试析GPS-RTK技术在建筑工程测量中的应用及其技术要点--中国期刊网

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试析GPS-RTK技术在建筑工程测量中的应用及其技术要点

发表时间：2021/5/27 来源：《基层建设》2021年第2期作者：柯培

[导读] 摘要：在近年来GPS技术不断发展的过程当中，GPS-RTK技术在工程、地形、以及航空摄影测量方面具有了较多的应用。

        中铁十一局集团第二工程有限公司湖北省十堰市 442000
        摘要：在近年来GPS技术不断发展的过程当中，GPS-RTK技术在工程、地形、以及航空摄影测量方面具有了较多的应用。在建筑工程测量当中，也需要能够做好技术的把握与应用，更好的满足实际工作需求。鉴于此，本文主要分析GPS-RTK技术在建筑工程测量中的应用及其技术要点。
        关键词：GPS-RTK技术；建筑工程；工程测量
        1、引言
        全球定位系统(GPS)应用于很多方面，例如导航定位、地面监控、情报搜集、应急通信等。GPS的导航定位功能给测绘学带来了巨大的发展和变革。应用GPS的新技术或者与GPS相互嵌套的新技术被广泛应用，使测绘工作高效精确。其中基于GPS技术的RTK技术便是其中之一。RTK技术的本质是基于GPS的载波相位差分技术，至少需要2个数据源放在一起进行差分解算，需要一个基站和一个移动站(单基站RTK)相互配合工作。基准站给移动站提供差分源，移动站根据基站提供的差分源修正接收到的GPS定位坐标高程数据，从而得到精确至厘米的三维空间位置信息。GPS-RTK技术(单基站ＲTK技术)具有精度高、效率高、操作简单、搭载平台数据接口开放等一系列优势被广泛地应用于地形图测量、施工放样测量、竣工测量等一系列测量工作当中。
        2、GPS-RTK技术工作原理
        GPS定位原理是根据空中卫星发射的信号，通过观测GPS卫星和用户接收机天线之间的距离，确定空中卫星的轨道参数，计算出被锁定的卫星在空中的瞬时坐标。ＲTK测量时有一个基准站和一个流动站，基准站是不动的，操作人员通过流动站来测定需要点的坐标。基准站坐标已知，基准站和流动站均有GPS接收机，GPS信号从卫星到基准站和流动站的传播速度，受大气影响会产生很多误差，因为电磁信号在真空中的传播速度才是定值，在空气中的传播速度要慢一些，慢多少跟空气的密度、温度等都有关系，并且这个误差无法实际测定(因为气温气压都是实时变化的)，因此实际上基准站和流动站的实际准确位置都无法测定。但是由于卫星离我们的距离相对于基准站和流动站之间的距离是非常大的，可以认为信号从卫星传到基准站跟从卫星传到流动站的路径是一样的，误差也是一样的，这样误差常数就可以抵消，这时可以得到流动站到基准站的一个距离向量(可认为是三维坐标差)。而基准站的坐标已知，那么流动站的坐标就是基准站的坐标加上这个坐标差，这种方法就是差分技术。而基准站和流动站之间通过电台信号或GPRS等数据链进行通信，实时解算这个坐标差值，这就是ＲTK测量的基本原理。GPS－RTK工作原理示意如图1所示。

        图1 GPS－ＲTK工作原理示意图
        3、GPS-RTK具体使用的定位方式
        GPS-RTK定位技术在使用的过程中需要基准站及时地接收到GPS卫星系统的信息，并且将这些信息传递给移动站。从基准站将信息传递给移动站，在传递的过程中，这二者之间需要使用数据链这一介质来进行传递。正是基准站，移动站和数据链这三者互相配合才使GPS RTK技术可以得到有效的应用。
        移动站在接受GPS卫星系统传输的数据时，其工作状态相对灵活，既可以处在静止状态，也可以处在持续运作的状态当中。即便移动站正在运作，也能够准确接收GPS卫星观测系统的数据，并根据需求对其进行处理，得到所需要的结果。不仅如此，只要是外部可以对4颗星以上的卫星进行一个实时的观测与研究，那么即便移动站处在一个运行的状态，也可以得出厘米级别的定位服务。
        4、GPS-RTK技术在建筑工程测量中的技术要点与应用
        4.1、RTK关于建筑控制方面的应用
        控制测量是建筑工程建设最基本也是非常重要的一项内容。建筑工程的基本内容主要有工程建设工程管理和工程维护这几个方面，而控制测量，恰恰又是这几项基本内容的重要组成部分。同时，它又和控制网的网形和工程项目的性质密切相关，对精度的要求也是非常高的。建筑工程测量时，我们需要对城市的控制网进行测量，而大部分一级、二级、三级的相关控制导线都被导入了地面上，避免不了造成了许多破损，时间越长，破坏越大，大大延迟了测量工程人员的进度。为了规避这种问题，经过不断研究，发现工程控制网就可以很好地解决这一问题，因为它的点位密度相对较大，对精度的要求也比较高，同时它的覆盖面相对较小。
        4.2、RTK关于建筑控制方面的应用
        建筑都会逐渐变形，在建筑工程的测量中监测建筑物的变形程度是一项十分重要的任务。监测的主要对象就是针对大型的人口流动密集的建筑，检测它们的位置是否移动，包括对地基沉降的观察，对建筑物倾斜程度进行监察测量等。该类监测要求很高，需要随时掌控监测物的大小尺寸及周围环境的变化情况。
        RTK技术不断地成熟，它可以不对控制点进行布设，改变先控制再测图的传统方法，依据基准点获得的数据进行三维坐标设置，将参数和放样点进行终点坐标和曲线转角的绘制。放样方法灵活，坐标放样按桩号进行，随时可以更换，屏幕上箭头可以指示出偏移方向偏移量。
        4.3、RTK关于碎部测量方面应用
        传统的测量方法，我们采用人工必须需要三个人以上来进行操作，完成测量。但是现在GPS-RTK技术把应用可以直接省略掉许多的控制点，在测图时只需要在测点停止3s即可进行编码。只要找到一定的基准点，便可以很快确定坐标来进行绘图。
        利用GPS-RTK，可以灵活地进行放样取样，并且我们可以随时交换，该过程十分方便，只需要调整仪器屏幕上的图标来达到目的即可，该误差非常小，每个测量点都是独立的，不会产生累积的误差测量十分精确。
        4.4、RTK关于断面测量方面应用
        使用传统的方法来对断面进行测量时，在断面测量的过程中，经常会遇到方向不明确的问题，这也增加了漏测、重复测的概率。同时传统断面测量方式中，需要利用许多的分站共同工作才能把这项工作完成，增加了工作内容的复杂度。采用GPS RTK技术进行测量，可以及时地获取到断面的三维坐标信息，这样在应用过程中，可以克服传统断面测量中的一些困难，提高了测量结果的完整性与有效性。并且使用GPS RTK 技术，可以不考虑分站测量和具体的断面方向，使用这样的技术，能够直观的去获取到断面的真实的信息以及实地状况。最大限度节省实地考察的时间，也能够节省物力和成本的投入量。
        5、结束语
        GPS-RTK技术应用在建筑工程测量当中有着明显的优势，由于测量精度非常高，并且可以实现实时定位，操作起来也比较简便，不需要多个工作人员共同操作，能够在一定程度上节省人力、物力以及财力。将其应用在工程测量过程中，不仅可以提高对工程测量工作的效率，也能够让工程测量工作变得更加具有活力，提高了工作人员的积极性。
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