RTK在道路工程測量中的應用研究

劉寧

【摘 要】在介紹RTK技術基礎原理和特點的基礎上，詳細闡述了采用RTK測量設備在道路初測、道路定測方面中控制測量、中線放樣測量上的具體應用。進而說明RTK技術在道路工程測量中的應用、管理方面有著廣闊的應用前景，可為國民經(jīng)濟發(fā)展帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

【關鍵詞】RTK；工程測量；應用

【中圖分類號】TB22 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0244-02

引言

隨著我國國民經(jīng)濟快速發(fā)展，西部大開發(fā)的實施，各地的高等級公路建設迎來前所未有的發(fā)展機遇，這就對公路勘察設計提出了更高的要求，傳統(tǒng)的道路工程測量工作要經(jīng)歷道路初測、定測等階段，用傳統(tǒng)的導線測量、傳統(tǒng)的高程測量、水準測量，最后還要進行縱橫斷面圖的繪制，無論采用哪種方法都要求碎部點必須與測站通視，而且每臺儀器一般要求至少三到四人操作。常規(guī)測量方法受橫向通視和作業(yè)條件的限制，作業(yè)強度大，且效率低，大大延長了設計周期，不能滿足快速、準確、高效的要求?，F(xiàn)在用RTK技術測繪地形圖不僅可以不用布設控制網(wǎng)，而且速度快精度高。同時也能大大提高道路工程測量的效率。

1 RTK系統(tǒng)簡介

1.1 RTK基本原理

實時動態(tài)定位技術（Real time kinematic），是以載波相位觀測值為根據(jù)的實時差分技術，簡稱RTK。它是一種新的常用的GPS測量方法，是GPS測量技術發(fā)展中地一個新突破和里程碑。該測量系統(tǒng)主要由一個基準站、一個或若干個流動站、通信系統(tǒng)三大部分組成。它的基本原理是在基準站上安置一臺GPS接收機，對所有可見的GPS衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并且將接受到的所有衛(wèi)星信息（偽距和載波相位觀測值）及基準站信息（基準站坐標、天線高等）一起由通信系統(tǒng)傳送給各流動站。在流動站上，GPS接收機通過無線電接受設備接受基準站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，同時自身也采集GPS觀測數(shù)據(jù)，在觀測四顆以上衛(wèi)星后，根據(jù)相對定位的原理，在系統(tǒng)組成差分觀測值進行實時處理，在進過坐標轉換和投影改正，即可實時計算并顯示流動站點位的三維坐標及坐標精度指標。

1.2 RTK技術的特點

RTK測量技術有以下主要特點

①一個以上已知控制點即可工作，這在測區(qū)周圍已知控制點破壞嚴重、資料不好收集的情況下不致影響工作。

②直觀快捷，可以實時觀測、記錄、使用測量數(shù)據(jù)，無需再進行復雜的平差計算。

③定位精度高且點位精度分布較均勻，數(shù)據(jù)安全可靠，其站間無需通視，每個點的誤差均為隨機產(chǎn)生，不會向傳統(tǒng)測量一樣產(chǎn)生誤差累積，成果可靠。

2 RTK在道路工程中的應用

2.1 RTK在控制測量中的應用

道路測量時首先在A、B級GPS首級控制網(wǎng)的基礎上，采用靜態(tài)測量方式加密一級GPS點，并對控制網(wǎng)的A、B級GPS點和一級GPS點按照水準測量規(guī)范進行四等水準測量。再用RTK技術做圖根控制進行線路地形測量。

2.2RTK在碎步地形測繪中地應用

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

2.3RTK在道路中線測量中地應用

采用常規(guī)放樣方法要求點間通視情況良好，要放樣出一個設計點位往往需要來回移動目標，而且要2-3人操作，在生產(chǎn)應用上效率不高。公路路線主要由直線、緩和曲線、圓曲線構成，應用RTK技術進行道路中線測量中，在測量前進行坐標轉換參數(shù)的計算，已把GPS測量結果轉換到工程采用的坐標系統(tǒng)，在內(nèi)業(yè)根據(jù)設計數(shù)據(jù)計算出各待定點的坐標，將待定點坐標數(shù)據(jù)，以及沿線路的控制點的坐標數(shù)據(jù)傳輸?shù)絉TK設備配置的電子手簿中，有了這些坐標數(shù)據(jù)，然后只要輸入各點的樁號，即可進行放樣操作，這種方法簡單實用，如果需要在個直線段和曲線段間加樁，只需輸入加樁點的樁號就能自動計算放樣元素。

2.4RTK在道路縱、橫面測量中的應用

RTK測量時，道路中線確定后，利用中線樁的點坐標和線路數(shù)字地形圖測繪成果，只要在控制點上設置基準站，利用流動站直接測定三維縱、橫斷面特征點數(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，在做中平測量。RTK技術可提供三維坐標信息，因此，在放樣中線的同時也獲得了點位的高程信息，無需再進行中平測量，大大提高了工作效率。且在RTK定線測量中首級控制網(wǎng)與中線樁點聯(lián)系，不存在中間點的誤差累計問題，因此，能達到很高的精度，適合高等級線路工程的要求。

可見應用RTK技術進行道路中線測量時，可同時完成傳統(tǒng)測量方法的道路縱、橫斷面測量工作。且RTK測量的所有數(shù)據(jù)都是測繪地形圖時采集的，不需要再到現(xiàn)場進行縱、橫斷面測量，大大減少了外業(yè)工作。

3 RTK技術應用的優(yōu)越性和局限性

3.1優(yōu)越性

采用RTK進行測繪，不要求點間通視，僅需要在待測點的地物地貌碎部點等待幾秒種，并同時輸入特征編碼。通過手簿可以實時測定碎部點的坐標而且可以知道其點位精度，測完一個區(qū)域后回到室內(nèi)，用專業(yè)軟件接口就可以輸出所要求的各類要素。與傳統(tǒng)測量相比具有以下優(yōu)越性。

①作業(yè)效率高，人員少，測量精度高，點位精度分布較均勻，節(jié)省費用。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，給野外工作帶來極大的便利。省時、省力，達到事半功倍的效率。它在公路測量方面的應用，極大地方便了測繪工作者的野外工作和室內(nèi)資料整理。

③具備實時性，精度可達到厘米級，流動站利用同一基準站信息可各自獨立開展工作，并且實時提供測點三維坐標，現(xiàn)場及時對觀測質(zhì)量進行檢查，避免外業(yè)出現(xiàn)返工，GPS誤差不累計。

④發(fā)展前景好。它是一種行之有效的測量方法，在各種測繪中的應用前景將更加廣闊。GPS RTK技術是測量技術發(fā)展的一個新突破，蘊含著巨大的技術潛力，有著廣闊的發(fā)展前景。

3.2局限性及解決方法

3.2.1信號強度不夠

山高林密，一些“V”型溝底，衛(wèi)星接收數(shù)量不足，無法滿足動態(tài)測量模式工作的基本要求，因而使用RTK進行工作時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，點與點之間距離遠的情況下，受RTK無線數(shù)據(jù)傳輸距離限制，需頻繁搬動基準站，亦難提高工作效率。RTK測量這一局限性，使我們多數(shù)時候很難再有限的時間內(nèi)完成測量任務，影響了相應工作的正常進行。為了有效完成任務，在RTK測量困難地區(qū)，采用GPS快速靜態(tài)測量方法或傳統(tǒng)的全站儀極坐標法來完成任務。

3.2.2誤差來源及削弱措施

RTK技術在測量時，有衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘誤差、多路徑效應，還有作業(yè)的對中誤差。作業(yè)時需注意一下幾點。

1電離層的影響，主要是基準站與流動站之間的距離較遠或高差較大時，或者衛(wèi)星高度角較小時，這種誤差能達到10cm-15cm，在作業(yè)時應盡量避免。

2多路徑效應的影響，在樹林、河流旁邊等地段時，應適當延長觀測時間。

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

4 工程實例

我單位承擔的奎賽一級改高速工程項目，通過RTK直線放樣、地形測量、縱橫斷面測量、工程放樣等多種工作同時開展，在短短的四十天內(nèi)，完成了超乎想象的工作量，給公路設計工作提供了有力可靠地測量基礎工作保障，受到甲方的好評。

5 結束語

如果說全站儀的應用使傳統(tǒng)的測量方法實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，那么RTK技術的應用則給測繪業(yè)帶來了一場革命。RTK定位系統(tǒng)具有定位精度高，定位速度快，實時提供三維坐標，操作簡便，全天候作業(yè)及地面連續(xù)覆蓋等特點，在道路工程測繪方面得到廣泛應用，大大提高了測量作業(yè)效率，降低了勞動強度，也節(jié)省了測量費用。

參考文獻

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