GPS-RTK 測量技術(shù)在公路工程測量中的優(yōu)勢

韓棚舉 王經(jīng)國

（遼寧省基礎(chǔ)地理信息中心，遼寧沈陽110034）

1 GPS-RTK 測量技術(shù)的測量原理

實時動態(tài)測量（GPS-RTK）技術(shù)是GPS 測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的結(jié)合， 是建立在載波相位觀測值基礎(chǔ)上的實時動態(tài)定位技術(shù)，是GPS 測量技術(shù)的一個新的突破。

隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，GPS-RTK(Real Time Kinematic)測量技術(shù)也日臻成熟，其也逐步應(yīng)用在測量技術(shù)的各個領(lǐng)域。 GPS-RTK 實時動態(tài)測量技術(shù)，又叫載波相位差分技術(shù)，是以載波相位觀測為根據(jù)的實時動態(tài)差分技術(shù)，它是測量技術(shù)發(fā)展里程中的一個突破，它由基準站、移動站和數(shù)據(jù)鏈三部分組成。 其工作原理如下，首先設(shè)置其中的一臺接收機為參考站（基準站），將參考站（基準站）安置于精度較高的首級控制點點位上， 對可視衛(wèi)星進行連續(xù)跟蹤觀測，并將觀測數(shù)據(jù)和測站信息， 通過無線傳輸設(shè)備或者移動網(wǎng)絡(luò)信號，實時的發(fā)送給移動站，移動站在接收GPS 衛(wèi)星信號的同時，通過無線接收設(shè)備，接收參考站（基準站）傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位的原理，實時解算出移動站接收機位于每個觀測點位時的三維坐標及其精度（即基準站和移動站坐標差△X、△Y、△H， 在加上基準坐標而得到每個觀測點位的實時WGS-84 經(jīng)緯度坐標和大地高，然后經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)解算得出移動站位于每個觀測點位時的厘米級平面坐標X、Y 和海拔高H）。[1]

2 GPS-RTK 測量技術(shù)的優(yōu)勢

GPS－RTK 測量技術(shù)擁有以下技術(shù)優(yōu)勢：

2.1 GPS－RTK 可以全天候作業(yè)，不受視線影響。

2.2 GPS－RTK 可以在首級GPS 控制點的基礎(chǔ)上直接進行數(shù)據(jù)采集，減少了全站儀測量時對導(dǎo)線圖根控制測量的要求，節(jié)省時間，方便快捷。

2.3 GPS－RTK 測量時，成果的精度分布比較均勻，每個點的誤差都是隨機產(chǎn)生，不像傳統(tǒng)測量產(chǎn)生誤差積累，精度較高，成果可靠，滿足公路工程測量的要求。

2.4 GPS-RTK 系統(tǒng)采取了快速算法，能夠快速準確地求解出整周模糊度。

2.5 GPS-RTK 系統(tǒng)定位時要求基準站實時向移動站發(fā)送信息，數(shù)據(jù)傳輸速度一般不低于9 600 bit。 數(shù)據(jù)鏈拉得遠，可以減少參考點的設(shè)立和避免頻繁轉(zhuǎn)站；數(shù)據(jù)鏈穩(wěn)健，GPS 初始化運行的時間會明顯減少，提高工作效率。

2.6 GPS－RTK 系統(tǒng)參考點的選擇和建立。 參考點位置應(yīng)該滿足的條件是：有符合精度要求的已知點坐標；應(yīng)該在地勢較高而且交通方便，天空較為開闊，周圍遠離高度角超過10°的障礙物，有利于衛(wèi)星信號的接收和數(shù)據(jù)鏈發(fā)射的位置；為防止數(shù)據(jù)鏈的丟失以及多路徑效應(yīng)的影響，周圍遠離GPS 信號的發(fā)射物、遠離高壓線、電視臺、無線電發(fā)射臺、微波臺等干擾源；應(yīng)選擇土質(zhì)堅實、不易破壞的位置。[2]

3 GPS-RTK 測量技術(shù)在公路工程測量中的實際應(yīng)用

公路工程建設(shè)過程前后需要進行很多測量工作，主要任務(wù)如下：

3.1 收集線路規(guī)劃區(qū)域內(nèi)各種資料， 包括各種比例尺地形圖和斷面圖資料，水文地質(zhì)資料以及控制點資料等

3.2 利用已有資料，結(jié)合現(xiàn)場勘查報告，在中小比例尺地形圖上確定規(guī)劃路線走向

3.3 沿線路走向的控制測量，包括平面控制測量和高程控制測量

3.4 沿線路走測繪帶狀地形圖

3.5 中線敷設(shè)

3.6 線路縱斷面和橫斷面測量

3.7 施工測量

3.8 竣工測量

下面就以甘肅省甘南藏族自治州某公路的測量實例， 詳細闡述GPS-RTK 測量技術(shù)在公路工程測量中的優(yōu)勢。

測區(qū)位于青藏高原與黃土高原的過渡帶， 海拔2100 米至3700米，線路全長105.48 千米，兩側(cè)地形山勢陡峭，植被覆蓋茂密，氣候變化異常，使用常規(guī)的測量方法受地域條件限制特別明顯，不僅浪費大量的人力物力，且精度也不能滿足要求。因此，在首級控制滿足精度要求的情況下， 采用GPS-RTK 測量技術(shù)進行線路的帶狀地形圖測量、中線敷設(shè)以及橫斷面和縱斷面測量，同時在測量過程中隨時檢測測量成果的精度，以其使測量成果滿足設(shè)計要求。

首先， 將GPS-RTK 接收機參數(shù)設(shè)置為符合工程精度要求的范圍，并根據(jù)初步設(shè)計線路，劃定帶狀地形圖概略范圍，輸入電子手簿，外業(yè)施測時，手簿自動生成測量的范圍，指導(dǎo)測量員進行外業(yè)數(shù)據(jù)采集，從而避免作業(yè)員因測量范圍超限而進行的冗余觀測或者測量范圍不夠而進行的補測，而且作業(yè)時只需一個人采用代碼存儲的方式進行作業(yè)即可完成普通的常規(guī)測量一個作業(yè)組（通常三至四個人）的工作量，節(jié)省了工作時間。

然后，將設(shè)計方在帶狀地形圖上設(shè)計的曲線要素，輸入電子手簿，并在手簿中計算出線路走向、線路起點坐標、終點坐標和交點坐標，生成線路文件，為中線敷設(shè)和以及橫縱斷面測量提供起算依據(jù)。 外業(yè)觀測時，電子手簿自動生成線路走向概略圖，此時輸入規(guī)劃線路的起點樁號， 手簿就會自動的指示作業(yè)員向規(guī)劃起點移動， 直到距離樁號20CM 范圍內(nèi)時，手簿報警提示，慢慢移動至指定地點至符合精度指標的要求時，敷設(shè)中樁，并采集存儲此處中樁高程，然后依據(jù)設(shè)計要求的間距（20 米整樁、地形變化處、曲線要素以及規(guī)劃線路與其它地物如道路、水系、民居等的交會處）逐樁敷設(shè)并采集高程，直至整條線路采集結(jié)束，將手簿數(shù)據(jù)輸入計算機，運用專用繪圖軟件，生成線路的縱斷面圖。為了使成果精度滿足設(shè)計要求，中樁敷設(shè)完畢以后，隨機抽取一段線路采用水準聯(lián)測的方法檢測成果的可靠性。 經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)GPS-RTK 測量成果完全滿足線路的精度要求， 而且其精確的快速定位能力，比常規(guī)的測量方法，提高工作的效率。

最后，進行線路的橫斷面測量，采用手簿中生成的線路文件，點擊進入橫斷面測量模式，輸入需要測量橫斷面的中線里程，然后依據(jù)手簿的指示，將需要采集橫斷面的中線里程精確定位后，此里程上會生成一條垂直于線路方向的直線，沿此直線往線路兩側(cè)分別采集地面高程（通常情況20 米采集一個，遇地形變化處加密采集地面高程），直至采集到線路設(shè)計要求的橫斷面的距離，然后點擊下一個，進行下一組中線里程的橫斷面的測量，直至整條線路的橫斷面測量完畢,生成全線路橫斷面圖和縱斷面圖，計算工程量，檢驗成果精度，提交成果，自此線路初步設(shè)計完成。 再與傳統(tǒng)的全站儀測量相比，不僅節(jié)省了大量的工作時間，而且成果的質(zhì)量顯著提高，為設(shè)計提供可靠的測繪成果。

4 總結(jié)

GPS-RTK 測量技術(shù)在公路工程測量中起到了非常積極的作用，正因為是它在動態(tài)相對定位中的高精度、高效益、無需測站相互通視、方便快捷、省時省力等優(yōu)點，其也正在逐步取代代替常規(guī)的三角、三邊、邊角等測量方法，并在理論與實踐中取得了可喜的成果。 這比GPS 靜態(tài)、快速靜態(tài)定位需要事后進行處理來說，其定位效率會大大提高。故RTK 技術(shù)一出現(xiàn)，其在測量中的應(yīng)用立刻受到人們的重視和青睞。

［1］賈寶剛，任恩明，魏忠勇.GPS RTK 在地球物理勘探中的應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2010，6.

［2］羅京華.淺談GPS RTK 在河道地形測量中的應(yīng)用[J].今日財富，2011，6.