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[摘 要]GPS与RTK测量技术在普通测量中应用广泛。由于RTK技术相比传统的地质测量技术具有较强的优势，因此在测量精度方面具有很大的优势。通过RTK技术能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，本文首先分析了GPS与RTK技术在工程测量中的应用，其次就GPS与RTK技术在工程测量中处理数据方法和GPS与RTK技术在工程测量中应用的优点进行了探讨，具有一定的参考价值。
[关键词]GPS与RTK技术；数据采集；地质测量
中图分类号：P623.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0395-01
近年来，全球定位系统技术得到了较快的发展，GPS卫星定位系统目前在国民经济各领域均有着应用，且应用效果较好。随着GPS与RTK技术的出现以及GPS接收机定位精度的不断提高，测量方式上也发生着革命性变革，从静态向快速静态，向动差分DGPS和载波相位差分实时态测量RTK（Real-Time-Kinematic）转变。RTK测量技术作为GPS地质测量的里程碑，为其工程放样、地图测绘等多个作业带来了便利，极大的提高了作业精确度和效率。
1.GPS与RTK技术的测量原理
GPS-RTK技术主要利用卫星信号来进行地质测量，是一种先进的勘测技术。它针对载波相位观测值的动态变化来进行定位。主要由三个部分组成：GPS信号接收、数据的实时传递和数据处理。GPS-RTK技术能够在极短的时间内得到精准的信息。有全天性、自动化和高准确性等特点[1]。
GPS-RTK技术主要包括：2台GPS接收机、1台站和1台移动站。其中，基站可在任意地点设站，增加了作业的灵活性，并将一些必要的数据，如基准站坐标、高程、坐标转换参数等输人GPS手簿，一至多台接收机设置为流动站。流动站由1台或者多台接收机组成。基准站、流动站可同时接收GPS卫星发出的信号，通过基准站观测值与已知位置数据的比较，可修正GPS差分值。然后通过无线电方式或GPS网络实时传递给公共卫星的流动站，流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，采集GPS观测数据，在系统内组成差分观测值来实时处理，最终得到差分的修正值，校准实时位置，使得定位过程在几秒钟内即可完成，三维定位精度为厘米级。
2.GPS与RTK技术的特点
2.1 工作效率高
传统的测量工具只能按点测量，每测一次就需要搬动一个位置，不仅消耗人力还浪费时间。GPS-RTK技术能够扩大测量范围并进行远距离测量，而且操作简单，需要的操作人员也少，节省了测量时间，提高了工作效率。在山区作业中在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完2km半径的测区。
2.2 定位精度高
GPS-RTK技术的定位精确度能够达到厘米，只要满足此技术所需要的工作条件，测量的误差就会很小并且没有积累。
2.3 自动化程度高
GPS-RTK技术在进行地质图测绘的时候可以自动化完成，不需要很多人，节约了劳动力。而且设备的使用方法很简单，数据输人、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机、其它测量仪器通信。
2.4 作业条件的要求低
传统的测量技术需要满足光学通视的要求，暗示RTK技术只对“电磁波通视”有要求，受环境条件的制约性特别小，这样即使遇到地形复杂的环境也可以对该地区进行高精度的测量。
2.5 数据传输干扰大
RTK数据链传输易受到障碍物如高大山体、高建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减重，严重影响外业精度和作业半径。在地形起伏高差大的山区和城镇密楼区数据链传输信号受到限制。另外，当RTK作业半径超过一定距离（一般为几公里，每种机型在不同的环境又各不相同）时，测量结果误差限，所以RTK的实际作业有效半径比其标称半径要小很多，工程实践和专门研究都证明了这一点。解决这类问题的有效办法是把基准站布设在测区中央的最高点上。
3. GPS与RTK技术在地质测量中的应用
3.1 作业方法
在测区中部选择远离各种强电磁干扰源、周围应无明显的大面积的信号反射物、视野开阔的相对制高点等观测条件良好的控制点架设基准站，并连续跟踪所有可见卫星。对于RTK移动站来说，从矿区钻孔、探井、探槽、勘探线、地质点等点测量顺序开展测量[2]。
3.2 作业要求
在观测时段内，保证至少有5颗以上卫星供同步观测，而移动点与基准点距离控制在2km以下。
3.3 应用流程
在测量作业之前，首先应对测区进行系统勘察，收集资料，主要八廓测区控制点坐标、中央子午线和高程等数据信息。此外，对工作区控制点合理布设，保证控制点的数量在4个以上，而且分布均匀，覆盖整个的量区域。对于基站架设的中心位置，选择地势高，而且无遮挡电台覆盖区域，保证足够的空间，且需要远离水源、通信塔，保证信号不受到干扰。GPS-RTK得到的是WGS84坐标系标，但是地质测量需要的是地方坐标，因此在测量中，还需要把WGS84坐标转换为地方坐标。在转换过程中，RTK测量可采用处理后得到的转换参数，获得实时三维定位坐标数据信息。通过手簿建立项目，合理设置移动站，用不少于3个已知点坐标解开参数。在接收GPS卫星信号同时，流动站接收基准站数据通讯电台发射出的伪距差分改正数，以及伪载波相位测量信息，而整个过程持续大约11分钟，因此，流动站在接收卫星和基准站信息的情况下，便可获取三维坐标信息。
3.4 RTK坐标转换
目前中国采用的仍是1980国家坐标系。但是由于RTK测量需要进行坐标转换，因此，在高程精度要求比较高时，转化参数应考虑高程这一要求。在无法有效满足高程精度的条件下，可对RTK数据做相应的处理，并根据高程拟合、大地水准面精化等方法来求得高程值。
对于一定区域内的地质工程测量，我们往往利用以往的控制点成果求取“区域性”的转换参数，以便适用于需要的坐标系统。其区域性在理论上削弱了变形影响，提高了转换的可靠性[3]。
一般而言，基准站WGS84坐标方法包括两种：第一，使用历史静态数据，把控制点的WG坐标、地方坐标直接输人到手簿来求取转换的坐标；第二，使用上一点采集方式来获得转化的坐标信息，但是此方法仅能够在WGS84成果下使用，适用范围比较小。做法具体如下：基准站的WGS84坐标直接从手簿中读取，然后将移动站安置于控制点上采集WGS84坐标，每次测量前总要先对测区进行点校正（WGS84地心坐标与所需坐标系间的转换）。即测前应在测区边沿选择3个分布均匀的控制点进行点校正，求解坐标转换参数。测量时应以其它已知控制点作为检核，当检验精度满足拟测量等级时，方可开始正常作业。将校正参数记录在笔记本上，每次测量前应认真核对本参数，确保本测区参数的唯一性。
4.结语
在地质量技术快速发展的今天，在我国经济社会发展进入转型升级的关键时期，在地质测量中应用GPS-RTK技术可提高测量数据的准确性，以及测量作业的效率。但是在实践中，由于RTK测量技术的实施会受到卫星信号、接收机状态、测站周围环境及仪器操作的影响，因此在作业中，技术人员要根据RTK技术的特点及测区状况，采取有效措施，严格按操作规程作业，并加强成果的复核，以确保RTK成果的精确性和可靠性。随着科学技术的不断发展，GPS-RTK技术一定会不断的进步。
参考文献
[1] 葛永森，李广来，鹿传磊，等.GPS-RTK技术在地质勘测应用.中国西部科技，2010（3）：38-39.
[2] 王刚，郭广礼，王磊.GPS-RTK技術在矿山中的应用研究[J].煤矿现代化，2011.01.
[3] 宋良学，王传海.RTK在城市控制网应用中精确性和可靠性研究[J].勘察科学技术，2009（04）.
[关键词]GPS与RTK技术；数据采集；地质测量
中图分类号：P623.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0395-01
近年来，全球定位系统技术得到了较快的发展，GPS卫星定位系统目前在国民经济各领域均有着应用，且应用效果较好。随着GPS与RTK技术的出现以及GPS接收机定位精度的不断提高，测量方式上也发生着革命性变革，从静态向快速静态，向动差分DGPS和载波相位差分实时态测量RTK（Real-Time-Kinematic）转变。RTK测量技术作为GPS地质测量的里程碑，为其工程放样、地图测绘等多个作业带来了便利，极大的提高了作业精确度和效率。
1.GPS与RTK技术的测量原理
GPS-RTK技术主要利用卫星信号来进行地质测量，是一种先进的勘测技术。它针对载波相位观测值的动态变化来进行定位。主要由三个部分组成：GPS信号接收、数据的实时传递和数据处理。GPS-RTK技术能够在极短的时间内得到精准的信息。有全天性、自动化和高准确性等特点[1]。
GPS-RTK技术主要包括：2台GPS接收机、1台站和1台移动站。其中，基站可在任意地点设站，增加了作业的灵活性，并将一些必要的数据，如基准站坐标、高程、坐标转换参数等输人GPS手簿，一至多台接收机设置为流动站。流动站由1台或者多台接收机组成。基准站、流动站可同时接收GPS卫星发出的信号，通过基准站观测值与已知位置数据的比较，可修正GPS差分值。然后通过无线电方式或GPS网络实时传递给公共卫星的流动站，流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，采集GPS观测数据，在系统内组成差分观测值来实时处理，最终得到差分的修正值，校准实时位置，使得定位过程在几秒钟内即可完成，三维定位精度为厘米级。
2.GPS与RTK技术的特点
2.1 工作效率高
传统的测量工具只能按点测量，每测一次就需要搬动一个位置，不仅消耗人力还浪费时间。GPS-RTK技术能够扩大测量范围并进行远距离测量，而且操作简单，需要的操作人员也少，节省了测量时间，提高了工作效率。在山区作业中在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完2km半径的测区。
2.2 定位精度高
GPS-RTK技术的定位精确度能够达到厘米，只要满足此技术所需要的工作条件，测量的误差就会很小并且没有积累。
2.3 自动化程度高
GPS-RTK技术在进行地质图测绘的时候可以自动化完成，不需要很多人，节约了劳动力。而且设备的使用方法很简单，数据输人、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机、其它测量仪器通信。
2.4 作业条件的要求低
传统的测量技术需要满足光学通视的要求，暗示RTK技术只对“电磁波通视”有要求，受环境条件的制约性特别小，这样即使遇到地形复杂的环境也可以对该地区进行高精度的测量。
2.5 数据传输干扰大
RTK数据链传输易受到障碍物如高大山体、高建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减重，严重影响外业精度和作业半径。在地形起伏高差大的山区和城镇密楼区数据链传输信号受到限制。另外，当RTK作业半径超过一定距离（一般为几公里，每种机型在不同的环境又各不相同）时，测量结果误差限，所以RTK的实际作业有效半径比其标称半径要小很多，工程实践和专门研究都证明了这一点。解决这类问题的有效办法是把基准站布设在测区中央的最高点上。
3. GPS与RTK技术在地质测量中的应用
3.1 作业方法
在测区中部选择远离各种强电磁干扰源、周围应无明显的大面积的信号反射物、视野开阔的相对制高点等观测条件良好的控制点架设基准站，并连续跟踪所有可见卫星。对于RTK移动站来说，从矿区钻孔、探井、探槽、勘探线、地质点等点测量顺序开展测量[2]。
3.2 作业要求
在观测时段内，保证至少有5颗以上卫星供同步观测，而移动点与基准点距离控制在2km以下。
3.3 应用流程
在测量作业之前，首先应对测区进行系统勘察，收集资料，主要八廓测区控制点坐标、中央子午线和高程等数据信息。此外，对工作区控制点合理布设，保证控制点的数量在4个以上，而且分布均匀，覆盖整个的量区域。对于基站架设的中心位置，选择地势高，而且无遮挡电台覆盖区域，保证足够的空间，且需要远离水源、通信塔，保证信号不受到干扰。GPS-RTK得到的是WGS84坐标系标，但是地质测量需要的是地方坐标，因此在测量中，还需要把WGS84坐标转换为地方坐标。在转换过程中，RTK测量可采用处理后得到的转换参数，获得实时三维定位坐标数据信息。通过手簿建立项目，合理设置移动站，用不少于3个已知点坐标解开参数。在接收GPS卫星信号同时，流动站接收基准站数据通讯电台发射出的伪距差分改正数，以及伪载波相位测量信息，而整个过程持续大约11分钟，因此，流动站在接收卫星和基准站信息的情况下，便可获取三维坐标信息。
3.4 RTK坐标转换
目前中国采用的仍是1980国家坐标系。但是由于RTK测量需要进行坐标转换，因此，在高程精度要求比较高时，转化参数应考虑高程这一要求。在无法有效满足高程精度的条件下，可对RTK数据做相应的处理，并根据高程拟合、大地水准面精化等方法来求得高程值。
对于一定区域内的地质工程测量，我们往往利用以往的控制点成果求取“区域性”的转换参数，以便适用于需要的坐标系统。其区域性在理论上削弱了变形影响，提高了转换的可靠性[3]。
一般而言，基准站WGS84坐标方法包括两种：第一，使用历史静态数据，把控制点的WG坐标、地方坐标直接输人到手簿来求取转换的坐标；第二，使用上一点采集方式来获得转化的坐标信息，但是此方法仅能够在WGS84成果下使用，适用范围比较小。做法具体如下：基准站的WGS84坐标直接从手簿中读取，然后将移动站安置于控制点上采集WGS84坐标，每次测量前总要先对测区进行点校正（WGS84地心坐标与所需坐标系间的转换）。即测前应在测区边沿选择3个分布均匀的控制点进行点校正，求解坐标转换参数。测量时应以其它已知控制点作为检核，当检验精度满足拟测量等级时，方可开始正常作业。将校正参数记录在笔记本上，每次测量前应认真核对本参数，确保本测区参数的唯一性。
4.结语
在地质量技术快速发展的今天，在我国经济社会发展进入转型升级的关键时期，在地质测量中应用GPS-RTK技术可提高测量数据的准确性，以及测量作业的效率。但是在实践中，由于RTK测量技术的实施会受到卫星信号、接收机状态、测站周围环境及仪器操作的影响，因此在作业中，技术人员要根据RTK技术的特点及测区状况，采取有效措施，严格按操作规程作业，并加强成果的复核，以确保RTK成果的精确性和可靠性。随着科学技术的不断发展，GPS-RTK技术一定会不断的进步。
参考文献
[1] 葛永森，李广来，鹿传磊，等.GPS-RTK技术在地质勘测应用.中国西部科技，2010（3）：38-39.
[2] 王刚，郭广礼，王磊.GPS-RTK技術在矿山中的应用研究[J].煤矿现代化，2011.01.
[3] 宋良学，王传海.RTK在城市控制网应用中精确性和可靠性研究[J].勘察科学技术，2009（04）.