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GPS在长输管道施工中应用杨佳良 　　【摘 要】GPS全球卫星定位系统作为一种高精度、高效率的定位技术，已引起国内外的高度重视并在各方面得到广泛应用。本文就高精度GPS与谷歌地图软件技术相结合，在石油天然气长输管道施工测量上的应用作了研究，取得了一系列有价值的资料和可信的成果。 【关键词】GPS全球定位系统；RTK；点放样；线放样 1 GPS全球定位系统的工作原理和使用方法 1.1 工作原理 1.1.1 RTK的工作原理 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，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值。然后将这个改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其GPS观测值，从而得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。 精密GPS定位均采用相对技术。无论是在几点间进行同步观测的后处理（RTK），还是从基准站将改正值传输给流动站（DGPS），这些都称为相对技术，以采用值的类型为依据可分为4类： 1）实时差分GPS，其精度为1m～3m； 2）广域实时差分GPS，其精度为1m～2m； 3）精密时差分GPS，其精度为1cm～5cm； 4）实时精密时差分GPS，其精度为1cm～3cm。 差分的数据类型有伪距差分、坐标差分和相位差分三类。前两类定位误差的相关性，会随基准站与流动站的空间距离的增加而迅速降低。故RTK采用第三类方法。 RTK的观测模型为： 因轨道误差、钟差、电离层折射及对流层折射的影响在实际的数据处理中一般采用双差观测值方程来解算，在定位前需确定整周未知数，这一过程称为动态定位的“初始化”（On The Fly即OTF）。 1.1.2 RTK的系统组成 我们以美国拓普康导航有限公司生产的TC2000双频接收机为例介绍RTK系统组成。 拓普康RTK系统由两部分组成，如图1所示。 1.1.3 RTK系统基准站的组成和作用 RTK系统基准站由基准站GPS接收机及卫星接收天线、无线电数据链电台及发射天线、直流电源等组成，如图2所示。 RTK系统基准站的作用是求出GPS实时相位差分改正值，然后将改正值通过数传电台及时传递给流动站以精化其GPS观测值，进而得到更为精确的实时位置信息。 GPS-RTK作业能否顺利进行，关键因素是无线电数据链的稳定性和作用距离是否满足要求。它与无线电数据链电台本身的性能、发射天线类型、参考站的选址、设备架设情况以及无线电电磁环境等有关。 一般数据链电台采用400MHz～480MHz高频载波发送数据，而高频无线电信号是沿直线传播的，这就要求参考站发射天线和流动站接收天线之间没有遮挡信号的障碍物。这些障碍物在陆地上主要是建筑物、树林、无线电信号发射台等，在海上则主要是地球曲率的影响。 为了尽量避免参考站设备之间的干扰，在GPS-RTK作业时，大于25W的数据链电台的发射天线，应距离GPS接收天线至少2m，最好在6m以上；发射天线与电台的连接电缆必须展开，以免形成新的干扰源。 电台所使用的频率和电台功率必须经过国家和当地无线电管理部门批准，使用时可能会受到某些限制。 RTK数据链无线电发射机（TRIMMRKⅡ）的工作频率为UHF频段（400MHz～480MHz），当功率一定时，发射距离随天线高度增加而增加。 1.1.4 RTK流动站的组成和作用 流动站的UHF电台接收基准站的信号，同时也接收相同的卫星信号，用配备的TSC1控制器进行实时解算。 流动站数据链电台的功率为2W，其电源和卫星接收机共用，不需另配电池。 基准站GPS接收机与TRIMMRKⅡ电台之间的数据传输波特率为38400，TRIMMRKⅡ电台与流动站GPS接收机之间的数据传输波特率为4800，流动站中的UHF数据链电台与流动站GPS接收机之间的数据传输波特率为38400（见图3）。 为了保证流动站的测量精度和可靠性，应在整个测区选择高精度的控制点进行检测校对。选择的控制点应有代表性，并均匀地分布在整个测量区。 1）若基准站安置在已知点上，则输入已知点的坐标要进行坐标的转换（WGS―84转换成BJ54或其他坐标系）。 2）若基准站安置在未知点上，（在城市测量中，有时为了控制更远和更大的范围，根据RTK的特点，可将基准站架设在没有控制点的高楼顶上），在启动基准站时，则需输入该点的WGS―84坐标，进行坐标的转换（WGS―84转换成BJ54或其他坐标系）。 3）虽然RTK定位测量的基准站可以不放在已知点上，但测量区内必须有已知控制点