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探究GPSRTK 技术在水利工程测量中的应用论文

GPS 技术作为一种全球卫星定位技术，不仅具有非常精密的三维导航能力与全球定位能力，同时还具有非常高的抗干扰性与保密性，RTK(实时动态差分法)是GPS 技术中一种较为常用的测量技术，由于GPS RTK 技术在实际应用中存在较高的潜力，所以在水利工程测量领域中应用对于测量工作的顺利进行可以起到重要作用。很多水利工程都建设在相对偏远的地区，这无疑为水利工程测量工作带来了非常大的困难，将GPS RTK 技术应用于水利工程测量中，可以使工程测量精度得到显著提高，其工程应用价值非常高。

1 GPS RTK 技术工作原理

GPS 技术目前已经在全球各领域中得到了广泛应用，RTK 技术也在水利工程测量中发挥出了非常关键的作用，可以为实际工作提供测量控制点坐标系的三维定位结果，按照该结果可以精确到厘米级。GPS 技术为RTK 技术提供了重要基础，二者在工程实际应用中均发挥着重要作用。RTK 技术以观测载波相位值为基础进行实时动态定位，它有效结合了GPS 技术与数据传输技术，可以为坐标系中观测点提供三维定位结果。通常情况下RTK 测量系统是由流动站接收机、基站接收机及数据链三部分组成的，利用该项技术进行测量，需要由流动站GPS 接收机采集信息，然后由GPS 接收机接收基准站发出的信号，对这些数据进行计算和处理，并采用整周模糊度求解技术对测量数据进行求解、处理，最终获得精确度达到毫米级的数据。

2 GPSRTK 技术在水利工程测量中的应用

2.1 控制测量中的应用

由于当前很多水利工程的位置都比较偏远，这些地区的高等级控制点比较少，工程测量过程中往往需要针对渠道与河道进行带状、横断面地形测量。传统到现场测量、水准测量方式在实际应用中很容易会受到天气、地形等相关因素的影响，并且多数工作均需要在外界进行，而利用RTK 技术大大减少了外业工作量，不仅省时省力，同时也节约了很多成本，仅需要在测区附近设置超过4 个高等级控制点即可完成测量。

2.2 地形测量中的应用

很多农田水利工程都需要现场选址，对小片地形进行测量，注意现场选址需要按照高层坐标等相关数据对具体位置进行确定。应用RTK 快速定位获得的坐标和数据可以充分满足现场测量要求，可以为定线、选址提供高精度的.数据资料。值得注意的是，应用RTK 技术进行地形测量不仅可以避免连续搬站造成的累积误差，同时其需要的测量人员也比较少，大大保证了碎部点点位的精度。

2.3 断面测量中的应用

当前很多水利工程和渠道均按照纵横断面图进行土石方量计算，然后在此基础上进行工程预算，于RTK 手簿中输入相应的设计线形之后，利用RTK技术可以将渠道横纵方向、渠道桩号与中线之间的距离，均提供给工作人员，以便于对断面高层点进行测量。

2.4 施工放样中的应用

利用常规方式放样一般要求通视情况良好，并且要同时有2~3 个人进行操作，这种全站仪放样是基于方向、距离的放样，方向设定好以后按照该方向前后移动。而RTK 放样直接获取放样坐标，利用电子手簿即可显示出与目标点之间的距离，同时还能进行直线、曲线放样。此外，该技术在拆迁放样中也起到了非常重要的作用，在拆迁房屋的过程中存在通视困难的问题，往往需要在拆迁线与建筑物之间的交叉点添加放样点，利用RTK 技术可以使该问题得到很好的解决。

3 GPSRTK 技术测量质量的保障措施

3.1 误差控制措施

随着近年来GPS RTK 技术在水利工程测量领域中的应用越来越广泛，测量误差问题也开始出现，一旦应用GPS RTK 技术测量时出现误差，应从GPS技术的角度着手进行误差控制，若卫星出现了错误，GPS 将会出现轨道误差，通常情况下水利工程测量中这种误差对测量值的影响是比较小的，甚至可以忽略不计。应用RTK 技术测量的过程中，若使用的天线出现了相位变化，这种情况下很容易会出现测量误差，这种情况下仅需校正天线即可实现误差控制。

3.2 提高工程测量质量的对策

要想提升水利工程测量质量，通常应从RTK 技术着手，其中最常见的就是已知点检核比较法，该方法利用RTK 技术测出测量点，然后以该点的三维坐标为基础，对这些坐标点进行比较检核，确定测量过程中误差的存在，然后采取措施进行控制。同时，重测比较法的应用也可以提升工程测量质量，该种方法是指确定精度较高的控制点，并对已经测量过的RTK 进行再次测量，对比原始数据与新数据，从中发现问题的所在，并利用有效措施进行解决。除此之外，还可以利用电台变频实时检测等方法提升工程测量质量。

结语：

综上，随着近年来GPS RTK 技术的快速发展，目前这项技术已经在水利工程测量领域得到了广泛应用，该技术的应用不仅可以提升工程测量精确度，同时还能有效保证测量效率的提高。实际工程测量过程中，很多因素都会对GPS RTK 技术的应用造成干扰，所以为了有效提升工程测量精确度，必须将基准站选址工作做好，确保数据切换的有效性，从而促进工程测量作业效率与质量的提升。

GPS技术在公路测量中的应用前景及现状摘要：GPS技术应用于公路测量是公路外业勘测的一项重大技术革命，其应用及开发的前景十分广阔。尤其是实时动态（RTK）定位技术在公路测量中蕴含着巨大的技术潜力，本文主要介绍了GPS中的RTK技术在公路测量中的应用及其对公路勘测的巨大推进作用。 关键词：GPS；RTK；静态定位；动态定位 1、GPS技术发展现状 全球定位系统GPS（GlobalPositioningSystem）是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统，具有全球性、全天侯、连续性、实时性导航定位和定时功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。单点导航定位与相对测地定位是GPS应用的两个方面；对常规测量而言相对测地定位是主要的应用方式。 相对测地定位是利用L1和L2载波相位观测值实现高精度测量，其原理是采用载波相位测量局域差分法：在接收机之间求一次差，在接收机和卫星观测历元之间求二次差，通过两次差分计算解算出待定基线的长度；求解整周模糊度是其关键技术，根据算法模型，设计了静态、快速静态以及RTK等作业模式。静态作业模式主要用于地壳变形观测、国家大地测量、大坝变形观测等高精度测量；快速静态测量以其高效的作业效率与厘米级精度广泛应用于一般的工程测量；而RTK测量以其快速实时，厘米级精度等特点广泛应用于数据采集（如碎部测量）与工程放样中。RTK技术代表着GPS相对测地定位应用的主流。 GPS测地型接收设备是实现测地定位的基本条件，接收机有单频与双频之分，双频机能以L2观测值修正电离层折射影响，最适宜于中、长基线（大于20km）测量，具有快速静态测量的功能，可升级为RTK功能；单频机适宜于小于20km的短基线测量，对于一般工程测量具有良好的性能价格比。RTK系统由GPS接收设备、无线电通讯设备、电子手薄及配套设备组成，整套设备在轻量化、操作简便性、实时可靠性、厘米级精度等方面的特点，完全可以满足数据采集和工程放样的要求。鉴于GPS系统在轨卫星数有限，在对空通视受遮挡的条件下，不能保证正常解算，影响定位的精度和可靠性。实践表明，单频GPS系统由于多环境的制约，存在着很大的局限性。随着俄罗斯的全球导航卫星系统（CLONASS）的不断完善，利用GLONASS来改善GPS性能的双星座系统（GLONASS+GPS）已由美国Ashtech公司研制成功，这种全天候、全地域、高精度的系统为用户提供了更为完善的接收设备，双星座系统的接收设备GPS接收设备的新水平。 2、GPS技术在公路测量中的应用前景 随着我国国民经济的快速增长的西部大开发的实施，我省的高等级公路建设迎来前所末有的发展机遇，这就对勘测设计提出了更高的要求，随着公路设计行业软件技术和硬件设备的发展，公路设计已实现CAD化，有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持；建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链，减少数据转抄、输入等中间环节，是公路勘测设计“内外业一体化”的要求，也是影响高等级公路设计技术发展的“瓶颈”所在。目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制，作业强度大，且效率低，大大延长了设计周期。勘测技术的进步在于设备引进和技术改造，在目前的技术条件下引入GPS技术应当是首选。当前，用GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测理，为勘测阶段测绘带状地形图，路线平面、纵面测量提供依据；在施工阶段为桥梁，隧道建立施工控制网，这仅仅是GPS在公路测量中应用的初级阶段，其实，公路测量的技术潜力蕴于RTK（实时动态定位）技术的应用之中，RTK技术在公路工程中的应用，有着非常广阔的前景。下面就RTK技术在公路勘测中的应用作简单的介绍。 3、RTK技术在公路测量中的应用 3.1 实时动态（RTK）定位技术简介 实时动态（RTK）定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS（RTDGPS）技术，它是GPS测量技术发展的一个新突破，在公路工程中有广阔的应用前景。众所周知，无论静态定位，还是准动态定位等定位模式，由于数据处理滞后，所以无法实时解算出定位结果，而且也无法对观测数据进行检核，这就难以保证观测数据的质量，在实际工作中经常需要返工来重测由于粗差造成的不合格观测成果。解决这一问题的主要方法就是延长观测时间来保证测量数据的可靠性，这样一来就降低了GPS测量的工作效率。 实时动态定位（RTK）系统由基准站和流动站组成，建立无线数据通讯是实时动态测量的保证，其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。 3.2 应用 实时动态（RTK）定位有快速静态定位和动态定位两种测量模式，两种定位模式相结合，在公路工程中的应用可以覆盖公路勘测、施工放样、监理和GIS（地理信息系统）前端数据采集。 3.2.1 快速静态定位模式。要求GPS接收机在每一流动站上，静止的进行观测。在观测过程中，同时接收基准站和卫星的同步观测数据，实时解算整周未知数和用户站的三维坐标，如果解算结果的变化趋于稳定，且其精度已满足设计要求，便可以结束实时观测。一般应用在控制测量中，如控制网加密；若采用常规测量方法（如全站仪测量），受客观因素影响较大，在自然条件比较恶劣的地区实施比较困难，而采用RTK快速静态测量，可起到事半功倍的效果。单点定位只需要5-10min（随着技术的不断发展，定位时间还会缩短），不及静态测量所需时间的五分之一，在公路测量中可以代替全站仪完成导线测量等控制点加密工作。 3.2.2 动态定位测量前需要在一控制点上静止观测数分钟（有的仪器只需2～10s）进行初始化工作，之后流动站就可以按预定的采样间隔自动进行观测，并连同基准站的同步观测数据，实时确定采样点的空间位置。目前，其定位精度可以达到厘米级。 动态定位模式在公路勘测阶段有着广阔的应用前景，可以完成地形图测绘、中桩测量、横断面测量、纵断面地面线测量等工作。测量2～4S，精度就可以达到1～3cm，且整个测量过程不需通视，有着常规测量仪器（如全站仪）不可比拟的优点。 3.3 RTK技术的优点 3.3.1 实时动态显示经可靠性检验的厘米级精度的测量成果（包括高程）。 3.3.2 彻底摆脱了由于粗差造成的返工，提高了GPS作业效率。 3.3.3 作业效率高，每个放样点只需要停留1～2s，流动站小组作业，每小组（3～4人）可完成中线测量5～10km.若用其进行地形测量，每小组每天可以完成0.8～1.5km3的地形图测绘，其精度和效率是常规测量所无法比拟的。 3.3.4 在中线放样的同时完成中桩抄平工作。 3.3.5 应用范围广—可以涵盖公路测量（包括平、纵、横），施工放样，监理，竣工测量，养护测量，GIS前端数据采集诸多方面。 3.3.6 如辅助相应的软件，RTK可与全站仪联合作业，充分发挥RTK与全站仪各自的优势。 3.4 推广建议 3.4.1 GPS静态定位技术和动态定位技术相结合的方法可以高效、高精度地完成公路平面控制测量。 3.4.2 生产过程中采用常规方法和GPS技术相结合生产流程可以极大地提高生产效率。 3.4.3 随着GPS技术特点是RTK技术的发展，各个厂家相继推出了具有自主专利技术的仪器，其初始化时间越来越短，跟踪能力也越来越强，精度越来越高，可靠性越来越强，有着良好的性价比，在勘察设计单位具有代替全站仪的趋势，单位设备更新时应考虑这一因素。 3.4.4 GPS技术在公路测量中的应用，是公路测量的一项革命性的技术革新，它将对传统的作业理念予以更新。 4、结语 GPS在公路勘测中的应用，对高等级公路的勘测手段和作业方法产生了革命性的变革，极大地提高了勘测精度和勘测效率，特别是实时动态（RTK）定位技术将在公路勘测、施工和后期养护、管理方面有着广阔的应用前景。

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