秦繼芳

（山西冶金巖土工程勘察有限公司，山西太原 030002）

1 RTK 測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介

RTK 是GPS 的一種，即實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，是采用實(shí)時(shí)處理接收機(jī)載波相位觀測(cè)值的差分方法，從而獲得目標(biāo)點(diǎn)三維坐標(biāo)的定位技術(shù)。RTK 測(cè)量技術(shù)因?yàn)椴捎昧溯d波相位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分方法，因此能夠達(dá)到厘米級(jí)定位精度，是GPS 技術(shù)應(yīng)用的巨大進(jìn)步。

RTK 測(cè)量技術(shù)是能夠提供高精度觀測(cè)值的定位技術(shù)，因其可以快速準(zhǔn)確提供厘米級(jí)定位結(jié)果且能滿足生產(chǎn)生活需要，因而在各行業(yè)被廣泛使用。

傳統(tǒng)GPS 技術(shù)需先觀測(cè)一定時(shí)長(zhǎng)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，再經(jīng)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理后才可獲得測(cè)點(diǎn)的定位數(shù)據(jù)。RTK 技術(shù)與傳統(tǒng)GPS 的最大區(qū)別就是動(dòng)態(tài)測(cè)量實(shí)時(shí)獲得較高精度的觀測(cè)值，較大程度的提高了作業(yè)效率。

RTK 測(cè)量技術(shù)的基本工作原理是就是差分定位，流動(dòng)站接收機(jī)采集衛(wèi)星載波相位信號(hào)的同時(shí)通過數(shù)據(jù)鏈接收來自參考站的數(shù)據(jù)，根據(jù)差分解算的方法，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的獲得流動(dòng)站的三維坐標(biāo)，并對(duì)定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而提高定位精度，同時(shí)給出厘米級(jí)點(diǎn)位坐標(biāo)[1]。

2 RTK 測(cè)量系統(tǒng)的組成

RTK 測(cè)量系統(tǒng)主要由三部分組成：①GPS 衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)：GPS 衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動(dòng)站組成，為保證數(shù)據(jù)統(tǒng)一，必須保證基準(zhǔn)站與流動(dòng)站采樣率一致；②數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)：數(shù)據(jù)鏈有電臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)通訊兩種方式；③數(shù)據(jù)解算系統(tǒng)：內(nèi)置在接收機(jī)中的解算軟件是數(shù)據(jù)解算系統(tǒng)的重要組成部分，是RTK 測(cè)量結(jié)果正確的有效保證。

3 RTK 測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，RTK 測(cè)量技術(shù)有以下顯著的優(yōu)勢(shì)：

（1）操作簡(jiǎn)便、靈活、較傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)可顯著提高測(cè)放效率，大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）定位精度高，因不受累計(jì)誤差的影響，定位精度可達(dá)到厘米級(jí)，定位精度較高。

（3）RTK 測(cè)量技術(shù)受環(huán)境影響較小，在滿足RTK 作業(yè)條件下，可全天候提供高精度定位服務(wù)，可隨時(shí)滿足施工現(xiàn)場(chǎng)需要。

（4）RTK 內(nèi)置集成軟件系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，可智能化的實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能，大大減少了系統(tǒng)誤差和人為誤差，可有效保證成果精度和成果的可靠性[2]。

4 RTK 作業(yè)模式和優(yōu)缺點(diǎn)分析

目前生產(chǎn)實(shí)踐中常用的RTK 作業(yè)模式有電臺(tái)作業(yè)模式、網(wǎng)絡(luò)作業(yè)模式和CORS 作業(yè)模式。三種作業(yè)模式的工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)比較如下：

4.1 電臺(tái)作業(yè)模式

電臺(tái)作業(yè)模式下分為內(nèi)置電臺(tái)和外掛電臺(tái)兩種模式。該作業(yè)模式下必須架設(shè)基準(zhǔn)站，配備一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)站和電臺(tái)，組成1+N 模式開展作業(yè)?；鶞?zhǔn)站將相關(guān)數(shù)據(jù)通過內(nèi)置電臺(tái)或外掛電臺(tái)傳送給流動(dòng)站，流動(dòng)站依據(jù)接收到的基準(zhǔn)站的信息和自身采集的GPS 衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)解算，從而實(shí)時(shí)得到未知點(diǎn)的坐標(biāo)。

電臺(tái)作業(yè)模式的優(yōu)點(diǎn)有：

（1）該模式是以電臺(tái)作為數(shù)據(jù)鏈，通過無線電信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)，不需要網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的支持也可工作，因此在無網(wǎng)絡(luò)信號(hào)或者網(wǎng)絡(luò)信號(hào)差的地方也可工作。

（2）電臺(tái)模式信號(hào)比較穩(wěn)定，可持續(xù)工作。

（3）操作簡(jiǎn)便，初始化時(shí)間短，可快速開始測(cè)量工作。

電臺(tái)作業(yè)模式的缺點(diǎn)有：

（1）該模式下需要提前收集作業(yè)地已知的控制點(diǎn)，來求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。

（2）電臺(tái)輻射范圍有限，使得RTK 有效作業(yè)范圍受限。

（3）每次變換基站位置均需進(jìn)行點(diǎn)校正檢查，程序煩瑣。

（4）地形復(fù)雜作業(yè)區(qū)需多次架設(shè)基站，增加了作業(yè)強(qiáng)度。

（5）附屬設(shè)備多，如外掛電臺(tái)電瓶等，攜帶不方便，多次架設(shè)基站的情況下增加了野外作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（6）電臺(tái)模式下，必須架設(shè)基準(zhǔn)站，因此必須有一臺(tái)接收機(jī)來作為基站使用，較其他模式降低了勞動(dòng)效率。

4.2 網(wǎng)絡(luò)作業(yè)模式

網(wǎng)絡(luò)作業(yè)模式利用手機(jī)流量等方式代替電臺(tái)傳輸信號(hào)數(shù)據(jù)，其與電臺(tái)模式最大的不同只是數(shù)據(jù)傳輸方式的不同。

網(wǎng)絡(luò)作業(yè)模式的優(yōu)點(diǎn)有：

（1）無須外掛電臺(tái)和相關(guān)設(shè)施，附屬設(shè)備減少了，攜帶起來更方便，有效降低了作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）只要有手機(jī)信號(hào)覆蓋就可接收基站信息，作業(yè)距離和作業(yè)范圍有效增加。

（3）因不受電臺(tái)輻射范圍的影響，只要有手機(jī)信號(hào)均可作業(yè)，因此基準(zhǔn)站的架設(shè)位置的選擇更多，更加靈活，并非必須架設(shè)在高點(diǎn)。

網(wǎng)絡(luò)作業(yè)模式的缺點(diǎn)有：

（1）受手機(jī)信號(hào)強(qiáng)度影響較大，手機(jī)信號(hào)差的區(qū)域無法作業(yè)。

（2）手機(jī)信號(hào)差的區(qū)域不可用于需持續(xù)采集數(shù)據(jù)，穩(wěn)定性要求較高的測(cè)量作業(yè)，對(duì)精度要求較高的作業(yè)成果精度難以保證。

（3）采用GSM 或GPRS/CDMA 通訊代替電臺(tái)傳輸數(shù)據(jù)，設(shè)備硬件必須具備有GPRS 模塊的接收機(jī)才可工作，對(duì)設(shè)備硬件要求較高，且必須保證流量卡不欠費(fèi)才可工作。

4.3 CORS 作業(yè)模式

CORS 作業(yè)模式，網(wǎng)絡(luò)RTK 作業(yè)模式的一種，其與網(wǎng)絡(luò)作業(yè)模式最大的不同是無須架設(shè)基站，利用連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行解算。CORS 模式下，用戶無須架設(shè)基準(zhǔn)站，只需注冊(cè)CORS 賬號(hào)并配備具有GPRS 模塊的流動(dòng)站即可作業(yè)。

CORS 作業(yè)模式的優(yōu)點(diǎn)有：

（1）不需要建立基準(zhǔn)站，通過虛擬參考站模式，不受基準(zhǔn)站與流動(dòng)站間距離的限制，有效解決了作業(yè)距離的影響。

（2）無須配備過多的附屬設(shè)施，裝備簡(jiǎn)單，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）利用控制中心發(fā)送的多個(gè)CORS 站的觀測(cè)數(shù)據(jù)參與解算，消除了共同的誤差，解算結(jié)果更加精確。

（4）可隨開機(jī)隨作業(yè)，且無須安排專人值守基準(zhǔn)站，真正實(shí)現(xiàn)多組同時(shí)作業(yè)，提高了儀器的利用率和工作效率。

（5）無須進(jìn)行點(diǎn)校正，減少工作程序，提高了作業(yè)效率。

（6）多參考站數(shù)據(jù)參與差分解算，削弱了比例誤差和電離層、對(duì)流層等誤差，因此精度更高，成果更加可靠。

CORS 作業(yè)模式的缺點(diǎn)有：

（1）受手機(jī)信號(hào)影響較大，信號(hào)弱或者不穩(wěn)定的區(qū)域使用受限。

（2）需注冊(cè)CORS 賬號(hào)和使用GPRS 傳輸數(shù)據(jù)，會(huì)產(chǎn)生額外的費(fèi)用。

（3）CORS 系統(tǒng)如遇控制中心斷電、維護(hù)、故障等突發(fā)情況，則RTK 無法作業(yè)，會(huì)耽誤生產(chǎn)。

5 RTK 測(cè)量技術(shù)在樁基工程測(cè)量中的應(yīng)用案例

擬建長(zhǎng)水片區(qū)及杉松園片區(qū)住宅建設(shè)項(xiàng)目，山西冶金巖土工程勘察有限公司承接了主樓、地庫及基坑支護(hù)的樁基施工任務(wù)，其中主樓和商業(yè)2338 根，地庫1256 根、支護(hù)樁713 根，共4307根灌注樁，工程量大、工期緊。為高效快速的完成施工任務(wù)，測(cè)量方案的選擇和測(cè)量?jī)x器的選用尤為重要，項(xiàng)目部在施工前期就測(cè)量方案和測(cè)量設(shè)備的選用進(jìn)行了比選，就各儀器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析。

（1）采用全站儀等傳統(tǒng)儀器進(jìn)行放樣，采用該方法首先必須保證控制點(diǎn)間及控制點(diǎn)與待放點(diǎn)之間通視，通常在放樣出一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)位的時(shí)候，必須多次移動(dòng)目標(biāo)，該過程至少需要兩人才能完成操作，這樣浪費(fèi)勞動(dòng)力且作業(yè)效率低。采用全站儀等傳統(tǒng)儀器放樣的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)放點(diǎn)位精度較高，不足之處是易被建構(gòu)筑物遮擋，受遮擋影響后需多次轉(zhuǎn)點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致工作效率下降、成果精度降低且增加了工作強(qiáng)度。項(xiàng)目工作量大、工期緊的情況下，該方法存在設(shè)備操作難度大、測(cè)量效率不高等問題，不能有效滿足施工需要。

（2）采用網(wǎng)絡(luò)RTK 模式完成施工放樣，該方法只要一位操作人員，即可完成從基準(zhǔn)站架設(shè)初始化到移動(dòng)站求轉(zhuǎn)換參數(shù)、點(diǎn)校正、放樣等一系列工作，不但方便快捷，而且精度很高，山西冶金巖土工程勘察有限公司采購的U5 型慣導(dǎo)RTK 精度可達(dá)厘米級(jí)，均符合測(cè)量放樣的相關(guān)要求。因項(xiàng)目區(qū)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)差，導(dǎo)致CORS 穩(wěn)定性差，RTK 測(cè)放精度不能保證[5]。

（3）采用RTK 電臺(tái)模式完成施工放樣任務(wù)，該方法具有網(wǎng)絡(luò)RTK 模式的所有優(yōu)點(diǎn)，該模式下采用高頻發(fā)射，可輻射15km，完全覆蓋了施工區(qū)域，且該方法不受網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的影響，只要基準(zhǔn)站位置選取合適、周邊無遮擋，則流動(dòng)站信號(hào)好，達(dá)到固定解速度快。RTK 測(cè)放點(diǎn)位后經(jīng)全站儀檢查，完全滿足要求，這樣既能滿足要求又能提高效率。

綜合比較后，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，項(xiàng)目采用RTK 電臺(tái)模式來完成施工測(cè)量。在實(shí)際施工過程中采用1 臺(tái)基準(zhǔn)站加2 臺(tái)流動(dòng)站的作業(yè)方式，高效準(zhǔn)確的完成了施工放樣任務(wù)。

6 結(jié)束語

綜上所述，在特定的條件下，選擇更適合特定環(huán)境的測(cè)量?jī)x器，均能滿足作業(yè)要求。在不同的作業(yè)區(qū)采用不同的測(cè)量?jī)x器時(shí)，選取性價(jià)比更高的測(cè)量?jī)x器，將會(huì)產(chǎn)生事半功倍的效果。隨著社會(huì)與科技的發(fā)展和進(jìn)步，RTK 精度將更高、穩(wěn)定性將更好、抗干擾性將更強(qiáng)、測(cè)量效率將更高。性價(jià)比更高的儀器的出現(xiàn)，也將促使RTK 技術(shù)的應(yīng)用更加的廣泛。