GPS RTK技術在工程測量中的應用

于佳憶

摘要：本文對應用RTK技術與傳統(tǒng)測量技術進行了大致比較，體現(xiàn)了RTK技術在工程測量領域中的技術優(yōu)勢，尤其是對RTK技術給傳統(tǒng)地形測量、地籍測量、房產(chǎn)測量帶來的便利進行了闡述，并對RTK技術的現(xiàn)存問題進行論述。

關鍵詞：GPS；控制測量；放樣；RTK技術；RTK的應用

一、概述

GPS全球定位系統(tǒng)新技術的出現(xiàn)，是測繪工作的一次革新，給測繪工作帶來了極大的方便。并且可以高精度并快速地測定各級控制點的坐標。常規(guī)的GPS測量方法，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態(tài)實時差分方法，是GPS應用的重大里程碑。而GPS RTK的成果甚至可以在不布設各級控制點，僅依據(jù)一定數(shù)量的基準控制點，在通視條件良好的狀況下.就可以高精度并快速地測定地形點，地物點，甚至（不包括建筑物內(nèi)）的界址點測量工作，利用測圖軟件在野外一次性電子成圖并繪成各類所需的不同比例尺的地形圖。然后通過計算機和繪圖儀、打印機輸出為各種比例尺的圖件。極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率，因而廣受人們的青睞。

二、 RTK技術概況

RTK又稱為載波相位差分技術。能夠實時提供測點在指定坐標系的三維坐標成果，在測程20km以內(nèi)可達厘米級精度。高精度的GPS測量必須采用載波相位觀測值，RTK定位技術就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，并達到厘米級精度。在RTK作業(yè)模式下，基準站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結果，歷時不到一秒鐘。

三、 RTK技術在工程測量中的應用

RTK定位有快速靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩種測量模式，兩種定位模式相結合，在工程測量中的應用可以覆蓋控制測量、碎部測量、施工放樣、變形監(jiān)測等諸多領域。

（一）控制測量

控制測量是工程建設、管理和維護的基礎，控制網(wǎng)的網(wǎng)型和精度要求與工程項目的性質、規(guī)模密切相關。城市控制網(wǎng)具有面積大、精度高、使用頻繁等特點，城市工、II .III級導線大多位于地面，隨著城市建設的吃速發(fā)展，這些點常被破壞，影響了工程測量的進度。一般的工程控制網(wǎng)覆蓋面積小、點位密度大、精度要求高。用常規(guī)控制測量如：導線測量、邊角網(wǎng)、且多數(shù)需要分段施測，以避免積累過大的誤差，費工費時，且精密度不均勻。

如何快速精確地提供控制點，直接影響工作的效率。采用RTK技術測量，可以保證達到毫米級精度。與傳統(tǒng)作業(yè)相比較，山于點與點之間不需要通視，可以鋪設很長的GPS點構成的三角鎖，對于建立工程勘探、施工控制網(wǎng)和變形監(jiān)測控制網(wǎng)等具有顯著的優(yōu)勢。還可以保持長距離線路坐標控制一致性，同時還具有點位選擇限制少、作業(yè)時間短、成果精度高、工程費用低等有點，對于建立工程勘探、施工控制網(wǎng)和變形監(jiān)測控制網(wǎng)等具有顯著的優(yōu)勢。與靜態(tài)GPS測量相比，能實時知道定位結果，不需事后進行數(shù)據(jù)處理，也不會出現(xiàn)內(nèi)業(yè)精度不符合要求返工的情況，縮短了作業(yè)時間，因而大大提高了作業(yè)效率，功效至少提高3-5倍。

（二）碎部測量與放樣

RTK技術還可應用于測繪地形圖、地籍測量、房產(chǎn)測量的界址點測量、平面位置的施工放樣等。

采用RTK技術進行放樣，只需將參數(shù)如放樣起點終點坐標、曲線轉角、半徑等輸入RTK的外業(yè)控制器，即可放樣。放樣方法靈活，可以按樁號也可以按坐標放樣，并能隨時互換。放樣時屏幕上有箭頭指針偏移量額偏移方位，便于前后左右移動，由于每個點位的測量都是獨立的完成的，不會產(chǎn)生累積誤差，各點放樣精度趨于一致。不像常規(guī)放樣那樣，需要后視方向、用解析法標定，因而簡捷易行。

（三）變形監(jiān)測

變形監(jiān)測主要是監(jiān)測大型建筑物、構建物的地基沉降、位移以及整體的傾斜狀況。變形監(jiān)測網(wǎng)具有毫米級的精度，比一般工程控制網(wǎng)高一個數(shù)量級。監(jiān)測工作的特點是被監(jiān)測體的幾何尺寸巨大，監(jiān)測環(huán)境復雜，監(jiān)測技術要求高。實踐表明，如果用較長的觀測時間，分幾個時段進行觀測，并采用強制對中，觀測時無線指北等措施，長度不超過4km的基線向量可達到2-3mm的精度。

四、RTK的應用實例分析

下面以公路測量中RTK測量技術的應用為例闡述該技術的優(yōu)越性。

（一）公路選線時大比例尺地形圖測繪

用傳統(tǒng)方法測繪大比例尺地形圖，先就要建立控制點，然后進行碎部測量。測量時，點間要求通視，而且為避免誤差積累過大，要分段施測，工作量大，速度慢，時間長。用RTK測量技術，只需在沿線每個碎部點上停留一兩分鐘，即可獲得每點的坐標、高程，精度可以達到1-3cm，且整個測量過程不需通視，有這常規(guī)測量儀器不可比擬的優(yōu)點。在室內(nèi)只需將采集到的碎部點的特征編碼及屬性信息輸入計算機，即可山繪圖軟件成圖，大大降低了測圖難度，省時、省力。

（二）公路中線測設

公路選線確定后，需要將公路中線在地面上標定出來。用傳統(tǒng)方法測設時，至少需要2-3人。采用RTK測量技術，放樣工作一人就可完成。放樣前將線路參數(shù)如：起點終點坐標、曲線轉角、半徑等輸入RTK的外業(yè)控制器，放樣時根據(jù)屏幕上箭頭指針的偏移量和偏移方位，前后左右移動，就可定出放樣的點位。而且每個點位的測量都是獨立的完成的，不會產(chǎn)生累積誤差，各點放樣精度趨于一致。

（三）公路縱、橫斷面放樣

公路中線確定后，利用中線樁坐標，通過繪圖軟件，即可給出路線縱斷面和各樁點的橫斷面。放樣時，只需把要放樣的數(shù)據(jù)輸入到電子手薄，隨時可到現(xiàn)場放樣。與傳統(tǒng)方法相比，在精度、經(jīng)濟、實用方面都有明顯的優(yōu)勢。

五、影響RTK技術應用的因素

RTK技術在工程中的應用，大大提高了測量的效率，但也存在不足之處，主要有：

（一）觀測時，要求測站上空必須開闊，周圍無磁場的影響，確保接收GPS衛(wèi)星信號不受干擾，否則將影響到數(shù)據(jù)處理和傳輸。

（二）在城市高樓密集區(qū)和山區(qū)及其他衛(wèi)星信號接收條件不好的地方。需通過常規(guī)方法補測。

（三）高程測量時，應用RTK技術不能直接得到地面點的正常高程，需要進行高程換算。

（四）不容易達到變形監(jiān)測的精度要求而且組織復雜。

六、RTK技術應用的前景展望

事實證明，應用RTK技術，在縮短工期、降低成本和勘察設計的靈活性方面，較常規(guī)技術有很大的優(yōu)越性。因此，隨著科技的發(fā)展，RTK技術的日益完善，它在工程測量中將會有更加廣闊的應用前景。