RTK在道路測量中的操作及應(yīng)用研究

劉國輝 黃偉康 譚志

摘要：我國幅員遼闊，道路跨度大、分布廣，所處區(qū)域不同，道路的設(shè)計(jì)要求以及標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。山地丘陵地區(qū)由于自身復(fù)雜的地形地貌特征和氣候環(huán)境，給道路的測量工作帶來一定的困難。隨著GPS通信技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，GPS-RTK技術(shù)已被應(yīng)用到道路工程測量中。應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)可以完美實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)同步測量，精度高、效果好，具有很好的前景。

關(guān)鍵詞：RTK;道路測量;操作;應(yīng)用

道路的測量工作是一項(xiàng)漫長的工作，在方案階段要經(jīng)歷初測與定測階段，在實(shí)施階段主要應(yīng)用于施工測量以及竣工測量階段。傳統(tǒng)測量方法要進(jìn)行導(dǎo)線測量、高程測量以及水準(zhǔn)測量，最后還要開展縱斷面及橫斷面的繪制工作。采用全站儀及測圖軟件進(jìn)行測量，需要在測站上對每個地物地貌的碎部點(diǎn)進(jìn)行測定，而且還必須確保測站與這些碎部點(diǎn)可以通視，且每臺儀器需要3～4個人來配合操作，當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時一點(diǎn)拼圖的精度不足，還必須進(jìn)行返測。常規(guī)的測量方法受到作業(yè)條件的限制很大，而且工作強(qiáng)度大、工作效率低。利用實(shí)時差分定位（real-timekinematic，RTK）測量技術(shù)進(jìn)行道路測量時，可以略去通視工作，在確保高精確度的同時，還兼具有實(shí)時性與高效性，只要能夠保持4～5顆以上衛(wèi)星相對觀測值的跟蹤，就能夠得到很好的測量結(jié)果?；谄涮攸c(diǎn)與優(yōu)勢，RTK測量技術(shù)在道路測量中的應(yīng)用越來越廣泛。

1.RTK測量技術(shù)簡介

1.1RTK系統(tǒng)的組成

RTK是基于載波相位觀測值的實(shí)時動態(tài)定位技術(shù)，是一種可全天候、全方位進(jìn)行測量工作的新型系統(tǒng)，是能夠?qū)崟r準(zhǔn)確的確定近距離待測點(diǎn)位置的最佳方式之一。其主要由三大部分組成，即基準(zhǔn)站接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈以及移動站接收機(jī)。通過已數(shù)據(jù)鏈為載體，將基準(zhǔn)站的相位觀測數(shù)據(jù)和坐標(biāo)信息發(fā)送給動態(tài)用戶，動態(tài)用戶將基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)和自己采集到的相位觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時差分處理，進(jìn)而得到其自身的實(shí)時三維位置。

1.2RTK技術(shù)的優(yōu)勢

相比于傳統(tǒng)的測量方法，RTK具有以下幾方面的技術(shù)優(yōu)勢：

1.2.1自動化程度高

GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用可減少在室外的工作時間，同時降低勞動量。采用GPS-RTK接收機(jī)進(jìn)行道路測量時，只需在測點(diǎn)上安裝天線，主機(jī)安裝在室內(nèi)，通過通訊電線進(jìn)行連接，接通電源開啟，接收機(jī)即可開始工作。道路檢測完畢后關(guān)閉電源，收回接收機(jī)，即可完成道路測量任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了自動化GPS測量和計(jì)算。

1.2.2觀察速度快

采用接收機(jī)進(jìn)行靜態(tài)相對定為時，數(shù)據(jù)采集時間1h就可以得到基線向量，同時精度較高。當(dāng)采用快速定為軟件時，采用雙頻接收機(jī)僅需5min即可采集信息。采用單頻接收機(jī)也只需15min就可以接受信息，且精度相同。

1.2.3定位精度高

GPS-RTK技術(shù)采用的軟件往往比較精良，可在15km范圍內(nèi)達(dá)到厘米級的相對精度，同時在幾十公里到幾千公里范圍內(nèi)精度達(dá)到10-7～10-8級。

1.2.4成本低、效益高

采用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行道路測量時，相比于其他傳統(tǒng)道路檢測技術(shù)可降低70%～85%的野外作用成本。GPS-RTK技術(shù)不需過多的野外作業(yè)，也不用設(shè)置測站標(biāo)識，大幅度降低了施工成本。GPS-RTK技術(shù)施工快捷，可縮短施工周期，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.RTK技術(shù)在道路測量中的應(yīng)用

2.1測量前的準(zhǔn)備工作

2.1.1內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

在進(jìn)行測量工作之前，提前根據(jù)外業(yè)工作的需求在外業(yè)坐標(biāo)庫中將要素資料數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入操作，包括終點(diǎn)坐標(biāo)、起點(diǎn)坐標(biāo)以及折點(diǎn)坐標(biāo)等。在直線段，每隔20m放一個點(diǎn)，曲線段則每隔10m放一個點(diǎn)，必要時可提高放點(diǎn)的密度。在加入點(diǎn)時要考慮到外業(yè)測量的可操作性，以方便外業(yè)調(diào)用，提高工作效率。

2.1.2基準(zhǔn)站選定

基準(zhǔn)站的選定要考慮以下幾點(diǎn)需求：

（1）滿足GPS靜態(tài)觀測條件。

（2）設(shè)置在道路中線放樣范圍以內(nèi)，且地勢較高的制高點(diǎn)上。

（3）周邊無磁場的影響。

（4）確保作業(yè)區(qū)域不超過校正點(diǎn)范圍。

2.1.3外業(yè)操作

應(yīng)將基準(zhǔn)站接收機(jī)設(shè)置在未知點(diǎn)或者已知基準(zhǔn)點(diǎn)上，開機(jī)之后進(jìn)行系統(tǒng)及無線電設(shè)置工作。流動站接收機(jī)開機(jī)之后要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，輸入轉(zhuǎn)換參數(shù)，通過校正點(diǎn)來獲得其所在位置的坐標(biāo)參數(shù)。

2.2 道路中線測量

在大比例帶狀地形圖上完成定線工作之后，標(biāo)定出道路的中線，并獲取中樁點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，在電子手簿中輸入中樁點(diǎn)坐標(biāo)之后，系統(tǒng)軟件會自動定位放樣點(diǎn)。由于系統(tǒng)軟件進(jìn)行點(diǎn)位確定是獨(dú)立完成測量的，因此各放樣點(diǎn)的精度是趨于一致的，避免了累計(jì)誤差的產(chǎn)生。

2.3定線測量

RTK測量技術(shù)可廣泛應(yīng)用于放線和相對開闊區(qū)域的放線。此外，在電子手冊上加樁特別方便，可以實(shí)時顯示加樁的詳細(xì)樁號，最大限度地避免了傳統(tǒng)加樁過程中樁號和樁距的確定和測量問題。只要基準(zhǔn)站安裝正確，測量就能順利進(jìn)行。

斷面加樁作業(yè)可隨時進(jìn)行。所得數(shù)據(jù)符合相關(guān)規(guī)范要求，下載方便，計(jì)算簡單。

2.6水下地形測量

利用RTK技術(shù)測量水下地形數(shù)據(jù)，特別是采集河流數(shù)據(jù)非常方便?？稍谙到y(tǒng)軟件中設(shè)置，根據(jù)時間間隔或距離間隔自動導(dǎo)航和采集數(shù)據(jù)。只要接收站天線在水面以上，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，并通過專業(yè)軟件進(jìn)行測繪。

結(jié)論

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，RTK測量技術(shù)與傳統(tǒng)方法相比的優(yōu)勢也將得到充分發(fā)揮。在大大提高工作效率的基礎(chǔ)上，也保證了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，受地形、天氣等因素的影響較小。基于上述優(yōu)點(diǎn)，RTK測量技術(shù)將在道路測量中得到越來越廣泛的推廣和應(yīng)用。與傳統(tǒng)的道路測量技術(shù)相比，GPS-RTK技術(shù)在道路檢測中的應(yīng)用具有自動化程度高、觀測速度快、定位精度高、成本低、效益高等特點(diǎn)。分析了基于道路測量的GPS-RTK技術(shù)的可行性，并將其應(yīng)用于實(shí)際工程中。道路測量采用GPS-RTK技術(shù)，設(shè)備內(nèi)置軟件進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換和設(shè)置。具體測量內(nèi)容包括地形測繪、測量、放線、縱橫斷面測量等，最后通過計(jì)算機(jī)獲得綜合工程測量成果，具有較高的適用性。

參考文獻(xiàn)：

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[2]蔣愛山.GPS-RTK技術(shù)在道路工程測量中的應(yīng)用[J].科技資訊，2019，17（32）：50-51.