GPS-RTK 測量技術在公路工程測量中的優勢

韓棚舉 王經國

（遼寧省基礎地理信息中心，遼寧沈陽110034）

1 GPS-RTK 測量技術的測量原理

實時動態測量（GPS-RTK）技術是GPS 測量技術與數據傳輸技術的結合， 是建立在載波相位觀測值基礎上的實時動態定位技術，是GPS 測量技術的一個新的突破。

隨著全球定位系統（GPS）技術的快速發展，GPS-RTK(Real Time Kinematic)測量技術也日臻成熟，其也逐步應用在測量技術的各個領域。 GPS-RTK 實時動態測量技術，又叫載波相位差分技術，是以載波相位觀測為根據的實時動態差分技術，它是測量技術發展里程中的一個突破，它由基準站、移動站和數據鏈三部分組成。 其工作原理如下，首先設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， 對可視衛星進行連續跟蹤觀測，并將觀測數據和測站信息， 通過無線傳輸設備或者移動網絡信號，實時的發送給移動站，移動站在接收GPS 衛星信號的同時，通過無線接收設備，接收參考站（基準站）傳輸的數據，然后根據相對定位的原理，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 經緯度坐標和大地高，然后經過坐標轉換參數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 測量技術的優勢

GPS－RTK 測量技術擁有以下技術優勢：

2.1 GPS－RTK 可以全天候作業，不受視線影響。

2.2 GPS－RTK 可以在首級GPS 控制點的基礎上直接進行數據采集，減少了全站儀測量時對導線圖根控制測量的要求，節省時間，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生，不像傳統測量產生誤差積累，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 系統定位時要求基準站實時向移動站發送信息，數據傳輸速度一般不低于9 600 bit。 數據鏈拉得遠，可以減少參考點的設立和避免頻繁轉站；數據鏈穩健，GPS 初始化運行的時間會明顯減少，提高工作效率。

2.6 GPS－RTK 系統參考點的選擇和建立。 參考點位置應該滿足的條件是：有符合精度要求的已知點坐標；應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，有利于衛星信號的接收和數據鏈發射的位置；為防止數據鏈的丟失以及多路徑效應的影響，周圍遠離GPS 信號的發射物、遠離高壓線、電視臺、無線電發射臺、微波臺等干擾源；應選擇土質堅實、不易破壞的位置。[2]

3 GPS-RTK 測量技術在公路工程測量中的實際應用

公路工程建設過程前后需要進行很多測量工作，主要任務如下：

3.1 收集線路規劃區域內各種資料， 包括各種比例尺地形圖和斷面圖資料，水文地質資料以及控制點資料等

3.2 利用已有資料，結合現場勘查報告，在中小比例尺地形圖上確定規劃路線走向

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

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 測量技術在公路工程測量中的優勢。

測區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，兩側地形山勢陡峭，植被覆蓋茂密，氣候變化異常，使用常規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 測量技術進行線路的帶狀地形圖測量、中線敷設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計要求。

首先， 將GPS-RTK 接收機參數設置為符合工程精度要求的范圍，并根據初步設計線路，劃定帶狀地形圖概略范圍，輸入電子手簿，外業施測時，手簿自動生成測量的范圍，指導測量員進行外業數據采集，從而避免作業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，而且作業時只需一個人采用代碼存儲的方式進行作業即可完成普通的常規測量一個作業組（通常三至四個人）的工作量，節省了工作時間。

然后，將設計方在帶狀地形圖上設計的曲線要素，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，為中線敷設和以及橫縱斷面測量提供起算依據。 外業觀測時，電子手簿自動生成線路走向概略圖，此時輸入規劃線路的起點樁號， 手簿就會自動的指示作業員向規劃起點移動， 直到距離樁號20CM 范圍內時，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，敷設中樁，并采集存儲此處中樁高程，然后依據設計要求的間距（20 米整樁、地形變化處、曲線要素以及規劃線路與其它地物如道路、水系、民居等的交會處）逐樁敷設并采集高程，直至整條線路采集結束，將手簿數據輸入計算機，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計要求，中樁敷設完畢以后，隨機抽取一段線路采用水準聯測的方法檢測成果的可靠性。 經過比較發現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，自此線路初步設計完成。 再與傳統的全站儀測量相比，不僅節省了大量的工作時間，而且成果的質量顯著提高，為設計提供可靠的測繪成果。

4 總結

GPS-RTK 測量技術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、省時省力等優點，其也正在逐步取代代替常規的三角、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、快速靜態定位需要事后進行處理來說，其定位效率會大大提高。故RTK 技術一出現，其在測量中的應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用[J].今日財富，2011，6.