劉寧

【摘 要】在介紹RTK技術(shù)基礎(chǔ)原理和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了采用RTK測(cè)量設(shè)備在道路初測(cè)、道路定測(cè)方面中控制測(cè)量、中線放樣測(cè)量上的具體應(yīng)用。進(jìn)而說(shuō)明RTK技術(shù)在道路工程測(cè)量中的應(yīng)用、管理方面有著廣闊的應(yīng)用前景，可為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】RTK；工程測(cè)量；應(yīng)用

【中圖分類(lèi)號(hào)】TB22 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）03-0244-02

引言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，西部大開(kāi)發(fā)的實(shí)施，各地的高等級(jí)公路建設(shè)迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇，這就對(duì)公路勘察設(shè)計(jì)提出了更高的要求，傳統(tǒng)的道路工程測(cè)量工作要經(jīng)歷道路初測(cè)、定測(cè)等階段，用傳統(tǒng)的導(dǎo)線測(cè)量、傳統(tǒng)的高程測(cè)量、水準(zhǔn)測(cè)量，最后還要進(jìn)行縱橫斷面圖的繪制，無(wú)論采用哪種方法都要求碎部點(diǎn)必須與測(cè)站通視，而且每臺(tái)儀器一般要求至少三到四人操作。常規(guī)測(cè)量方法受橫向通視和作業(yè)條件的限制，作業(yè)強(qiáng)度大，且效率低，大大延長(zhǎng)了設(shè)計(jì)周期，不能滿足快速、準(zhǔn)確、高效的要求?，F(xiàn)在用RTK技術(shù)測(cè)繪地形圖不僅可以不用布設(shè)控制網(wǎng)，而且速度快精度高。同時(shí)也能大大提高道路工程測(cè)量的效率。

1 RTK系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 RTK基本原理

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)（Real time kinematic），是以載波相位觀測(cè)值為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)RTK。它是一種新的常用的GPS測(cè)量方法，是GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展中地一個(gè)新突破和里程碑。該測(cè)量系統(tǒng)主要由一個(gè)基準(zhǔn)站、一個(gè)或若干個(gè)流動(dòng)站、通信系統(tǒng)三大部分組成。它的基本原理是在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái)GPS接收機(jī)，對(duì)所有可見(jiàn)的GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，并且將接受到的所有衛(wèi)星信息（偽距和載波相位觀測(cè)值）及基準(zhǔn)站信息（基準(zhǔn)站坐標(biāo)、天線高等）一起由通信系統(tǒng)傳送給各流動(dòng)站。在流動(dòng)站上，GPS接收機(jī)通過(guò)無(wú)線電接受設(shè)備接受基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)自身也采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，在觀測(cè)四顆以上衛(wèi)星后，根據(jù)相對(duì)定位的原理，在系統(tǒng)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，在進(jìn)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和投影改正，即可實(shí)時(shí)計(jì)算并顯示流動(dòng)站點(diǎn)位的三維坐標(biāo)及坐標(biāo)精度指標(biāo)。

1.2 RTK技術(shù)的特點(diǎn)

RTK測(cè)量技術(shù)有以下主要特點(diǎn)

①一個(gè)以上已知控制點(diǎn)即可工作，這在測(cè)區(qū)周?chē)阎刂泣c(diǎn)破壞嚴(yán)重、資料不好收集的情況下不致影響工作。

②直觀快捷，可以實(shí)時(shí)觀測(cè)、記錄、使用測(cè)量數(shù)據(jù)，無(wú)需再進(jìn)行復(fù)雜的平差計(jì)算。

③定位精度高且點(diǎn)位精度分布較均勻，數(shù)據(jù)安全可靠，其站間無(wú)需通視，每個(gè)點(diǎn)的誤差均為隨機(jī)產(chǎn)生，不會(huì)向傳統(tǒng)測(cè)量一樣產(chǎn)生誤差累積，成果可靠。

2 RTK在道路工程中的應(yīng)用

2.1 RTK在控制測(cè)量中的應(yīng)用

道路測(cè)量時(shí)首先在A、B級(jí)GPS首級(jí)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用靜態(tài)測(cè)量方式加密一級(jí)GPS點(diǎn)，并對(duì)控制網(wǎng)的A、B級(jí)GPS點(diǎn)和一級(jí)GPS點(diǎn)按照水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范進(jìn)行四等水準(zhǔn)測(cè)量。再用RTK技術(shù)做圖根控制進(jìn)行線路地形測(cè)量。

2.2RTK在碎步地形測(cè)繪中地應(yīng)用

采用RTK進(jìn)行測(cè)圖時(shí)，速度快，效率高，節(jié)約人力。僅需一個(gè)人在地物地貌等碎布點(diǎn)上觀測(cè)3S左右，即可完成一個(gè)碎部點(diǎn)的采集，同時(shí)可掌握點(diǎn)位精度，用RTK進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集，可不遵循從整體到局部，先控制后碎部的原則，圖根控制測(cè)量和碎部測(cè)量可同步進(jìn)行，在GPS衛(wèi)星受遮擋的地段，用RTK對(duì)這一區(qū)域附近不受遮擋的適當(dāng)位置施測(cè)成對(duì)的圖根點(diǎn)，用這對(duì)圖根點(diǎn)做控制以便使用常規(guī)方法采集。

2.3RTK在道路中線測(cè)量中地應(yīng)用

采用常規(guī)放樣方法要求點(diǎn)間通視情況良好，要放樣出一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)位往往需要來(lái)回移動(dòng)目標(biāo)，而且要2-3人操作，在生產(chǎn)應(yīng)用上效率不高。公路路線主要由直線、緩和曲線、圓曲線構(gòu)成，應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行道路中線測(cè)量中，在測(cè)量前進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算，已把GPS測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換到工程采用的坐標(biāo)系統(tǒng)，在內(nèi)業(yè)根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算出各待定點(diǎn)的坐標(biāo)，將待定點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，以及沿線路的控制點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絉TK設(shè)備配置的電子手簿中，有了這些坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后只要輸入各點(diǎn)的樁號(hào)，即可進(jìn)行放樣操作，這種方法簡(jiǎn)單實(shí)用，如果需要在個(gè)直線段和曲線段間加樁，只需輸入加樁點(diǎn)的樁號(hào)就能自動(dòng)計(jì)算放樣元素。

2.4RTK在道路縱、橫面測(cè)量中的應(yīng)用

RTK測(cè)量時(shí)，道路中線確定后，利用中線樁的點(diǎn)坐標(biāo)和線路數(shù)字地形圖測(cè)繪成果，只要在控制點(diǎn)上設(shè)置基準(zhǔn)站，利用流動(dòng)站直接測(cè)定三維縱、橫斷面特征點(diǎn)數(shù)據(jù)，在利用斷面繪圖軟件生成縱、橫斷面圖。常規(guī)的中線測(cè)量總是先確定平面位置，而后在確定高程。即先放線，在做中平測(cè)量。RTK技術(shù)可提供三維坐標(biāo)信息，因此，在放樣中線的同時(shí)也獲得了點(diǎn)位的高程信息，無(wú)需再進(jìn)行中平測(cè)量，大大提高了工作效率。且在RTK定線測(cè)量中首級(jí)控制網(wǎng)與中線樁點(diǎn)聯(lián)系，不存在中間點(diǎn)的誤差累計(jì)問(wèn)題，因此，能達(dá)到很高的精度，適合高等級(jí)線路工程的要求。

可見(jiàn)應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行道路中線測(cè)量時(shí)，可同時(shí)完成傳統(tǒng)測(cè)量方法的道路縱、橫斷面測(cè)量工作。且RTK測(cè)量的所有數(shù)據(jù)都是測(cè)繪地形圖時(shí)采集的，不需要再到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行縱、橫斷面測(cè)量，大大減少了外業(yè)工作。

3 RTK技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)越性和局限性

3.1優(yōu)越性

采用RTK進(jìn)行測(cè)繪，不要求點(diǎn)間通視，僅需要在待測(cè)點(diǎn)的地物地貌碎部點(diǎn)等待幾秒種，并同時(shí)輸入特征編碼。通過(guò)手簿可以實(shí)時(shí)測(cè)定碎部點(diǎn)的坐標(biāo)而且可以知道其點(diǎn)位精度，測(cè)完一個(gè)區(qū)域后回到室內(nèi)，用專(zhuān)業(yè)軟件接口就可以輸出所要求的各類(lèi)要素。與傳統(tǒng)測(cè)量相比具有以下優(yōu)越性。

①作業(yè)效率高，人員少，測(cè)量精度高，點(diǎn)位精度分布較均勻，節(jié)省費(fèi)用。不受環(huán)境和距離限制，非常適合于地形條件困難、局部重要工程地區(qū)等。

②GPS RTK與全站儀相互配合，給野外工作帶來(lái)極大的便利。省時(shí)、省力，達(dá)到事半功倍的效率。它在公路測(cè)量方面的應(yīng)用，極大地方便了測(cè)繪工作者的野外工作和室內(nèi)資料整理。

③具備實(shí)時(shí)性，精度可達(dá)到厘米級(jí)，流動(dòng)站利用同一基準(zhǔn)站信息可各自獨(dú)立開(kāi)展工作，并且實(shí)時(shí)提供測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)對(duì)觀測(cè)質(zhì)量進(jìn)行檢查，避免外業(yè)出現(xiàn)返工，GPS誤差不累計(jì)。

④發(fā)展前景好。它是一種行之有效的測(cè)量方法，在各種測(cè)繪中的應(yīng)用前景將更加廣闊。GPS RTK技術(shù)是測(cè)量技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新突破，蘊(yùn)含著巨大的技術(shù)潛力，有著廣闊的發(fā)展前景。

3.2局限性及解決方法

3.2.1信號(hào)強(qiáng)度不夠

山高林密，一些“V”型溝底，衛(wèi)星接收數(shù)量不足，無(wú)法滿足動(dòng)態(tài)測(cè)量模式工作的基本要求，因而使用RTK進(jìn)行工作時(shí)獲得固定解非常困難，速度慢且效率低，還有在工作面積大，工程分布廣，點(diǎn)與點(diǎn)之間距離遠(yuǎn)的情況下，受RTK無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸距離限制，需頻繁搬動(dòng)基準(zhǔn)站，亦難提高工作效率。RTK測(cè)量這一局限性，使我們多數(shù)時(shí)候很難再有限的時(shí)間內(nèi)完成測(cè)量任務(wù)，影響了相應(yīng)工作的正常進(jìn)行。為了有效完成任務(wù)，在RTK測(cè)量困難地區(qū)，采用GPS快速靜態(tài)測(cè)量方法或傳統(tǒng)的全站儀極坐標(biāo)法來(lái)完成任務(wù)。

3.2.2誤差來(lái)源及削弱措施

RTK技術(shù)在測(cè)量時(shí)，有衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘誤差、多路徑效應(yīng)，還有作業(yè)的對(duì)中誤差。作業(yè)時(shí)需注意一下幾點(diǎn)。

1電離層的影響，主要是基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間的距離較遠(yuǎn)或高差較大時(shí)，或者衛(wèi)星高度角較小時(shí)，這種誤差能達(dá)到10cm-15cm，在作業(yè)時(shí)應(yīng)盡量避免。

2多路徑效應(yīng)的影響，在樹(shù)林、河流旁邊等地段時(shí)，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間。

3高程擬合方面的影響，大地水準(zhǔn)面模型的精度高低也直接影響內(nèi)插值的精度。

4 工程實(shí)例

我單位承擔(dān)的奎賽一級(jí)改高速工程項(xiàng)目，通過(guò)RTK直線放樣、地形測(cè)量、縱橫斷面測(cè)量、工程放樣等多種工作同時(shí)開(kāi)展，在短短的四十天內(nèi)，完成了超乎想象的工作量，給公路設(shè)計(jì)工作提供了有力可靠地測(cè)量基礎(chǔ)工作保障，受到甲方的好評(píng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

如果說(shuō)全站儀的應(yīng)用使傳統(tǒng)的測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，那么RTK技術(shù)的應(yīng)用則給測(cè)繪業(yè)帶來(lái)了一場(chǎng)革命。RTK定位系統(tǒng)具有定位精度高，定位速度快，實(shí)時(shí)提供三維坐標(biāo)，操作簡(jiǎn)便，全天候作業(yè)及地面連續(xù)覆蓋等特點(diǎn)，在道路工程測(cè)繪方面得到廣泛應(yīng)用，大大提高了測(cè)量作業(yè)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，也節(jié)省了測(cè)量費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

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