浅谈GPS测绘技术在工程规划放样中的应用

摘要：本文详细介绍了GPS测量特点、定位原理、误差来源及其影响以及在本地区规划放样采用的GPS-RTK仪器进行具体项目的野外实施的作业流程;同时对GPS测绘技术的优点进行了全面的分析。

关键词：GPS测量;规划放样;作业流程;优点

1 GPS测量原理

1.1 GPS简介GPS(globalpositioningsystem)即全球定位系统,具有性能好、精度高、应用广的特点，是由美国建立的一个卫星导航定位系统，是迄今最好的导航定位系统利用该系统。用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速;另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。

1.2 GPS系统的特点全球地面连续覆盖;功能多，精度高;实时定位;应用广泛。观测站之间无需通视;定位精度高;观测时间短;提供三维坐标;操作简便;全天候作业。

1.3 GPS系统的构成全球定位系统(GPS)的整个系统由三大部分组成：空间部分、地面控制部分和用户部分所组成。

1.4观测量的误差来源及其影响GPS定位中,影响观测量精度的主要误差来源分为三类:与卫星有关的误差;与信号传播有关的误差;与接收设备有关的误差。①与卫星有关的误差;②卫星信号传播误差;③接收设备有关的误差;④其它误差来源。

1.5 绝对定位原理利用GPS进行了绝对定位的基本原理，是以GPS卫星和用户接收机天线之间的距离(或距离差)观测量为基础，并根据已知的卫星瞬时坐标，来确定用户接收机的点位，即观测站的位置。GPS绝对定位方法的实质是测量学中的空间距离后方交会。它可以为动态绝对定位和静态绝对定位。

1.6 相对定位原理利用GPS进行绝对定位(或单点定位)进,其定位精度,将受到卫星轨道误差、钟差及信号传播误差等诸多因素的影响，尽管其中一些系统性误差，可以通过模型加以消弱，但其残差仍是不可忽略的。在相对定位的过程中这些误差可得以消除或大幅度消弱。它可以分为静态相对定位和动态相对定位。

2 建筑物规划放样的实施

在工程建设中，建筑物规划放样是将规划部门规划的建筑物的平面位置和高程按设计要求，以一定的精度在实地标定出来，作为施工的依据。对于我们本地区建筑物规划放样只要求平面坐标位置，高程由施工单位放样。对一般工程放样点位误差为25mm以内;对特殊要求的工程项目按设计图纸明确的限差要求。

3 建筑物RTK放样的定义及原理

3.1定义：随着全球定位系统(GPS)技术的快速发展，GPS动态测量RTK(RealTimeKinematic)技术也日益成熟，RTK测量技术因其精度高、实时性和高效性，在城市的规划建筑物放样得到了广泛应用。

3.2 RTK定位基本原理：它是实时动态(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测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术。

3.3 RTK的技术特点

3.3.1工作效率高：在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完4km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的设站次数，移动站一人操作即可，劳动强度低，作业速度快，提高了工作效率。

3.3.2定位精度高：只要满足RTK的基木工作条件，在一定的作业半径范围内(一般为4km )RTK的平而精度和高程精度都能达到厘米级。

3.3.3 全天候作业：RTK测量不要求基准站、移动站间光学通视 ，只要求满足“电磁波通视”，因此和传统测量相比，RTK测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来难于开展作业的地区，只要满足RTK的基木工作条件，它也能进行快速的高精度定位，使测量工作变得史容易史轻松。

3.3.4 RTK测量自动化、集成化程度高，数据处理能力强：RTK可进行多种测量内、外业工作。移动站利用软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，减少了辅助测量工作和人为误差，保证了作业精度。

3.3.5 操作简单，易于使用：现在的仪器一般都提供中文菜单，只要在设站时进行简单的设置，就可方便地获得二维坐标。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便地与计算机、其他测量仪器通信。

4 RTK放样方法和作业流程

4.1收集控制点资料任何测量工程进入测区，首先一定要收集测区的控制点坐标资料，包括控制点的坐标、等级、中央子午线、坐标系等。

4.2求定测区转换参数GPSRTK测量是在WGS-84坐标系中进行的。而各种工程测量和定位是在当地坐标或北京54坐标上进行的，这之间存在坐标转换的问题。GPSRTK是用于实时测量的，能够立即给出当地的坐标，坐标转换工作更显重要。在计算转换参数时，要注意下面两点：①已知点最好选在四周及中心分布均匀，且能有效控制的测区。②为了提高精度，可利用最小二乘法选取了以上的点求解转换参数。

4.3工程项目参数设置根据GPS实时动态差分软件的要求，就输入下列参数：当地坐标系(如北京54坐标系)的椭球参数：长轴和偏心率;中央子午线;测区西南角和东北角的大致经纬度;测区坐标系间的转换参数;根据测量工程的要求，可输入放样点的设计坐标，以便野外实时放样。

4.4野外作业将基准站GPS接收安置在参考点上，打开接收机，将设置的参数读入GPS接收机，输入参考点的当地施工坐标和天线高，基准站GPS接收机通过转换参数将参考点的当地施工坐标化为WGS-84坐标，同时连续接收所有可视GPS卫星信号，并通过数据发射电台将其测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态发送出去。流动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时，接收来自基准站的数据，进行处理后获得的流动站的三维WGS-84坐标，再通过与基准站相同的坐标转换参数将WGS-84转换为当地施工坐标，并在流动站的手控器上实时显示。接收机可将实时位置与设计值相比较，指导放样。

5 GPS-RTK测量在工程规划放样中的优化经验

5.1可以很好避免全站仪测量时繁琐复杂的分级控制过程，能够很好克服测量点之间的通视问题，能减少一半的测量人员，从而节约大量工作时间、大幅提高测量工作效率。

5.2测量成果相对精度高，质量可靠。点位范围可以方便地控制在0.03米之内，并且点与点之间误差均为随机误差，不会产生累积误差。同时定位系统可以全天候作业，不受视线通视影响。

5.3可实时提供定位点的坐标及其点位精度，方便快捷，定位情况一目了然。

总之，GPS-RTK测量技术作为先进的测绘技术在众多测量生产中发挥着日益广泛的作用，GPS-RTK 技术已为测量界普遍地接受，并得到越来越广泛的应用。虽然还有其不足之处，如受卫星状况限制、天空环境影响、数据链传输受干扰和限制、初始化能力和所需时间问题等，但由于其只要满足工作条件，RTK 具有高精度、速度快的特点，在工程测量中应用越来越广泛。不断尝试新的方法，积极探索更经济实用的测量技术，提高RTK 观测精度和仪器的使用范围，拓宽RTK 的应用领域，利用其优势提高工作效率，展现RTK 的优越性，在满足工程精度要求的同时, 节省了人力物力, 降低了作业人员的工作强度, 大大提高了工作效率,缩短了勘测设计周期。RTK 技术在渠道测量工作中的巨大优势已越来越明显。另外测量工作中一定要认真严肃对待每一个问题，仔细的处理每一个细节，这样才能高效快速的做出一个合格的结果。

参考文献：

[1]李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理.武汉：武汉大学出版社，2005.

[2]李天文，GPS原理及应用[M].北京：科学出版社，2003.

[3]胡伍生，高成发.GPS测量原理及其应用[M].北京：人民交通出版社，2002.

[4]杨一挺，赵水泉等.浙江省地方标准《1：500基础数字地形图测绘规范》DB33/T552-2005.

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