仵陽 郝宗澤

（陜西省第一測繪工程院 710054）

淺析RTK測量在城市測量中的應(yīng)用

仵陽 郝宗澤

（陜西省第一測繪工程院 710054）

隨著城市化水平的不斷提高，城市建設(shè)的逐漸發(fā)展，城市測量工作的需求也有了大幅度的提高。以此為背景，傳統(tǒng)的人工的城市總量已經(jīng)越來越不適合城市的發(fā)展形勢，不再適合城市的發(fā)展需要。基于此種情況，有賴于相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步，應(yīng)用無線傳輸系統(tǒng)和GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的RTK測量系統(tǒng)在城市測量中得到了廣泛的應(yīng)用。本文針對這一技術(shù)的定義、工作原理，工作優(yōu)勢，以及應(yīng)用的領(lǐng)域方面展開討論，認為相關(guān)技術(shù)在城市測量當中還將具有更好的發(fā)展前景。本文旨在通過有益的辨析，提高該項技術(shù)在城市測量工作當中的應(yīng)用程度，推動城市化的不斷進步和發(fā)展。

RTK技術(shù)；城市測量；應(yīng)用分析

1 RTK技術(shù)概述

1.1 概念簡述

RTK技術(shù)是結(jié)合了GPS技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的綜合性應(yīng)用工具，它突破了GPS技術(shù)的原有缺陷，用載波相位觀測技術(shù)，根據(jù)實時差分GPS測量的相關(guān)技術(shù)來進行工程制圖。

RTK技術(shù)運行的基本原理如下：首先要在已有的基準站上設(shè)置GPS接收機一臺，同時對所有可知的GPS衛(wèi)星進行連續(xù)性的觀測，接著將觀測到的數(shù)據(jù)利用無線電的傳輸設(shè)備實時發(fā)送到用戶的觀測站當中。GPS接收機在接收到信號之后，用戶站通過無線電的接收設(shè)備，收到來自基準站的衛(wèi)星信號。與此同時，根據(jù)相對定位的原理，用戶站實時解算整周模糊度未知數(shù)，并通過計算顯示出用戶站的三維坐標和它的精確程度，通過實施進度計算所得到的定位結(jié)果，監(jiān)測基站與用戶站觀測成果的質(zhì)量和計算結(jié)果的收斂情況，并第一時間判斷結(jié)算成果的成功與否。

縱觀RTK技術(shù)的整個工作流程可以發(fā)現(xiàn)，這個過程可以減少在觀測過程當中不必要的人工和工具的浪費減少，觀測時間、加大觀測效率。事實上，整個系統(tǒng)其實由以下3個部分組成，分別是接收設(shè)備、傳輸設(shè)備和軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)是由基準站的發(fā)射電臺與接收電臺共同組成的，是實現(xiàn)動態(tài)測量的關(guān)鍵組成部分。由這三部分共同構(gòu)成的RTK測量系統(tǒng)以其測量時間短觀、測量成本低、數(shù)據(jù)返回快等優(yōu)點，在城市測量中被廣泛的應(yīng)用。

以上僅就RTK技術(shù)的主要工作原理進行了簡述，RTK的實際工作流程兼具復(fù)雜化和規(guī)范化，具體操作流程如圖1。

1.2 RTK技術(shù)的優(yōu)勢

以傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，而且RTK技術(shù)的優(yōu)勢非常明顯，在提高測繪質(zhì)量方面具有重大的意義和作用。

（1）這項技術(shù)能夠讓測量工作的開展更加的方便和靈活。在進行礦山地質(zhì)測量工作的時候，點位間可以不通視而進行測量，這樣做極大的提高了測繪工作的效率，減少了投入的人員和精力，縮短了工程時間。由此可見，技術(shù)的使用，在提高工作的有效性和靈活性方面具有重大的意義。

（2）提高了定位的精度。這項技術(shù)將測量的結(jié)果精確在了厘米級別，很大程度上提高了定位的準確性，與此同時，在這項技術(shù)應(yīng)用的過程當中，所有的觀測點的定位都是獨立的，彼此之間不會產(chǎn)生干擾，這種獨立性，避免了錯誤數(shù)字在更大范圍內(nèi)產(chǎn)生傳導(dǎo)性錯誤，大大減少了測量工作的誤差，增加了測量結(jié)果的準確性。

圖1 工作流程圖

（3）提高工作效率，動態(tài)測量技術(shù)的使用，可以實現(xiàn)對于觀測點的有效的觀測，無線技術(shù)回傳，讓觀測的時間大大縮短，時間的縮短也能夠提高測量的效率。一般而言，5s的時間就可以完成一座流動站的測量工作，相比于傳統(tǒng)的測量方法，RTK技術(shù)的應(yīng)用極大地縮短了工作時間，提高了工作效率。

（4）多維度實現(xiàn)坐標定位。在RTK技術(shù)的應(yīng)用過程當中，測量結(jié)果的返回是以三坐標的形式呈現(xiàn)的，這種三維坐標的形式在提高進度的同時，還可以讓測量的結(jié)果更加的直觀，有助于工程施工人員更加直接的感知測量目標的實際情況。這一技術(shù)的使用可以更加清晰地幫助測繪人員勾勒出測量地點和編輯之間的準確距離，這一距離的掌握可以更大程度上滿足測繪人員對于目標地整體情況的了解和感知。

（5）減少自然條件對于測繪工作的影響。由于該項技術(shù)等應(yīng)用極大地實現(xiàn)了測繪工作的自動化，在節(jié)省人力和減少自然條件對于測繪工作的影響方面發(fā)揮了非常重大的作用。人工測量往往會受到多種條件的限制，天氣惡劣是影響城市測繪工作的一個重要原因。但是由于RTK技術(shù)是基于無線電傳輸和GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的，這兩項技術(shù)一般而言并不受天氣狀況的影響，因此這項技術(shù)的應(yīng)用可以提高工作效率，減少惡劣天氣對于城市測繪工作的客觀影響。

2 RTK技術(shù)在城市測量中的幾個應(yīng)用途徑

2.1 了解工程概況

在城市建設(shè)的全過程當中，了解工程的進度和工程的概況是至關(guān)重要的，這關(guān)系到施工團隊和決策層對于工程整體情況的把握，RTK技術(shù)在了解工程概況方面具有不可比擬的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的施工規(guī)范當中，如果工程測繪人員和決策層需要了解工程的整體情況，就需要派遣測量隊對于工程進行實地測量，這個過程既消耗了用工成本，同時也加大了決策的周期，甚至會產(chǎn)生延誤工程的情況。RTK技術(shù)的應(yīng)用可以利用無線傳輸和衛(wèi)星定位的雙系統(tǒng)的協(xié)同合作，讓這個過程變得簡單，把測繪時間周期縮到最短。同時又由于無線傳信息傳遞系統(tǒng)和GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的投入都是一次性的，因此從長久來看，RTK技術(shù)在城市測量當中的成本只會越變越小，甚至可以忽略不計。

要了解整個工程的概況，僅僅了解一個粗略的數(shù)字并不是目的，RTK技術(shù)返回的結(jié)果以其強大的精度，在城市工程的測量當中正在發(fā)揮著越來越重要的作用。表1是某個工程當中RTK系統(tǒng)返回的一組數(shù)據(jù)。

表1 RTK測量點與全站儀校核點精度統(tǒng)計表

從表1中我們可以看出，這項技術(shù)所返回的數(shù)據(jù)精度很高，數(shù)據(jù)足夠翔實，能夠完全適應(yīng)城市建設(shè)精品化的需求。

2.2 進行地形圖測量

任何城市都是依托于原有的自然風貌而興建起來的，因此在城市建設(shè)的過程當中，準確了解城市的地形地貌，以及各個地方的地形細節(jié)特征是非常重要的。RTK技術(shù)的應(yīng)用可以幫助測繪人員準確及時快速地知悉城市的地形地質(zhì)特征。以便在今后的城市規(guī)劃設(shè)計當中做好決策，使城市的規(guī)劃更符合城市本身所在地的地貌特征。

城市建設(shè)的測量對于精度的要求非常高，這一方面是由于在城市建設(shè)當中，由于商業(yè)地產(chǎn)的引入，城市土地的單價高，更重要的是，城市屬于人口密集區(qū)，在有限的土地當中，對于已有土地的科學(xué)規(guī)劃關(guān)系到城鎮(zhèn)居民生產(chǎn)生活的方方面面，只有通過RTK技術(shù)對于現(xiàn)有的城市土地進行準確的，監(jiān)測和規(guī)劃，才能夠保證土地的利用率保證城市的后續(xù)健康發(fā)展。

以往的人工操作當中，不可避免地會受到天氣和探測所在地的地形地貌等原因的影響，尤其是在地形較為復(fù)雜的地區(qū)，例如，我國西部和西南部的山川河流比較多的分布的地區(qū)，很多地方由于主觀和客觀多方面的原因人工不能及時到達，即使人工到達了也會因為種種原因的阻礙，而不能夠?qū)τ诋數(shù)氐牡匦蔚孛沧鞒鰷蚀_及時的測量和判斷，這種延后和缺口會導(dǎo)致最后的決策錯誤，影響后續(xù)的施工乃至于影響城市的建設(shè)和發(fā)展。

2.3 線路中線定線

RTK技術(shù)在市政建設(shè)當中可以用于道路規(guī)劃或電力電線的放樣。傳統(tǒng)的測繪工作當中對于線路中線的定向工作至少要有兩個或以上的人組成團隊來完成。今天這項工作至少包含著實地測量和后期數(shù)據(jù)分析兩項。而一個人在同一時間不可能完成這樣的工作，這一方面是由于個人能力所限，更重要的是時間上并不允許。但是利用RTK技術(shù)的前提下，一個人就可以完成上述的工作，因為這個軟件是綜合利用無線電傳輸系統(tǒng)和GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的，是可以在完成數(shù)據(jù)測量之后，同時完成相關(guān)數(shù)據(jù)計算的，因此完成線路中線定線這個工作，只需要工作人員將相關(guān)參數(shù)和具體的要求輸入到電腦之后，操作系統(tǒng)即可以對現(xiàn)場進行準確的測量并將正確的準確的結(jié)果是從電腦中提取出來。

在具體的操作當中，放樣的方法是非常靈活和多樣的，利用這個系統(tǒng)既可以安裝，也可以按照坐標放樣，這些放樣的方式也可以根據(jù)需要隨時進行變換，在放樣的過程當中，RTK信息測量系統(tǒng)的屏幕上，能夠鮮明指示偏移量和偏移的方位，這些參數(shù)可以幫助技術(shù)員隨時調(diào)整位置，以便于減少誤差。智能化和快速化是這項技術(shù)的重要優(yōu)勢。線路中線第一線的工作是一個技術(shù)性很強的工作在以往的工作當中需要經(jīng)驗，也同樣需要精確的實地勘察，但是有賴于強大的GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)和無線傳輸系統(tǒng)，同時依托于該軟件強大的計算能力和可感能力，在進行具體的工程中限定線槽處的時候，大大減少了時間成本和前期投入的人力成本。

2.4 用地測量

上面提到，由于城市的人口密度大城市土地的單價高，對于城市土地的精確測量和規(guī)劃就顯得十分重要，對用地的規(guī)劃，一方面要滿足實際的用地需求更重要的是要提高，土地的利用率在保證正常城市人群生活舒適和商業(yè)交往的前提之下，要最大限度地突出舒適生活的前提和要求。在勘測城市建設(shè)用地的過程當中，RTK技術(shù)可以實時測定目標地點的坐標，以保證規(guī)劃使用的目標土地得明確使用界限，同時計算準確的土地面積，以為后期的土地應(yīng)用規(guī)劃做好準備。在這個過程當中測量的精準程度，是人們樂于使用RTK技術(shù)的重要前提，表2是RTK在某次測量工作當中的具體坐標表現(xiàn)。

表2 RTK測量坐標

從以表2中可以看出，由于進行多點測繪，同時對于每個點中所反饋的數(shù)據(jù)具有非常精確的數(shù)字體現(xiàn)，因此相較于人工測繪來說，RTK技術(shù)在城市測量當中具有非常明確的優(yōu)勢，準確性很高，是值得信賴的。

3 總結(jié)

隨著當前我國城市化進程的迅速加大，城市規(guī)模正在迅速擴大，城市人口的增加也為城市的持續(xù)建設(shè)提供了契機。以此為背景，在城市的具體規(guī)劃和建設(shè)當中，城市的測量就顯得十分重要。RTK技術(shù)具有效率高、精度大、反應(yīng)快、智能化等特點，能夠滿足當前精品城市建設(shè)過程當中對于測繪工作的高標準和嚴要求。推廣RTK測量技術(shù)，對于提高工程測繪的工作效率、加快城市化進程，意義十分重大。

[1]周忠謨，易杰軍，周 琪.GPS衛(wèi)星測量原理與應(yīng)用[M].北京：測繪出版社，2014.

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2016-2-22