GPS-RTK基准站任意架设技术的应用探讨.doc

1、GPS-RTK 基准站任意架设技术的应用探讨摘要：根据 GPS-RTK 定位的基本原理，对 GPS-RTK 基准站任意架设技术进行了分析，得出了基准站是可以任意架设的结论。并结合实际工程情况，对 GPS-RTK 基准站任意架设技术的应用进行了探讨。GPS-RTK 基准站任意架设技术虽然是 RTK 测量中的一个很小的环节，却有很重要的意义，灵活运用这种方法，能够起到事半功倍的作用。 关键词：基准站任意架设；原理；分析；相对；转换模型 中图分类号：P258 文献标识码：A 引言 随着 GPS-RTK 应用移动通讯网络进行数据传输以来，数据链的传输距离越来越远，RTK 作业半径已经扩大到 30 公里

2、，在 50 公里左右的距离进行 RTK 测试成功的案例也屡见不鲜，RTK 测量逐渐突破了受距离限制的瓶颈。在这种背景下，我们可以将基准站架设于条件好、易于看守、点位稳定、交通方便的地方,建立一个稳定的基准站，形成类似于单基准站的 CORS 系统(连续运行卫星定位服务综合系统)。只不过我们建立的这种基准站是临时性的，一般是为了一个或几个工程项目服务，一旦工程项目结束，基准站也将随之搬迁。而不是像单基准站 CORS 系统是建立一个永久性的连续跟踪基准站，永久性地为一个地区服务。但是，在很多情况下，这些地方又没有已知点。是不是没有已知点我们就不能进行 RTK定位测量了呢？答案是否定的。此时，我们可以

3、采用 GPS-RTK 基准站任意架设技术来解决这个问题。 1 基准站任意架设技术的原理及分析 RTK（Real Time Kinematic）技术是 GPS 实时载波相位差分的简称。RTK 的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于载体（称为流动站）上。基准站和流动站同时接收同一时间、同一 GPS卫星发射的信号。基准站通过无线电数据链将接收到的所有卫星信息（包括伪距和载波相位观测值）和基准站的信息（如基准站的坐标、天线高等）传送给流动站。在流动站完成初始化后，将基准站传送来的载波观测信号和本身收到的载波观测信号进行差分处理，实时求解出两站间的基线值，进而由基准站的坐标求得流动

4、站的 WGS-84 坐标，通过坐标转换，即可实时求得实用的地方坐标并给出相应的点位精度。 从 RTK 的工作原理不难看出，流动站与基准站是一种相对关系，流动站的绝对精度取决于基准站的绝对精度，而地方坐标与 GPS 接收机所采用的坐标（WGS-84 坐标）也是一种相对关系。基准站任意架设技术就是在不需要精确 WGS-84 坐标的时候利用这种相对关系的。 因此，我们可以根据工作需要将基准站架设于任意条件好、交通方便的地方。虽然基准站上需要已知点坐标，但是基准站上用到的坐标全部都是 WGS-84 坐标，而我们通常指已知坐标为施工坐标，不应该将这两种坐标系混淆。GPS 接收机是可以进行单点定位的，利用

5、 GPS 接收机的单点定位功能可以得到一个 WGS-84 坐标。虽然利用单点定位得到基准站上的 WGS-84 坐标不够准确，但是 RTK 定位是一种相对定位，通过相对定位却能得到一个对于该基准站相对准确的流动站的 WGS-84 坐标。最后我们需要的成果是地方坐标（如 80 或工程独立坐标） ，而不用管 GPS-RTK 在定位解算中所需要的 WGS-84 坐标到底是绝对正确还是相对正确，只要各点的 WGS-84 坐标相对于基准站是准确的就可以了。利用相对基准站准确的几个点，建立坐标转换模型。在非特殊情况下，最少需要三个点，这三个点应该是工程项目的已知点，采集这三个点相对于基准站准确的WGS-84

6、 坐标，求解转换参数，建立坐标转换模型，最后得到我们需要的地方坐标。 2 工程应用实例 下面将以营口望海珍珠湾综合开发建设项目和营口仙人岛能源化工区海防堤工程两个工程为例来具体验证和说明这个问题。两个工程相距较远，距离达到了 25 公里。无论将基准站架设在哪个项目的已知点上都无法控制另外一个项目。如果都要在两个项目的已知点上架设基准站，只能来回搬迁基准站。这样不但效率非常低，而且频繁搬迁、架设基准站还容易出现偏差。更严重的问题是，一旦两个项目同时需要进行测量放样时，必然会产生冲突，势必会耽误工程进度。在这种情况下，基准站任意架设技术的优越性就显现出来了。 2.1 建立基准站。根据两个工程的特点

7、以及现场条件，我们将基准站架设在望海项目驻地处，将基准站点位选择在办公室的楼顶上，建立稳定的基准站。因为是使用基准站任意架设法，一个任意点对应一个转换模型，如果基准站一旦移动后又必须要重新建立转换模型。使用稳定的基准站建立转换模型，只要基准站点不被破坏，就可以在以后的工作中一直使用这个转换模型进行测量放样。使用的仪器为 Topcon 双频Hiper GD GPS 接收机，基准站和流动站都设置为 GPS 默认的 WGS-84 坐标系统，无投影，无基准转换，基准站采用单点定位法测得一个坐标值，该坐标为 WGS-84 坐标，然后以当前坐标参数与基准站的工作。 2.2 建立望海项目转换模型。进行坐标转

8、换模型的过程建立了 GPS接收机采集的 WGS-84 坐标与地方坐标之间的换算关系（表达为海平面上的地方格网坐标） ，它采用了一系列的数学转换（包括基准转换、平面转换、高程转换） 。使用流动站接收机采集望海项目控制点数据，得到各个点的相对于基准站准确的 WGS-84 坐标，根据控制点的地方坐标和此时流动站的接收机测得的 WGS-84 坐标，求解转换参数，建立坐标转换模型。 2.3 控制点检核。在使用之前为保证此法的正确性，特意选择了三个控制点进行检核，成果如表一。 表一、流动站接收机检核望海项目地方控制点成果表 由表一可以看到，复核结果完全满足工程测量规范要求，可以应用此法对望海项目进行 RT

9、K 测量放样。 2.4 建立仙人岛海防堤工程转换模型。由于望海项目转换模型是无法控制仙人岛海防堤工程的，所以必须采集仙人岛海防堤工程控制点，建立仙人岛海防堤工程的独立转换模型。在仙人岛工程上业主提供了 7个 D 级 GPS 控制点，分别是 B1、B2、J3、FHT、GP07、GP10、GJ12。使用流动站采集 B1、FHT、GP07、GP10 四个控制点的数据，其余三个点留做检核用。根据控制点的地方坐标和此时流动站接收机测得的 WGS-84 坐标，求解转换参数，建立坐标转换模型。 2.5 控制点检核。同理，在使用之前，特意选择了 B2、J3、GJ12 三个控制点进行复核，成果如表二。 表二、流

10、动站接收机复核成果表 由表二可以看到，复核结果完全满足测量要求，可以应用此法对仙人岛海防堤工程进行 RTK 测量放样。 2.6 注意事项。当将基准站架设在我们选定的任意点后，应该用此时流动站接收机测得的 WGS-84 坐标和已知的地方坐标求解转换参数，建立坐标转换模型，若我们建立的是稳定的基准站，基准站位置没有变动，那么在以后的 RTK 测量中可以一直使用这个转换模型；如果基准站发生了变动，又架设到了一个新的任意点上，那么坐标转换模型也要随之变化，需要重新执行同样的操作步骤，选择三个点重新求解转换参数，建立坐标转换模型。所以说 GPS-RTK 基准站任意架设技术的本质就是：一个任意基准站点对应

11、一个坐标转换模型，进行一次坐标转换参数的求解，当架设的任意基准站点变了，则需要重新求解坐标转换参数，建立坐标转换模型。 结束语 GPS-RTK 基准站任意架设技术虽然是 RTK 测量中的一个很细小的环节，但是却有很重要的意义。本文通过分析 RTK 定位原理并结合实际应用，得出了 GPS-RTK 基准站任意架设技术的内涵。GPS-RTK 基准站任意架设技术的优越性在于灵活机动，应用方便，高效且相对精度高。深刻理解和灵活运用这种方法，能够提高我们的工作效率，起到事半功倍的作用。 参考文献 1全球定位系统实时动态（RTK）测量规范 （CH/T 2009-2010） 2 黄俊华，陈文生.连续运行卫星定位综合服务系统建设与应用M.北京:科学出版社，2009.1 3 李征航，黄劲松.GPS 测量与数据处理M.武汉：武汉大学出版社，2005 4 熊志昂，李红瑞，赖顺香.GPS 技术与工程应用M.北京：国防工业出版社，2005 5 张伟，张东升.GPS（RTK）基准站任意架设技术在工程测量中的应用J.科技资讯，2006（16）：3839 6 焦海松，李锋.单基站差分 GPS 定位精度的分析与检验J.全球定位系统，2009.1：59 作者简介:路敬伟男 1979.01 本科工程师测绘工程