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[摘要]随着近些年来国产GPS-RTK仪器的大量出现，GPS空间定位精度的不断提高以及GPS-RTK仪器价格的大幅度下降，GPS-RTK技术已被广泛应用于控制测域、地形测量、市政工程测量中。文章结合珠海市横琴新区环岛北片主、次干路市政道路工程全过程的工程测量，介绍GPS技术的基本原理、优势以及应注意的问题。
[关键词]GPS-RTK；RTK测量；市政工程GPS的工作原理
全球定位系统（Global Positioning System，GPS）是美国国防部为了满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的新一代卫星导航系统。是美国继阿波罗登月和航天飞机之后的第三大空间工程.GPS系统的组成可分为：（1）空间卫星星座部分（2）地面监控部分（3）用户设备部分。前两部分是用GPS进行定位的基础，用户只有借助于用户设备才可达到定位的目的。该系统由24颗卫星组成，分别沿6个轨道平面运行，还有3颗卫星一直处于热备份状态，总计24颗。但在轨道上运行的GPS卫星总数实际上是变动的，彼此各以60。角度相交。每个轨道面上有4颗卫星，卫星轨道为圆形，远行周期为11小时58分，这样的卫星分布，可保证全球任何地区、任何时刻有不少于4颗卫星以供观测。
工程概况
拟建市政道路沿线现状地面主要为焦林地、鱼塘、滩涂、河涌、丘陵地多数为原始地貌，道路等级为城市主、次干路，四、六幅路。地层中分布有较深厚淤泥层，道路施工前需进行软基处理。现状场地标高为2.31（河涌）-27.2m（丘陵地）不等，多为原始地貌。地表复杂，全站仪、水准仪等传统仪器受限制。
1、选择作业时段
道路沿线地物地貌复杂多变，为获取完整的数据，必须根据卫星可见预报和天气预报选择最佳观测时段。卫星的几何分布越好，定位精度就越高，根据预测结果合理安排工作计划。
2、建立测区平面控制网
根据中线放样资料，用GPS静态测量方法建立测区控制网，相邻点间距5-8公里，并与国家点联测，求出各控制点平面坐标，同时投影变形不得不考虑，变形的程度与测区地理位置和高程有关，公路线路短则数公里，长则数十公里，跨越范围广，线路走向、地形情况千差万别，长度变形各不相同。在高斯投影带的边缘，长度变形可达以上，导致中线桩由图上反算的放样长度与实地测量长度不一致，无法满足放样要求。因此必须采取相应的措施削弱长度变形。
3、高程控制测量
GPS得到的高程是大地高，而实际采用的是正常高，需要将大地高转化为正常高。而测区的高程异常是未知数，且高程异常的变化较复杂，特别在山区精度较差。此外，要求约每隔2KM设置水准点，珠海横琴新区市政道路沿线现状地面主要为焦林地、鱼塘、滩涂、河涌、丘陵地多数为原始地貌，有些地形环境不能满足GPS观测的条件，采用高程拟台的方法拟合的高程精度不能得到保证。完全用GPS替代等级水准难度大。因此三、四级水准测量，仍采用水准仪作业模式。
4、求取地方坐标转换参数
合理选择控制网中已知的WGS84和北京54坐标（或地方独立网格坐标）以及高程的公共点，求解转换参数，为RTK动态测量做好准备。选择转换参数时要注意以下两个问题：①要选测区四周及中心的控制点，均匀分布；②为提高转化精度，最好选3个以上的点，利用仪器自带的七参数法求解转换参数。
5、基准站选定
基准站设置除满足GPS静态观测的条件外，还应设在地势较高，四周开阔的位置，沒有大面积湖泊及高压电线的区域，便于电台的发射。可设在具有地方网格坐标和WGS84坐标的已知点上，也可未知点设站。
6、放样内业数据准备
利用测量内外业一体化程序完成全部计算工作。将线路的起点坐标、方位角、加直线长度及曲线要素输入，程序根据里程计算出全线待放样点的坐标，其中直线上每20米一个点，曲线上每5米一个点。按相应的数据格式将放样点坐标导出成徕卡1200需要的格式文件，通过软件将放样点文件导入到外业仪器设备供外业调用。
7、外业操作
将基准站接收机设在基准点上，开机后进行必要的系统设置、无线电设置及天线高等输入工作。流动站接收机开机后首先进行系统设置，输入转换参数，再进行流动站的设置和初始化工作。通常公布的坐标系统和大地水准面模型不考虑投影中的当地偏差，因此要通过点校正来减少这些偏差，获得更精确的当地网格坐标，且确保作业区域在校正的点范围内。
8、RTK动态测量的特点
1）在能够接收GPS卫星信号的任何地方，可进行全天候作业。
2）经典GPS测量不具备实时性，RTK动态测量弥补这一缺陷，放样精度可达到厘米级，误差不累积。
3）流动站利用同一基准站信息可各自独立开展工作。
4）实时提供测点三维坐标，现场及时对观测质量进行检查，避免外业出现返工。
5）GPS误差不累积。
总结：
GPS技术不仅能达到较高的定位精度，而且大大提高了测量的工作效率，随着GPS技术的提高，通过相应的数据处理程序，可大大减轻了测量人员的内外业劳动强度。
1）道路中线测设人员在大比例尺带状地形图上定线后，需将公路茌地面标定出来。采用实时GPS测量，只需将中线柱点的坐标输入GPS接收机中，系统就会定出放样的点位。由于每个点位的测量都是独立的完成的，不会产生累积误差，各点放样精度趋于一致。
2）道路纵、横断面测量公路中线确定后，利用中线桩点坐标，通过绘图软件，即可给出路线纵断面和各桩点的横断面。由于所用数据都是测绘地形图时采集来的，因此不需要再到现场进行纵、横断面测量。从而大大减少了外业工作。假如需要进行现场断面测量时，也可采用实时GPS测量。与传统方法相比，在精度、经济、实用各方面都有明显的优势。
3）施工测量实时GPS系统既有良好的硬件，也有极丰富的软件可选择。施工中对点、线、面以及坡度等放样均很方便、快捷。精度可达到厘米级。变形观测变形监测网具有毫米级的精度，比一般工程控制网高一个数量级。实践表明，假如用较长的观测时间，分几个时段进行观测，并采用强制对中，观测时天线指北等措施，长度不超过4km的基线向量可达到2mm-3mm的精度。
4）GPS技术同样应用于特大桥梁的控制测量中，由于无需通视，可构成较强的网形，提高点位精度，同时对检测常规测量的支点也非常有效。具有点位选设灵活，全天适时定位，精度较高，简捷轻便迅速.自动化程度高，耗费低等特点。
[关键词]GPS-RTK；RTK测量；市政工程GPS的工作原理
全球定位系统（Global Positioning System，GPS）是美国国防部为了满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的新一代卫星导航系统。是美国继阿波罗登月和航天飞机之后的第三大空间工程.GPS系统的组成可分为：（1）空间卫星星座部分（2）地面监控部分（3）用户设备部分。前两部分是用GPS进行定位的基础，用户只有借助于用户设备才可达到定位的目的。该系统由24颗卫星组成，分别沿6个轨道平面运行，还有3颗卫星一直处于热备份状态，总计24颗。但在轨道上运行的GPS卫星总数实际上是变动的，彼此各以60。角度相交。每个轨道面上有4颗卫星，卫星轨道为圆形，远行周期为11小时58分，这样的卫星分布，可保证全球任何地区、任何时刻有不少于4颗卫星以供观测。
工程概况
拟建市政道路沿线现状地面主要为焦林地、鱼塘、滩涂、河涌、丘陵地多数为原始地貌，道路等级为城市主、次干路，四、六幅路。地层中分布有较深厚淤泥层，道路施工前需进行软基处理。现状场地标高为2.31（河涌）-27.2m（丘陵地）不等，多为原始地貌。地表复杂，全站仪、水准仪等传统仪器受限制。
1、选择作业时段
道路沿线地物地貌复杂多变，为获取完整的数据，必须根据卫星可见预报和天气预报选择最佳观测时段。卫星的几何分布越好，定位精度就越高，根据预测结果合理安排工作计划。
2、建立测区平面控制网
根据中线放样资料，用GPS静态测量方法建立测区控制网，相邻点间距5-8公里，并与国家点联测，求出各控制点平面坐标，同时投影变形不得不考虑，变形的程度与测区地理位置和高程有关，公路线路短则数公里，长则数十公里，跨越范围广，线路走向、地形情况千差万别，长度变形各不相同。在高斯投影带的边缘，长度变形可达以上，导致中线桩由图上反算的放样长度与实地测量长度不一致，无法满足放样要求。因此必须采取相应的措施削弱长度变形。
3、高程控制测量
GPS得到的高程是大地高，而实际采用的是正常高，需要将大地高转化为正常高。而测区的高程异常是未知数，且高程异常的变化较复杂，特别在山区精度较差。此外，要求约每隔2KM设置水准点，珠海横琴新区市政道路沿线现状地面主要为焦林地、鱼塘、滩涂、河涌、丘陵地多数为原始地貌，有些地形环境不能满足GPS观测的条件，采用高程拟台的方法拟合的高程精度不能得到保证。完全用GPS替代等级水准难度大。因此三、四级水准测量，仍采用水准仪作业模式。
4、求取地方坐标转换参数
合理选择控制网中已知的WGS84和北京54坐标（或地方独立网格坐标）以及高程的公共点，求解转换参数，为RTK动态测量做好准备。选择转换参数时要注意以下两个问题：①要选测区四周及中心的控制点，均匀分布；②为提高转化精度，最好选3个以上的点，利用仪器自带的七参数法求解转换参数。
5、基准站选定
基准站设置除满足GPS静态观测的条件外，还应设在地势较高，四周开阔的位置，沒有大面积湖泊及高压电线的区域，便于电台的发射。可设在具有地方网格坐标和WGS84坐标的已知点上，也可未知点设站。
6、放样内业数据准备
利用测量内外业一体化程序完成全部计算工作。将线路的起点坐标、方位角、加直线长度及曲线要素输入，程序根据里程计算出全线待放样点的坐标，其中直线上每20米一个点，曲线上每5米一个点。按相应的数据格式将放样点坐标导出成徕卡1200需要的格式文件，通过软件将放样点文件导入到外业仪器设备供外业调用。
7、外业操作
将基准站接收机设在基准点上，开机后进行必要的系统设置、无线电设置及天线高等输入工作。流动站接收机开机后首先进行系统设置，输入转换参数，再进行流动站的设置和初始化工作。通常公布的坐标系统和大地水准面模型不考虑投影中的当地偏差，因此要通过点校正来减少这些偏差，获得更精确的当地网格坐标，且确保作业区域在校正的点范围内。
8、RTK动态测量的特点
1）在能够接收GPS卫星信号的任何地方，可进行全天候作业。
2）经典GPS测量不具备实时性，RTK动态测量弥补这一缺陷，放样精度可达到厘米级，误差不累积。
3）流动站利用同一基准站信息可各自独立开展工作。
4）实时提供测点三维坐标，现场及时对观测质量进行检查，避免外业出现返工。
5）GPS误差不累积。
总结：
GPS技术不仅能达到较高的定位精度，而且大大提高了测量的工作效率，随着GPS技术的提高，通过相应的数据处理程序，可大大减轻了测量人员的内外业劳动强度。
1）道路中线测设人员在大比例尺带状地形图上定线后，需将公路茌地面标定出来。采用实时GPS测量，只需将中线柱点的坐标输入GPS接收机中，系统就会定出放样的点位。由于每个点位的测量都是独立的完成的，不会产生累积误差，各点放样精度趋于一致。
2）道路纵、横断面测量公路中线确定后，利用中线桩点坐标，通过绘图软件，即可给出路线纵断面和各桩点的横断面。由于所用数据都是测绘地形图时采集来的，因此不需要再到现场进行纵、横断面测量。从而大大减少了外业工作。假如需要进行现场断面测量时，也可采用实时GPS测量。与传统方法相比，在精度、经济、实用各方面都有明显的优势。
3）施工测量实时GPS系统既有良好的硬件，也有极丰富的软件可选择。施工中对点、线、面以及坡度等放样均很方便、快捷。精度可达到厘米级。变形观测变形监测网具有毫米级的精度，比一般工程控制网高一个数量级。实践表明，假如用较长的观测时间，分几个时段进行观测，并采用强制对中，观测时天线指北等措施，长度不超过4km的基线向量可达到2mm-3mm的精度。
4）GPS技术同样应用于特大桥梁的控制测量中，由于无需通视，可构成较强的网形，提高点位精度，同时对检测常规测量的支点也非常有效。具有点位选设灵活，全天适时定位，精度较高，简捷轻便迅速.自动化程度高，耗费低等特点。