浅谈GPSRTK测量作业方式

　　摘要GPSRTK与传统测量方式比较，它具有很大的优势，测量作业效率高，定位精度高，数据可靠，做业不受通视条件影响、单站测量控制范围广、操作简单，能有效地减少因地形复杂带来的繁重工作量，显现它的作业优势。本文通过探讨了RTK测量所具有的多种作业方式，提出了应根据测区已有控制资料情况和测量成果需求的紧迫程度，灵活运用RTK测量的作业方式。
　　关键词GPSRTK，坐标系统，作业方式
　　1引言
　　常规的GPS测量方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。
　　2RTK基本工作原理
　　RTK（RealTimeKinematic）实时动态测量技术，是以载波相位观测为根据的实时差分GPS技术，它是测量技术发展里程中的一个突破，它由基准站接收机、数据链、流动站接收机三部分组成。
　　RTK基本工作原理：在已知的高等级点上（基准站）安置一台接收机为参考站，对卫星进行连续观测，并将其观测数据和测站信息，通过无线电传输设备，实时地发送给流动站，流动站GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线接收设备，接收基准站传输的数据，然后根据相对定位的原理，实时地解算出流动站的三维坐标及其精度（即基准站和流动站坐标差△x、△y、△h，加上基准坐标得到每个点的WGS-84坐标，通过坐标转换参数）得出流动站每个点的平面坐标x、y、h。
　　3 GPSRTK测量的几种作业方式
　　RTK作业方式非常灵活。基准站采用静态作业模式，可以安置在已知点上，也可以安置在待定点上。流动站采用动态作业模式，可以处于静止状态，也可以处于运动状态；可在一固定点（不一定为已知点）上先进行静态初始化再进行动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成整周模糊度的搜索求解。
　　3.1 不同起算条件下的RTK作业模式
　　在进行RTK测量时，起算点的已有坐标数据情况往往不尽相同。有的已知点可能同时具有WGS-84世界大地坐标系坐标（以下简称84坐标）和1980年国家大地坐标系坐标（以下简称80坐标）或1954年北京坐标系坐标（以下简称54坐标），可以求解两系统坐标转换参数，而大多数的已知点可能只具有80坐标或54坐标，还不能直接求解坐标转换参数。特殊情况下也可能待定点只需要84坐标即可。因此，在具体作业方式上会有所不同。
　　对于已知点同时具有84坐标和80坐标或54坐标的工程项目，可以在RTK系统中直接输入已知点的两套坐标，选用合适的坐标转换模型，通过公共点匹配求解坐标转换参数，检验合格后保存采用。此时要求基准站必须安置在已知点上，而且应输入已有的84坐标，以保证84坐标的一致性；流动站比较灵活，可以直接在待定点上流动观测，也可以到个别已知点或已测点上进行检核测量，以核对坐标转换参数的正确性。对于已经布设GPS控制网的工程项目，一般都可以按此种作业方式进行。
　　对于已知点仅具有80坐标或54坐标的工程项目，必须先测定已知点的84坐标，为求解坐标转换参数所用。此时要求基准站可以安置在已知点上，也可以安置在待定点上，甚至可以安置在临时点上，但都必须进行单点定位，测定基准站的84坐标，一般取10分钟的观测数据即可。而流动站必须先到已知点进行流动观测，获取所有已知点的84坐标，然后同样在RTK系统内通过公共点匹配求解坐标转换参数。有了转换参数可以到待定点上依次观测了。对于没有布设GPS控制网的公路项目，一般都需要按此种作业方式进行。
　　值得一提的是，由于基准站的安置都具有一定的可选性，因此应满足以下几方面的要求：
　　（1）点位周围没有明显的障碍物和电磁信号干扰物，以利于卫星信号的接收。（2）点位所在地地势较高，最好是在制高点上，以利于数据信号的传送。（3）点位附近充电较方便，以确保基准站连续用电的特殊性。（4）点位相对于待定测区域位置适中，有利于作业半径的覆盖。
　　3.2不同坐标系统下的RTK作业方式
　　进行RTK测量主要是充分利用它具有的快速定位和实时放样两大功能。在大多数情况下，只有点位放样才真正需要实时测定而快速定位并不都是需要实时提供坐标，也就是说可以通过后处理提供点位坐标。因此在作业方式上我们完全可以根据工程项目对测量成果需求的紧迫程度，优化设计RTK测量的作业方式，以达到尽可能缩短外业观测时间，真正提高作业效率。
　　3.2.1在国家坐标系统下的RTK作业方式。这种作业方式，也就是3.1中所介绍的前两种情形。因为这种作业方式才是真正意义上的实时提供国家坐标系统下的点位坐标，主要工作也都是外业完成。它要求测区具有坐标转换参数或者能够实时求定转换参数。该作业方式主要用于真正需要实时提供点位坐标的工程项目如施工放样等。
　　3.2.2 在WGS84坐标系统下的RTK作业方式。是指RTK外业测量中无需考虑坐标转换参数而直接实时提供84坐标，通过内业后处理提供国家坐标系成果。这种作业方式的最大特点是：不必为求定坐标转换参数而提前进行已知点联测，只需在测定待定点过程中顺便联测已知点。尤其是对于线路较长的公路RTK测量，在无需实时提供国家坐标成果时，按此作业方式可以大大减少外业工作量。
　　4 GPSRTK测量作业方式的选择
　　GPSRTK测量作业方式应该根据工程项目的实际情况来进行选择，充分发挥技术优势。
　　4.1 如果测区已有GPS静态控制网资料，可选择条件好的已知GPS点作为基准站，在流动站中直接输入转换参数，即可开始RTK作业，实时提供国家坐标系下坐标成果。
　　4.2 如果测区内没有GPS静态控制网资料需要实时提交成果的，必须现场测定所有已知点的WGS84坐标，求得转换参数后方可进行作业；无需实时提交成果的，可直接在WGS84坐标系下进行RTK测量，顺便联测已知点，经后处理后提交国家坐标系下成果。
　　参考文献
　　1 刘大杰施一民等.全球定位系统（GPS）的原理与数据处理【M】.上海：同济大学出版社1996
　　2 国标.全球定位系统（GPS）测量规范，2001
　　3周兴顺.GPSRTK技术应用于高速公路中桩放样[J].华东公路.2002.8