RTK在城市工程測量中的應用研究

李林

（長沙市規(guī)劃勘測設計研究院湖南長沙410000）

RTK在城市工程測量中的應用研究

李林

（長沙市規(guī)劃勘測設計研究院湖南長沙410000）

全球定位系統(tǒng)迅猛發(fā)展，其中的RTK測量技術也日益成熟。在測繪工作中，RTK技術的應用能夠在野外實時得到厘米的定位精度。本文分析了GPS RTK技術在工程測量中的應用，以供參考。

RTK技術

引言

城市工程測量是建筑工程建設的基礎性工作，為市政工程建設、規(guī)劃紅線定位、工程測圖、房產(chǎn)圖測繪、地籍變更測量等提供服務。傳統(tǒng)的測量方法是導線測量，但是，隨著全球衛(wèi)星定位技術飛速發(fā)展，逐漸以高效率、高精度等優(yōu)點，被城市工程測量所廣泛采用。其中，實時動態(tài)定位技術（RTK測量模式），更是以實時、快速、操作簡單的優(yōu)勢而倍受青睞。

1 RTK技術概述

1.1 RTK技術

RTK技術，即是實時動態(tài)測量系統(tǒng)，結合了數(shù)據(jù)傳輸技術和GPS測量技術。RTK測量技術的原理，是利用載波相位的觀測來作為根據(jù)的，屬于實時差分GPS測量技術：將一臺GPS接收機安裝于基準站上，連續(xù)觀測所有可見的GPS衛(wèi)星，并利用無線電傳輸設備，將所觀測的數(shù)據(jù)實時傳送至用戶觀測站。而用戶站則會在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，接收來自基準站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位原理，實時地解算整周模糊度未知數(shù)并計算顯示用戶站的三維坐標及其精度。通過實時計算的定位結果，便可監(jiān)測基準站與用戶站觀測成果的質(zhì)量和解算結果的收斂情況，實時地判定解算結果是否成功，從而減少冗余觀測量，縮短觀測時間。

RTK測量系統(tǒng)的構成有三部分，即GPS接收設備、數(shù)據(jù)傳輸設備和軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的組成，主要包括基準站的發(fā)射電臺、流動站的接收電臺（見圖1），該系統(tǒng)的作用在于實現(xiàn)實時的動態(tài)測量，相應的軟件系統(tǒng)，還具備實時解算出流動站三維坐標的功能。

1.2 RTK技術原理

RTK測量技術運用過程中，主要由基準站接收機、流動站接收機和數(shù)據(jù)鏈幾個部分組成，其基本工作原理是（見圖2）：至少配備2臺GPS接收機，其中一臺安放于固定的級點上（基準站），另一臺接收機作為流動站。運用固定于級點上的接收機來觀測所有衛(wèi)星，并向流動站傳輸采集的信息、觀測數(shù)據(jù)等。流動站的GPS接收機會接受來自于GPS的衛(wèi)星信號，并通過無線接收設備來接收基準站數(shù)據(jù)，然后再依據(jù)相對定位原理，采用實時差分處理方法，即可算出流動站的三維坐標與精度。

圖1 RTK測量系統(tǒng)

圖2 RTK技術工作原理流程示意圖

1.3 RTK技術的優(yōu)點

我國當前的城市測量工作中，RTK技術的投入運用在大大促進了城市測量質(zhì)量與效率。運用RTK技術的主要優(yōu)勢，就在于測站之間的無需通視、全天候作業(yè)，且操作簡便、觀測時間相對較短、定位精度高，能夠提供準確的三維坐標等，具體表現(xiàn)如下：

（1）RTK技術作業(yè)效率高。相較于傳統(tǒng)測量技術，RTK技術測量效率高，一次能夠測設半徑為8km的測區(qū)。如果是采用快速靜態(tài)測量模式，其測量范圍半徑為15km，其定位精度可達1～2cm。

（2）測量精度高。RTK技術能夠有效避免誤差積累問題對工程測量結果的影響，從而保證測量數(shù)據(jù)的準確性與可靠性。一般來說，其測量數(shù)據(jù)的精度可以精確到厘米，因而對于城市的測量工作而言能夠發(fā)揮重大作用。

（3）數(shù)據(jù)傳輸范圍廣。RTK技術基站與流動站之間，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，需要依靠無線電信號，因而甚至可以測量較遠或存在視線阻礙的情況，大大降低了對于作業(yè)環(huán)境的要求。

（4）自動化程度高。該技術可利用電子手簿，對測量數(shù)據(jù)進行實時記錄，然后導入專業(yè)測圖軟件，即可實現(xiàn)數(shù)字化測圖，自動程度比傳統(tǒng)作業(yè)方法高。

2 工程測量中RTK技術的應用

2.1控制測量

工程中的建成區(qū)和規(guī)劃區(qū)，都對測繪工作的精準度有較高要求。城市迅速發(fā)展，為了避免測量過程中控制點的破壞，不僅要求加快測量進度，還要求能夠準確提供控制點，并且對于控制點的要求精度較高。這種情況下，采集測量數(shù)據(jù)所需時間較長，因而獲取定位結果所需時間也必然較長。RTK技術的采用，能夠?qū)崟r反映定位結果，大大提升了作業(yè)效率，減少了作業(yè)時間，提高了控制測量的精準度。

2.2 城市線路勘測

如果在城市線路勘測中運用傳統(tǒng)方法，則需要通過不斷指揮跑桿人員，才能夠?qū)崿F(xiàn)測點的保證，控制其位于斷面線或中線上。但由于距離過長、不通視，往往還需要不斷轉(zhuǎn)站。而運用GPS RTK勘測僅需輸入各拐點坐標，作業(yè)時調(diào)出測點坐標，即會自行生成直線，并顯示測量員的方位，以及距離起始點的樁號，這樣測量員不僅可以看到點位間距，而且可以判斷出自己的位置是否在斷面線上，省時高效，操作簡便。

2.3 線路中線定線

在規(guī)劃市政道路時，進行線或電力線的中線放樣施工中，需要RTK測量技術的幫助，從而大大減少了工作人員的工作量。工作人員在RTK的外業(yè)控制器中輸入線路參數(shù)，如線路起終點坐標、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等數(shù)據(jù)，就能達到工作效果，快速方便。RTK測量技術使得工作方法更加靈活，在提高工作效率的同時，也避免了很多問題的發(fā)生。

2.4 建筑物規(guī)劃放線

常規(guī)全站儀在進行放樣時，需要2～3個工作人員共同操作，對于方向、距離的放樣，往往對全站儀的放樣通視情況，具有較高要求。而運用RTK，即可直接對坐標開展放樣工作，手簿則會自動顯示距離。RTK還適用于復雜曲線或直線的放樣，該項功能在拆遷放樣中，能夠發(fā)揮重要作用。房屋拆遷過程中，容易出現(xiàn)通視問題，因而需要利用建筑物的交叉點、拆遷線等，才能夠添加放樣點，而RTK放樣直線無需良好的通視條件，仍然可以順利開展放樣工作。

2.5 建筑用地測量

由于RTK技術具有效率高、測量精準的優(yōu)勢，將其運用到建設用地的勘測定界工作中時，可以實時地測定界址點坐標，確保土地使用在規(guī)定范圍內(nèi)，用于用地面積的計算等方面，測量權屬界限、土地分類修測等工作也可應用RTK技術，這樣既可以提升測量效率，也保證了測量的精準度。

2.6 地下管線測量

對于地下管線坐標系、高程基準的測量，均采用的是獨立系統(tǒng)，若建筑物的密度較小，即可直接運用RTK來測量管線點；若建筑物的密度偏大，則使用RTK在相對開闊的區(qū)域，設置圖根控制點，然后使用全站儀來進行管線點的詳細測量。在管線調(diào)查工作中，針對管線分布未知的情況，運用RTK和全站儀相結合的測量方法，能夠有效提高測量效率。

2.7 數(shù)字化地形圖測量

運用RTK技術，還可以迅速定位，并獲取實時坐標，進而實現(xiàn)對固定測量環(huán)境或地形的測量。一般來說，地形點的測量需要依據(jù)現(xiàn)場實際地形才可以進行，將所采集的地形點，生成數(shù)字化地形圖。在使用GPS RTK技術進行測圖作業(yè)的過程中，通常無需通視，無需布設各級控制點，即可快速完成相關工作，且僅需一人手持接收機即可完成。

2.8 縱橫斷面測量和土石方計算

在手簿中，建立施工放樣點文件，采用橫斷面測量模式，挖、填或半挖半填方法，將邊坡坡度、路肩寬度、設計高等相關設計數(shù)據(jù)輸入手簿，明確所需要的測量橫斷面中線里程，即可進行放樣。精確定位需要采集橫斷面的中線里程，生成一條與線路方向垂直的直線，沿該直線向線路的兩端，分別采集相應的地面高程，并進行間隔采樣，直至抵達線路設計所要求的橫斷面距離。然后利用數(shù)據(jù)繪圖軟件，在大比例尺帶狀地形圖上，生成線路橫斷面圖、縱斷面圖，計算工程量，并檢驗并提交最終的測量。

3 RTK技術的網(wǎng)絡化發(fā)展

以CORS為基礎而發(fā)展起來的RTK技術，逐漸取代了傳統(tǒng)的測量方法，在很大程度上提高了測量工作的效率與精度。而網(wǎng)絡RTK技術的應用，具有非常顯著的優(yōu)勢。網(wǎng)絡RTK技術能夠解決控制點被破壞，控制測量費時費力、時效性差以及定位結果無法實時發(fā)布等方面的問題，并彌補這些不足，因為該技術的實施不需要在地面建立大量控制網(wǎng)點；且具備能夠快速整周模糊度解算和網(wǎng)絡差分的功能，可高效實現(xiàn)城市控制網(wǎng)點觀測，以供工程放樣、規(guī)劃監(jiān)督、地形圖測繪等工作環(huán)節(jié)的使用。

另外，運用網(wǎng)絡RTK技術還能提高航空攝影測量像控點測量、線路中線定線、建筑物規(guī)劃放線、建設用地定界測量（實時測定界址點坐標）等城市測量工作的效率。通過建立RTK永久基準站，甚至可進一步實現(xiàn)高強度、大范圍內(nèi)差分信號的覆蓋，從而節(jié)省建立測量基準站所耗費的人力物力，只需一臺流動接收機，即可實現(xiàn)快速作業(yè)。

4 結語

RTK技術與網(wǎng)絡RTK測量技術的發(fā)展應用，是科技時代發(fā)展的必然。我國城市測量中，RTK測量技術的應用隨處可見，RTK及網(wǎng)絡RTK測量技術將在城市測量中發(fā)揮更多潛在價值，提升測量工作效率和成果質(zhì)量，為城市規(guī)劃做出更大貢獻。

[1]劉文強.GPS RTK技術在城市工程測量中的應用探討[J].科技創(chuàng)新導報，2010：91.

[2]吳云豐.淺談城市工程測量中GPS RTK技術應用[J].計算機光盤軟件與應用，2010：22～23.

[3]王春華，焦志良.基于工程背景的RTK技術在城市控制測量中的應用研究[J].科技資訊，2010：91.

P228.4

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1004-7344（2016）28-0217-02

2016-9-23