大=±0.061 m，對兩次觀測結(jié)果取其平均值。其觀測成果見表1第二列。

由表1誤差對比計算可以看出，最大點(diǎn)位較差=±0.038 m，最小點(diǎn)位較差=±0.001 m，較差中誤差=±0.020 m；高程最大較差=±0.022 m，最小較差=±0.008 m，較差中誤差=±0.016 m。

邊長最大差值=7 mm，方位角最大差值=-12"，邊長差值中誤差=±5.l mm，方位角差值中誤差=±5.8"，邊長最大差值相對中誤差=0.007/799.42=1/110000，滿足一級導(dǎo)線規(guī)范要求。

（3）在工程測量方面：對各種工程點(diǎn)的施工放樣收測，只要設(shè)置好基準(zhǔn)站，對單點(diǎn)點(diǎn)位一般只需3～8 s，而且不需控制點(diǎn)間通視，通過使用全站儀檢測可以達(dá)到厘米級。對區(qū)內(nèi)部分工程點(diǎn)檢測比較得出0.03 m≤M差≤0.09 m，完全滿足城市規(guī)劃要求。

4 結(jié)論

（1）通過以上所述可以得出GPS RTK技術(shù)能夠滿足工程測量中一、二級導(dǎo)線和三角工程測量的需要，由于GPS RTK技術(shù)不同于常規(guī)控制測量，所以不能完全用常規(guī)控制測量的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來衡量，尤其是邊長較短相鄰點(diǎn)表現(xiàn)比較明顯。GPS RTK技術(shù)測量誤差均勻、獨(dú)立，不存在誤差積累問題，精度可靠程度較高。（2）GPS RTK能夠?qū)崟r提供測量結(jié)果，不需要分級布網(wǎng)，可以大大減少成本，減輕工作人員的勞動強(qiáng)度，提高工作速度和經(jīng)濟(jì)效益。（3）誤差與流動站至基準(zhǔn)站的距離成正比，因此解求轉(zhuǎn)換參數(shù)的已知點(diǎn)應(yīng)分布均勻，最好覆蓋整個測區(qū)。（4）在地形比較復(fù)雜，植被覆蓋較密的情況，基準(zhǔn)站設(shè)置比較困難，電臺數(shù)據(jù)鏈傳輸就會受到影響，以至不能結(jié)算出待定點(diǎn)的坐標(biāo)，所以GPS RTK技術(shù)不能完全替代常規(guī)測量（全站儀）。（5）測量時需采用一些方法來提高測量精度，如延長測量時間、選擇有利觀測時間、增加觀測次數(shù)或改變基準(zhǔn)站等，要避免電磁和水面的鏡面效應(yīng)對信號的影響。

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