周馬魁

摘 要：隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，RTK技術(shù)在大多數(shù)測(cè)量任務(wù)中發(fā)揮著重要作用，并被大多數(shù)領(lǐng)域所采用。本文簡(jiǎn)要介紹了RT K技術(shù)的基本原理和發(fā)展方向。地質(zhì)鉆探和放樣作業(yè)過(guò)程以珠江三角洲水資源配置項(xiàng)目的鉆井和放樣測(cè)量為例。介紹了使用該技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程，以測(cè)量數(shù)據(jù)為例進(jìn)行分析，在水資源分配項(xiàng)目中獲得RTK技術(shù)準(zhǔn)確性的影響和優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：RTK技術(shù) 鉆孔施工 放樣測(cè)量 工程應(yīng)用

1.引言

RTK目前廣泛用于電力、高速公路和鐵路的勘測(cè)、設(shè)計(jì)和施工。 高速公路建設(shè)前的地質(zhì)調(diào)查和放樣測(cè)量，地質(zhì)鉆探位置的放樣是地質(zhì)勘探的基礎(chǔ)。 由于RTK是基于載波相位觀測(cè)的實(shí)時(shí)差分測(cè)量的動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，因此可以在測(cè)量過(guò)程中實(shí)時(shí)獲得三維坐標(biāo)（平面坐標(biāo)和高程），測(cè)量精度可達(dá)到厘米級(jí)，這使其成為道路鉆探和放樣測(cè)量應(yīng)用的重要技術(shù)。

2.RTK原理簡(jiǎn)介

RTK代表實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，是一種使用基于載波的測(cè)距并提供比通過(guò)基于代碼的定位更精確的數(shù)量級(jí)的范圍（因此位置）的技術(shù)。RTK技術(shù)很復(fù)雜。基本概念是減少和消除基站和流動(dòng)站對(duì)常見的錯(cuò)誤。RTK用于需要更高精度的應(yīng)用，例如厘米級(jí)定位，高達(dá)1 cm + 1 ppm精度。在非?；镜母拍钏缴?，通過(guò)確定衛(wèi)星和流動(dòng)站之間的載波周期數(shù)，然后將該數(shù)乘以載波波長(zhǎng)來(lái)計(jì)算范圍。計(jì)算的范圍仍然包括衛(wèi)星時(shí)鐘和星歷表以及電離層和對(duì)流層延遲等來(lái)源的誤差。為了消除這些誤差并利用基于載波的測(cè)量的精度，RTK性能要求測(cè)量從基站傳輸?shù)搅鲃?dòng)站。需要一個(gè)稱為“模糊度解析”的復(fù)雜過(guò)程來(lái)確定整個(gè)周期的數(shù)量。盡管是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，高精度GNSS接收器幾乎可以立即解決模糊問(wèn)題。有關(guān)模糊度的簡(jiǎn)要說(shuō)明，請(qǐng)參閱本章前面的GNSS測(cè)量 - 代碼和載波相位精度部分。有關(guān)模糊度解析的更多信息，請(qǐng)參閱本書后面的參考資料。使用包含模糊度分辨率和差分校正的算法確定其位置。與DGNSS一樣，流動(dòng)站可實(shí)現(xiàn)的位置精度尤其取決于其與基站的距離（稱為“基線”）和差分校正的準(zhǔn)確性。校正與基站的已知位置和基站衛(wèi)星觀測(cè)的質(zhì)量一樣準(zhǔn)確。站點(diǎn)選擇對(duì)于最小化干擾和多徑等環(huán)境影響非常重要，基站和流動(dòng)站接收器和天線的質(zhì)量也是如此。RTK基于使用幾個(gè)間隔很大的永久站。根據(jù)實(shí)施方式，定期將來(lái)自永久站的定位數(shù)據(jù)傳送到中央處理站。根據(jù)RTK用戶終端的要求，RTK用戶終端將其大致位置發(fā)送到中心站，中心站計(jì)算校正信息或校正位置到RTK用戶終端。這種方法的好處是整體減少了所需的RTK基站數(shù)量。根據(jù)實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)可以通過(guò)蜂窩無(wú)線電鏈路或其他無(wú)線介質(zhì)傳輸。

3.RTK技術(shù)在珠江三角洲水資源配置工程鉆孔放樣測(cè)量中應(yīng)用

3.1工程概況

珠江三角洲水資源配置工程是指從珠江三角洲河網(wǎng)區(qū)西部的西江水系向東引水至珠江三角洲東部，主要供水目標(biāo)是廣州市南沙區(qū)、深圳市和東莞市的缺水地區(qū)，解決東部地區(qū)城市長(zhǎng)遠(yuǎn)用水問(wèn)題。工程受水區(qū)是廣州市南沙區(qū)、深圳市、東莞市所轄范圍，行政區(qū)總面積5228km2，其中廣州市南沙區(qū)（南沙新區(qū)）803km2，深圳市1953km2，東莞市2472km2。

輸水工程由一條干線、二條分干線、三座泵站、一座新建水庫(kù)和南沙支線組成。輸水主干線全長(zhǎng)約90.3km，起點(diǎn)為西江干流鯉魚洲，經(jīng)泵站加壓后，以雙線盾構(gòu)隧洞，輸水至南沙新區(qū)交水點(diǎn)新建的高新沙水庫(kù)，線路長(zhǎng)約41.0km；盾構(gòu)隧洞以鋼筋砼管片承受外壓，內(nèi)襯鋼管承受內(nèi)水壓力。輸水流量為80m3/s的采用2條外徑6m盾構(gòu)，內(nèi)襯直徑4.8m鋼管；輸水流量為60m3/s 的采用1條外徑8.5m盾構(gòu)，內(nèi)襯直徑6.4m鋼管。穿山隧洞主要采用TBM掘進(jìn)，部分采用鉆爆法開挖，襯砌采用鋼筋砼襯砌，內(nèi)徑6.4m～8.0m。

3.2 RTK技術(shù)應(yīng)用

偏遠(yuǎn)地區(qū)的地形測(cè)量通常具有植被，限制了GPS的獨(dú)家使用以完成調(diào)查。在許多情況下，GPS用于在使用全站儀繼續(xù)調(diào)查之前建立控制。鑒于GPS參考站在附近（最多50公里）運(yùn)行并發(fā)送RTK校正的距離限制，RTK GPS可用于建立控制點(diǎn)。要使用傳統(tǒng)技術(shù)完成此類調(diào)查，RTK GPS將用于測(cè)量一系列控制點(diǎn)。然后將這些坐標(biāo)傳送到全站儀，并且新建立的控制點(diǎn)之一將用作全站儀設(shè)置位置，并且將向另一個(gè)新建立的控制點(diǎn)觀察后視。在移至后續(xù)點(diǎn)以完成調(diào)查之前，將從第一站觀察所有必要的細(xì)節(jié)點(diǎn)。如果在GPS控制建立之前進(jìn)行全站儀測(cè)量，則需要額外的步驟。全站儀觀測(cè)需要在辦公室進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便與GPS控制點(diǎn)兼容。利用GPS和全站儀技術(shù)的組合，這項(xiàng)調(diào)查將通過(guò)在方便的位置設(shè)置設(shè)備并確定坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行。 RTK GPS。然后觀察到將要使用的第二個(gè)未知點(diǎn)，但尚未協(xié)調(diào)。在重新定位到第二點(diǎn)之前，將從當(dāng)前位置觀察所有必要的細(xì)節(jié)。在第二點(diǎn)設(shè)置時(shí)，坐標(biāo)由設(shè)備的RTK GPS確定。然后，該第二坐標(biāo)的可用性允許系統(tǒng)自動(dòng)更新從第一次設(shè)置做出的所有觀察。在回溯到第一個(gè)設(shè)置點(diǎn)之后，可以從所需坐標(biāo)系中的第二個(gè)點(diǎn)觀察所有細(xì)節(jié)。在實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）是挖溝和表面礦工革命性的技術(shù)，使輸入開發(fā)自動(dòng)控制機(jī)器對(duì)準(zhǔn)和挖掘深度，與相關(guān)利益的綜合制導(dǎo)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)管理，機(jī)器性能和挖掘的精度。差分GNSS技術(shù)優(yōu)于控制機(jī)器校準(zhǔn)和/或挖掘深度的許多其他解決方案，例如：激光系統(tǒng)，樁柱，弦線和其他基本方法。在簡(jiǎn)單的預(yù)設(shè)工作參數(shù)和操作員初始化之后，機(jī)器能夠自行執(zhí)行挖掘，因此操作員的任務(wù)可以簡(jiǎn)單地調(diào)查進(jìn)度并檢查安全問(wèn)題而不會(huì)產(chǎn)生壓力。

對(duì)于傳統(tǒng)的全站儀，開放導(dǎo)線容易出錯(cuò)，并且關(guān)閉導(dǎo)線回到同一點(diǎn)可能需要兩倍的時(shí)間。遍歷是復(fù)雜且耗時(shí)的，尤其是在困難的地形中。一旦對(duì)該區(qū)域進(jìn)行了控制，邊界測(cè)量可以通過(guò)遍歷地塊邊界并觀察邊界標(biāo)記繼續(xù)進(jìn)行。可以使用GPS參考站數(shù)據(jù)，設(shè)備可以在靠近的任何方便位置進(jìn)行設(shè)置。在用系統(tǒng)確定RTK GPS位置并觀察到另一個(gè)適當(dāng)定位的點(diǎn)（已知或未知）的后視之后，可以對(duì)邊界標(biāo)記進(jìn)行觀察。然后可以將設(shè)備帶到下一個(gè)方便的位置繼續(xù)進(jìn)行邊界測(cè)量。

越來(lái)越多公用事業(yè)的位置正以高精度協(xié)調(diào)，以更新空間數(shù)據(jù)庫(kù)。調(diào)查的功能包括檢修孔、蓋子、消防栓、水、氣和電的配電箱。這些功能通常位于建筑物和樹木覆蓋禁止獨(dú)家使用GPS來(lái)協(xié)調(diào)這些功能的位置。全站儀提供了捕捉公用設(shè)施的絕佳工具，但是，通常控制點(diǎn)被交通和停放的車輛阻擋，因此渲染穿越必要。無(wú)論何時(shí)需要穿越，都需要進(jìn)行仔細(xì)的偵察，這是非常耗時(shí)的。一旦遍歷到車站位置，全站儀將用于協(xié)調(diào)公用設(shè)施功能。通過(guò)組合GPS和全站儀技術(shù)，無(wú)需進(jìn)行任何偵察。在任何方便的位置設(shè)置，使用RTK GPS確定站點(diǎn)坐標(biāo)，并測(cè)量附近的所有功能。如果從當(dāng)前位置看不到控制點(diǎn)，則用于后視的點(diǎn)被系統(tǒng)占用并與RTK GPS協(xié)調(diào)。所有測(cè)量都會(huì)自動(dòng)更新。

為了使用組合的全站儀和GPS技術(shù)完成調(diào)查，使用了兩個(gè)儀器設(shè)置。在每次設(shè)置RTK時(shí)，進(jìn)行GPS定位，并觀察一組左臉和右臉觀察到后視。在站003處，PM 227用作后視，在站002處，點(diǎn)003用作后視。由于障礙物，從點(diǎn)002看不到PM 227。該系統(tǒng)的一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)是縮短了偵察所需的時(shí)間。為了便于比較計(jì)算，使用相同的站用于遍歷和組合的設(shè)備設(shè)置。聯(lián)合系統(tǒng)調(diào)查所需的偵察時(shí)間是橫向調(diào)查的一半，因?yàn)樾枰俚脑O(shè)置和后視。如果能夠找到一個(gè)能夠完成地形測(cè)量的同時(shí)保持對(duì)控制點(diǎn)PM 227的可視性，則可以實(shí)現(xiàn)額外的時(shí)間節(jié)省。組合的全站儀和GPS設(shè)備一旦開啟就自動(dòng)開始采集衛(wèi)星并計(jì)算精確位置上。在地形測(cè)量期間觀察到兩次額外的點(diǎn)，一次是在常規(guī)導(dǎo)線的調(diào)查期間，另一次是從全站儀和GPS組合中觀察到的。 每個(gè)點(diǎn)在水平和垂直分量中提供小于15mm的坐標(biāo)差異。 此額外檢查確認(rèn)使用組合的全站儀和GPS儀器正確確定方向。

4.結(jié)束語(yǔ)

RTK技術(shù)較常規(guī)測(cè)量有明顯優(yōu)勢(shì)，不僅能達(dá)到較高的定位精度，而且可以使測(cè)量一步到位，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化作業(yè)，減少不必要的工作量，降低人員成本，極大地提高了工作效率，在測(cè)量工作中必將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。

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