摘要：本文就GPS RTK在公路測量中的應(yīng)用進行深入探討。

關(guān)鍵字：GPS RTK;工程測量;技術(shù)的優(yōu)點;建議

近年來GPS技術(shù)公路工程測量中廣泛應(yīng)用，主要是因為它所具有的優(yōu)越性：即可以向全球任何用戶全天候地連續(xù)提供高精度的三維坐標、三維速度和時間信息技術(shù)參數(shù)等。本文介紹了GPS RTK技術(shù)的工作原理、在公路勘測設(shè)計過程中的使用及坐標轉(zhuǎn)換問題等。

一、GPS RTK技術(shù)

1.RTK技術(shù)簡介

RTK(Real Time Kinematic)技術(shù)是以實時載波相位差分技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的以載波相位測量為依據(jù)的實時差分技術(shù)，能夠?qū)崟r解算并進行數(shù)據(jù)處理，在1～3秒的時間里得到高精度的位置信息(一般可達厘米級)，在道路勘測設(shè)計與施工放樣中得到了廣泛應(yīng)用。

2.RTK技術(shù)的基本原理

建立無線數(shù)據(jù)通訊是實時動態(tài)測量的保證，RTK技術(shù)的原理是取點位精度較高的首級控制點作為基準點，安置一臺接收機作為參考站對衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，流動站上的接收機在接收衛(wèi)星信號的同時，通過無線電傳輸設(shè)備接收基準站上的實時觀測數(shù)據(jù)。隨機處理軟件根據(jù)相對定位的原理實時計算顯示出流動站的三維坐標和點位測量精度。這樣用戶就可以解算結(jié)果的收斂情況。根據(jù)待測點的精度指標，確定觀測時間。從而減少冗余觀測，提高工作效率。

3.RTK系統(tǒng)的組成

RTK系統(tǒng)主要由基準站接收機、數(shù)據(jù)鏈及移動接收機三部分組成。它是利用2臺以上GPS接收機同時接收(5顆以上)衛(wèi)星信號，其中一臺安置在已知坐標點上作為基準站，其余幾臺 (移動站) 用來測定未知點的坐標。RTK技術(shù)根據(jù)差分方法的不同分為修正法和差分法。修正法是將基準站的載波相位修正值發(fā)送給移動站，改正移動站的接收載波相位,再求解坐標;差分法是將基準站采集到的載波相位發(fā)送給移動站，進行求差解算坐標。

二、GPS RTK技術(shù)在道路工程測量中的應(yīng)用

1.GPS RTK在繪制大比例尺地形中的應(yīng)用

高等級公路選線多是在大比例尺(通常是1：2000或1：1000)帶狀地形圖上進行。用傳統(tǒng)方法測圖，先要建立控制網(wǎng)，然后進行碎部測量，再繪制成大比例尺地形圖，其工作量大，而且速度慢，花費時間長。用實時GPS RTK動態(tài)測量構(gòu)成碎部點的數(shù)據(jù)，在室內(nèi)即可由繪圖軟件成圖，由于只需要采集碎部點的坐標和輸入其屬性信息，而且采集速度快，大大降低了測圖的難度，既省時又省力。

2.控制測量

建立控制網(wǎng)，最精密的方法當屬靜態(tài)GPS測量。在對大型建筑物，如特大橋、隧道、互通式立交等進行控制測量時，宜用靜態(tài)測量(建立首級控制，其精度可達毫米機級);而一般公路工程的控制測量，則可采用快速靜態(tài)測量，其精度可達1-2cm。這種方法在測量過程中能實時獲得定位精度，當達到要求的點位精度時，即可停止觀測，大大提高了作業(yè)效率。

3.線路勘測

在公路選線過程中，我們往往要按照勘測設(shè)計規(guī)范，本著盡量減少占用農(nóng)田、少拆遷房屋并盡量利用舊路路基這樣一個原則。為了準確設(shè)計好道路中線，使其符合設(shè)計要求，我們可以利用GPS RTK技術(shù)，用車載GPS RTK接收機做流動站，沿原路中線按一定間隔采集數(shù)據(jù)，選擇另一已知點為參考站，遇到重要地物或大型地物，進行準確定位，最后將數(shù)據(jù)傳入計算機，利用AutoCAD軟件可以方便在計算機上繪圖選線。采用實時GPS RTK測量，只需將采集到的中樁點坐標或坐標文件以相應(yīng)的格式導(dǎo)入計算機，系統(tǒng)軟件就會跟具其設(shè)定條件自動成圖。

4.道路的中線測設(shè)

設(shè)計人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后，需將公路中樁在地面標定出來。采用動態(tài)GPS RTK測量，只需將中線點的坐標輸入GPS電子手簿中，操作GPS接收機到實際放樣,系統(tǒng)就會指引放樣的點位。由于每個點位的測量都是獨立完成的，點位間不會產(chǎn)生累積誤差，各點放樣精度趨于一致。

5.公路縱、橫斷面放樣

公路中線確定后利用中線樁點坐標，通過繪圖軟件，即可給出路線縱斷面和各樁點的橫斷面。由于所用數(shù)據(jù)都是測繪地形圖時采集來的，因此不需要再到現(xiàn)場進行縱，橫斷面測量，從而大大減少了外業(yè)工作。如果需要進行現(xiàn)場橫斷面測量時，也可采用動態(tài)RTK技術(shù)實際測量,與傳統(tǒng)方法相比，在精度、經(jīng)濟、實用、效率等各方面都有明顯的優(yōu)勢。

6.施工測量

動態(tài)GPS RTK系統(tǒng)既有良好的硬件，也有極其豐富的軟件可選擇。施工中對點、線、面以及坡度等放樣均很方便、快捷。精度可達到厘米級。隨著RTK測量技術(shù)的不斷發(fā)展、完善，將更加充分的顯示出這一技術(shù)的高精度和高效益，它會為公路工程建設(shè)的發(fā)展和進步發(fā)揮更大的作用。

三、RTK技術(shù)的優(yōu)點

1.操作簡便 數(shù)據(jù)處理能力強

常規(guī)的水準儀測量、經(jīng)緯儀測量，要人工現(xiàn)場記錄，并進行現(xiàn)場的限差計算。通常測站一人觀測，一人記錄。GPS RTK儀器只需一人操作儀器，測量只要設(shè)置限差就可以對數(shù)據(jù)自動地進行取舍和記錄。測量結(jié)果可以直接導(dǎo)人計算機，操作方便。

2.作業(yè)效率高，作業(yè)人員少

常規(guī)的經(jīng)緯儀、全站儀等儀器測量時要經(jīng)常搬站，完成任務(wù)通常需要3、4人一起工作，而且費時。RTK測量在一般情況下，需一人操作幾秒鐘就可測出坐標值，無需輔助，且效率很高。在平坦地區(qū)，一次可測完半徑為3.5～7km的測區(qū)范圍。在山區(qū)可設(shè)中轉(zhuǎn)站，降低搬站次數(shù)，提高工作效率。

3.與傳統(tǒng)測量比較，作業(yè)條件要求減少

傳統(tǒng)測量要求測站點需要相互通視，天氣要求觀測條件比較苛刻。GPS RTK受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素影響小，適于全天候作業(yè)。

4.作業(yè)自動化、集成化程度高、使用范圍廣

GPS RTK因其獨有特點，在控制測量、公路工程測量、地籍測量、礦山測量、地形圖測量施工放線測量均可獨立完成。

5.定位精度高，數(shù)據(jù)可靠，沒有誤差積累

傳統(tǒng)測量工作中 作業(yè)往往都是連續(xù)的，誤差一站一站的積累下去。GPS RTK測量是獨立設(shè)點，不會有誤差積累。測量過程是自動進行，更少的人為因素造成錯誤，測量數(shù)據(jù)比較可靠穩(wěn)定。

結(jié)論

本文介紹了GPS系統(tǒng)，重點闡述了RTK技術(shù)的原理、組成、特點等并總結(jié)了勘測設(shè)計中坐標轉(zhuǎn)換的方法內(nèi)容。結(jié)合當前GPS技術(shù)在公路勘測設(shè)計中的廣泛應(yīng)用。對高等級公路的勘測手段和作業(yè)方法產(chǎn)生了革命性的變革，極大地提高了勘測精度和勘測效率。特別是實時動態(tài)(RTK)定位技術(shù)將在公路勘測、施工和后期養(yǎng)護、管理方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

但在工作中也發(fā)現(xiàn)RTK測量的高程測量中的一些注意問題：1)GPS RTK測量與工作區(qū)域地形環(huán)境有關(guān)，在保證無線數(shù)據(jù)鏈正常傳輸?shù)那闆r下，地形起伏區(qū)、平坦區(qū)、城建區(qū)的工作半徑是不同的;2)GPS RTK工作對周圍環(huán)境有要求，在樹木茂盛、高樓林立、電磁波強、車輛密集、大面積水域的困難地區(qū)，技術(shù)數(shù)據(jù)有時會是真;3)GPS RTK的作業(yè)方法與精度有關(guān)，如采用三腳架快速觀測與流動手持對中桿觀測，其高程精度有一定的高低起伏.

參考文獻

[1]李征航，何良華，吳北平 .全球定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)的最新進展[J],測繪信息與工程，2002(02)

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