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摘要：如今，凭借着精度高、速度快、费用便宜、操作方便等优势，GPS技术已经广泛地应用于我们的日常生活中，在工程测量的应用中GPS同样也具有着举足轻重的地位。在工程测量中通常会利用GPS（RTK）进行放样，以及对放样点测量结果进行精度分析。本文阐述了GPS（RTK）测量技术的概念及原理等内容，介绍了GPS（RTK）进行工程施工放样的应用，并对该测量技术的误差和精度分析进行了探讨和研究。
关键词：GPS（RTK）；工程测量与放样；精度分析
一、GPS（RTK）相关概述
1.GPS（RTK）的概念
GPS是全球定位系统的简称，该系统是由空间卫星和地面的监控系统以及移动站部分组成的。在工程测量中应用GPS技术时，需要测量用户接入卫星信号接收设备，不断地进行信号的接收与反馈，在计算机系统下进行数据处理后可测量出所需数据。
RTK技术是一种常用的GPS测量方法，全称为载波相位差分技术。RTK技术采用了载波实时动态差分法，相比于快速静态、动态测量技术，它具有一个无法替代的特点，那便是采用RTK能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度，无需在测量事后再进行解算，极大地提高了工作效率。这种技术是GPS测量技术应用的一个里程碑，在其发展方面也有着重大突破。目前RTK技术已经应用于公路工程测绘地形图、地籍图，房地产工程的测绘址点等方面。在进行公路工程测量时，可以结合快速静态定位和动态定位两种模式进行测量，这样方便于各种前端数据的采集。而在进行房地产工程的测绘时，可运用实时动态定位技术以简化勘测的工作程序，加快检测的速度，提高准确性，保证了工作质量。
2.RTK技术的原理及分类
RTK系统由基准站和移动站两部分组成，两站各有一台GPS接收机，基准站是安置在已知坐标点上的，而移动站的GPS接收机是用来测定未知点的坐标。通过这两台接收机之间的卫星信号传输，RTK这个无线电数据通讯系统就将独立的GPS信号接收系统连成一个有机整体。RTK系统的基本原理是将基准站采集的卫星信息发送给移动站，这些信息包括载波相位观测值和伪距，移动站根据接收到的差分信息传输到控制器内进行求差解算，实时求解得出两站间的基线值，从而建立用户位置坐标。
根据差分方法的不同，可将RTK技术分为差分法和修正法。差分法是指基准站将采集到的卫星信号发送给移动站，移动站根据接收到的载波相位进行求差解算，得到坐标；修正法指的是基准站将其载波相位修正值发送给移动站，改正移动站接收到的载波相位后再求解坐标。
3.RTK技术的特点
（1）定位精度高：GPS（RTK）定位精度高这一大特点为工程测量的工作要求的较高的定位准确性及数据的精确性做出了保障。只要满足RTK的基木工作条件，在一定的作业半径范围内，其精度都能达到厘米级。
（2）全天候作业：RTK技术在进行测量时不需要测站间的通视，也不会受到时间和地点的约束，同时也不会受到天气变化的影响，这样就能够进行不间断的全天候作业，可以一直观测到观测对象，保证了观测的连续性。但是要尽量避免在雷雨天气下观测。
（3）操作简单快捷：在测量中RTK系统拥有很高的自动化程度，所以进行操作时非常简单快捷。一般来说测量人员观测时只需要对设备进行几个简单步骤的设置便可以得到二维坐标。简不仅能够提高工作效率，还降低了复杂性，减少了出现操作失误的可能性。
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二、GPS（RTK）在工程放样测量的应用
常规的放样方法多种多样，比如全站仪的边角放样等，但是基本上都需要操作人员来回移动目标，并且至少需要两人才能完成操作，这样不但浪费劳动力，还不能有效提高生产效率。而利用GPS（RTK）技术进行工程放样测量时，只需要一位操作人员，操作人员只需背着GPS接收机来确定放样点的位置，大大提高了工作效率，同时也能保证精度很高。
即使是地形比较复杂的区域，也可采用GPS（RTK）技术来进行放样测量。复杂的地形区域一般来说通视条件较差，视野不够开阔，而RTK技术在进行测量时不需要测站间的通视，可建立覆盖了整个区域的控制网来进行放样处理，因此能保证放样处理工作正常进行。放样前需要进行一些基本的准备工作，包括选择合理的地势参考点为基准安设基准站、调试基准站的接收设备、设置系统参数、确认设备正常运行。放样时，要利用多个已知位点的基站进行误差检测，以保证测量结果的准确性和可靠性。同时还要将测量得到的数据坐标记录整理，最好以文本格式进行输出，这样可直接使用数据库，使得后续工作更加便捷。
三、GPS（RTK）技术的误差和精度分析
一般来说，GPS（RTK）定位技术的误差有两类，一种是因为距离产生的误差，另一种是由于仪器的干扰而产生的误差。
因距离产生的误差又可大致分为三类：电离层误差、对流层误差和轨道误差。如果基准站和移动站之间的距离增大，这些误差也将随之增大，因此大部分误差可通过多基准站技术来消除。因电磁波在电离层中的传播出现了延迟现象而产生的误差叫做电离层误差。这种误差与电离层的电子密度有着紧密联系，而电子密度会随着太阳黑子的物理变化和活动状况变化而改变。在太阳黑子相对稳定的时期，GPS（RTK）的误差相对较小，而在太阳黑子爆发期内，GPS（RTK）根本无法进行测量。对于电磁波误差，可以利用电离层模型进行有效地削弱，或使用双频接收机消除电离层的影响，以此来减小误差。对流层误差的大小与点间距离、点间高度差都有着密切的关系，其造成的误差较大。轨道误差只有几米，但难以避免，因此在进行GPS（RTK）测量时通常会将测量半径控制在一定范围内。
由于仪器的干扰而产生的误差类型较多，包括信号干扰、天线相位中心变化、多路径误差、天气变化等。信号干扰的来源较为丰富，像无线电发射源、雷达等会传播电磁波的装置都会带来一定程度的信号干扰，干扰强度取决于接收信号的频率、功率、仪器之间的距离。天线相位中心不在它的机械中心，当相位中心产生变化时，GPS（RTK）测量的坐标误差可能达到3～5cm。天线相位中心是变化的，其变化程度的大小取决于接收信号的频率、方位角和高度角，因此误差大小也受到这些因素的影响。要减小天线相位中心变化带来的误差，需要进行天线检验校正，以此来保证GPS（RTK）测量的定位精度。当天气变化时，气象峰面处于快速运动的状态，因此会对坐标数据造成1dm左右的误差。多路径误差一般为几厘米，它是GPS（RTK）技术测量中产生的最严重的误差。多路径误差的大小取决于天线周围的环境，如果在地形开阔或不具反射面点位的环境中作业，误差相对较小，但是在高反射环境下误差可达到1dm。对于多路径误差，可采用选择具有削弱此误差功能的天线、在基准站附近铺设吸收电波的材料等措施来削弱此种误差。
GPS（RTK）技术测量能达到厘米级的定位精度，在信号接收半径小于4km时，其平面精度保持较高标准，误差极小；当测量范围大于4km时，测量误差将会明显增大。
结语
RTK技术是GPS测量技术应用的一个里程碑，它凭借着定位精度高、操作简单快捷等优点已广泛应用于工程测量与放样。虽然GPS（RTK）测量技术可达到厘米级的精度，但是始终会存在一些误差，正确认识这些误差并采取相应措施改进该技术才是未来的发展目标。
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论文作者:龚华萍
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第33期
论文发表时间:2019/3/7
标签：误差论文; 测量论文; 技术论文; 相位论文; 基准论文; 精度论文; 工程论文; 《建筑学研究前沿》2018年第33期论文;