GPS-RTK在施工放样的应用

在城市规划工作过程中，规划测量是个大问题，如何使用最有效地测量方式，达到最精确的测量结果，提高工作效率，已然成为人们探讨的的话题，本文就GPS-RTK在施工放样中的精度估算、影响因素以及减弱误差的措施逐步进行探讨，以期明确GPS-RTK在施工过程中的操作情形，趋利避害，更有效地提高作业效率。

一、引言

随着全球定位系统(GPS)技术的快速发展，RTK(Real Time Kinemati

c)测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。RTK测量技术因其精度高、实时性和高效性，使得其在施工测量中的应用越来越广。RTK测量系统，是GPS测量技术与数据传输技术的结合，是GPS测量技术中的一个新突破。RTK测量系统一般由GPS接收设备、数据传输设备、软件系统三部分组成。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成，它是实现实时动态测量的关键设备。软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能。

二、GPS-RTK在施工放样中的精度估算

RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，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,随即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。

使用RTK进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系，对于短边，其相对关系较难满足。在放样的同时，需要特别注意测量点位的收敛精度，在点位精度收敛高的情况下，用RTK进行规划放线一般能满足要求。运用这种方法大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的搬运次数，使得作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大，定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累，数据处理能力强。

由此观之，GPS-RTK在施工放样中的高精度是显而易见的，下面以察(尔汗)格(尔木)高速公路格尔木河大桥南塔施工为例来分析GPS-RTK在三维坐标放样中的使用过程，在利用三维坐标法放样塔柱各节段时，通常是直接测定该段截面相应轮廓点的平面坐标。而有些情况下，例如横梁各点、塔柱变截面段与塔冠，以及某些预埋件位置，除了测定轮廓点的平面坐标之外，还需同时测定其高程。为此在放样之前应结合施工场地条件、施工进度，按事先拟定的测量方案，以桥梁施工控制网为依据，加密放样测站点。在选择测站点位置时，除了保证满足放样精度要求之外，还应考虑通视条件、放样方便和数据准备时计算简单等因素。

RTK在城市规划测量中有着广泛的运用，比传统的测量仪器，有着省时省工且精度高等特点，同时，RTK技术还可用于地形测量、水域测量、管线测量、房产测量等方面。用RTK测图，可以不用布设图根控制，仅仅依据少量的基准点，便可以直接测定地形地物点坐标，如果用专业测图软件，通过电子手簿记录即可实现数字化测图。在水下地形测量时，RTK能自动导航和按距离或时间间隔自动采点，只要将天线高量至水面，加水深改正后，即可高精度的实时测定水下地形点的三维坐标，由专业软件成图。

然而，GPS-RTK除了具备上述优点之外，其自身也存在局限性，放样时在点位收敛精度不高的情况下，强制测量则有可能带来较大的点位误差。比如其受天空环境影响和卫星状况限制，或者作业半径比标称距离小、数据链传输受干扰和限制;受GPS接收机上方遮挡物的限制;另外还有可能出现高程异常现象;精度和稳定性仍旧存在问题。那么，造成GPS-RTK点位放样的误差因素有那些呢?其采取哪些措施来减弱误差呢?下面稍作分析。

三、误差来源和减弱措施

首先，造成误差的因素。

1、GPS-RTK点位放样具有不确定度。

不确定度在测量中表现为获得的坐标测量值与相应的真实坐标值的差值。点位放样时,用户直接根据设计坐标进行标定,但GPS仪器并非直接利用坐标而是通过伪距、时间、相位等要素,利用距离交会原理,在机器内部通过计算将结果显示出来,其不确定度指标只能用合成标准不确定度进行评定。放样点位的误差表现为点位的实际坐标与设计坐标的偏离情况,此时的不确定度也可以理解为由于定位瞬间各卫星空间位置的不确定度、距离测量的不确定度、求解过程的不确定度的综合影响。

2、测站。与测站有关的误差包括天线相位中心变化、多径误差、信号干扰和气象因素影响等，这些因素都可影响GPS-RTK在三维坐标放样中的精度。

3、距离。与距离有关的误差包括轨道误差、电离层误差和对流层误差。电离层误差、对流层误差同信号传播有关的误差将随移动站至基准站的距离的增加而加大， RTK的有效作业半径是有限的(一般为12km内)。

其次，减弱误差的措施

由于来源、方位、角度、强度、远近等因素在现场具有极强的随机性,导致其无法进行定量描述或施加改正数,因此，只能采取措施或刻意回避强影响因素以削弱放样成果的不确定度。具体应该做到：

1、基准站应避免选择在无线电干扰强烈的地区,包括反射面和发射源。RTK基准站初始化后,必须到另外的点位(已知点或前期放样的点位)进行检核,最好位于远方端点。在进行测量时，基准站要选择在比较中心、位置空旷开阔的至高点上，且周围无磁场的影响，这样流动站接收的信号好。

2、基准站尽量选择测段中部高地,可避免因距离过大或失锁带来的精度降低或重新初始化的不足。

3、注意更换投影带,改变抵偿水准面区域附近的基准站设置,尽量在同一系统下工作,可减少坐标换算误差。

4、移动站遇到大范围密林、长的桥洞、密集的楼群等,应尽量绕行或快速穿过,避免断链。

5、移动站遇到附近的已知点位或以前放样的桩位,必须进行放样验证而不能是坐标测定。工作中发现,测定状态正常并不能保证RTK放样状态的正常。

四、小结

综上所述，GPS-RTK技术虽不可避免地产生一些误差,但瑕不掩瑜，它的作业效率高、定位精度高、集成化程度高、测绘功能强大等诸多优点,能够极大地降低劳动作业强度，提高作业效率，出现GPS- RTK测量作业效率为常规测量方法的3倍以上的大突破。GPS-RTK技术在不断进步、不断深入，在未来会得到更广泛的应用，它必将成为一种趋势，拥有更加广阔的前景!