GPS—RTK技術及在公路測量工程中應用分析

摘要：GPS-RTK技術近年來發展比較迅速，它在各種控制測量、地形測圖、工程選線及工程放樣中應用廣泛，與常規儀器相比非常明顯地提高了作業效率和作業精度。論文主要介紹了該技術的應用原理，并針對其在公路測量中的運用技術做了分析和闡述。

關鍵詞：GPS-RTK技術;公路測量

1 GPS-RTK技術原理

RTK技術是以載波相位測量與數據傳輸技術相結合的以載波相位測量為依據的實時差分GPS測量技術。是一種將GPS與數傳技術相結合，實時解算進行數據處理，在1-2秒的時間里得到高精度位置信息的技術，RTK技術系統由GPS接收設備、無線電通訊設備、電子手薄及配套設備組成，整套設備在輕量化、操作簡便性、實時可靠性、厘米級精度等方面的特點，完全可以滿足數據采集和工程放樣的要求。它是GPS測量技術發展的一個新突破，在公路工程中有廣闊的應用前景。

2 GPS-RTK技術在公路測量工程中的應用

隨著我國國民經濟的快速增長基礎設施建設大力發展，中、高等級公路建設迎來前所未有的發展機遇，這就對勘測設計提出了更高的要求。當前，用GPS靜態或快速靜態方法建立沿線總體控制原理，為勘測階段測繪帶狀地形圖，路線平面、縱面測量提供依據;在施工階段為橋梁，隧道建立施工控制網，這僅僅是GPS在公路測量中應用的初級階段，公路測量的技術潛力蘊于RTK技術的應用之中，RTK技術在公路工程中的應用，有著非常廣闊的前景。

2.1 GPS-RTK技術應用模式

GPS-RTK定位有快速靜態定位和動態定位兩種測量模式，兩種定位模式相結合，在公路工程中的應用可以覆蓋公路勘測、施工放樣等前端數據采集。

（1）快速靜態定位模式

按照工程實際需求，GPS接收機在每一流動站上，靜止的進行觀測。在觀測過程中，同時接收基準站和衛星的同步觀測數據，實時解算整周未知數和用戶站的三維坐標，如果解算結果的變化趨于穩定，且其精度已滿足設計要求，便可以結束實時觀測。一般應用在控制測量中，如控制網加密;若采用常規測量方法（如全站儀測量），受客觀因素影響較大，在自然條件比較惡劣的地區實施比較困難，而采用RTK技術可起到事半功倍的效果。單點定位只需要5-10min，隨著技術的不斷發展，定位時間還會縮短，不及靜態測量所需時間的五分之一，在公路測量中可以代替全站儀完成導線測量等控制點加密工作。

（2）動態定位模式

測量前需要在一控制點上靜止觀測數分鐘（有的儀器只需2-10s）進行初始化工作，之后流動站就可以按預定的采樣間隔自動進行觀測，并連同基準站的同步觀測數據，實時確定采樣點的空間位置。目前，其定位精度可以達到厘米級。動態定位模式在公路勘測階段有著廣闊的應用前景，可以完成地形圖測繪、中樁測量、橫斷面測量、縱斷面地面線測量等工作。測量2-4s，精度就可以達到1-3cm，且整個測量過程不需通視，有著常規測量儀器不可比擬的優點。

2.2" GPS-RTK技術在公路測量工程中的應用

公路測量通常是指在勘測設計、施工放樣階段。公路測量的特點是線路長、地形地物復雜、測量難度大。采用 GPS-RTK技術在公路測量中的應用，靈活機動，勞動強度小，生產效率高，通常有以下的作用。

（1）繪制大比例尺地形圖

高等級的公路選線是在大比例尺（1：1000 或 1：2000）帶狀地形圖上進行。用傳統的方法測圖，先要建立控制點，然后進行碎部測量，再繪制成大比例尺地形圖。這種方法難度大、速度慢、花費時間長、效率低。采用 GPR RTK 測量可以完全克服這些缺點，只需要在公路沿線每個碎部點上停留一兩分鐘，即要獲得每點的三維坐標，結合輸入點的特征編碼及屬性信息，就構成帶狀地形圖所有碎部點的數據。然后用繪圖軟件成圖。這種方法需要采集碎部點的三維坐標和輸入屬性信息，而且速度快，既省時又省力，大大地克服了測圖的難度。

（2）道路中線放樣

使用RTK技術進行中線測量，不但克服了傳統放樣法和坐標放樣法的缺點，而且具有觀測時間短，精度高、無須通視、現場給出精確坐標等優點，其作業流程如下：

1）設置基準站。GPS-RTK定位要求基準站接收機實時地把觀測數據及已知數據通過無線電信號傳輸給流動站接收機，基準站和流動站的觀測數據質量、無線電的信號傳播質量對GPS-RTK定位結果影響很大，在設置基準站時。基準站與流動站之間距離不能太大，基準站應設置在上空開闊、沒有強電磁干擾、多路徑誤差影響小的控制點上。架設好基準站和天線，打開接收機，進行點校正工作。在有已知轉換參數的情況下，直接輸入當前坐標系統與WGS-84坐標系統的轉換參數，建立坐標轉換關系。在不知道轉換參數的情況下，直接采用點校正方式建立坐標轉換方式。

2）流動站設置。打開接收機，雙擊“測量”圖標，選擇“RTK”測量方式。流動站接收機在跟蹤GPS衛星信號的同時也接收來自基準站的數據。進行處理獲得流動站的三維WGS-84坐標，通過與基準站相同的坐標轉換參數將WGS-84坐標轉換為相應坐標。

3）中線放樣測量。選擇“放樣”選項，進行放樣測量作業。系統軟件會自動根據輸入到TRK電子手簿中的放樣點的坐標，定出放樣點的點位。

4）數值采集。當流動站到達放樣點后，整平流動站天線，使放樣點位置和天線中心位置重合，按“測量”鍵對該放樣點進行數值采集工作。

（3）道路的縱橫斷面放樣和土石方計算

縱橫斷面放樣時，先把需要放樣的數據輸入到電子手簿中，生成一個施工預放樣點的文件，并儲存起來，隨時可以到現場測量所用;橫斷面放樣時，先確定橫斷面作業形式（挖、填、半挖半填），然后把橫斷面設計有關數據輸入電子手簿中（邊坡坡度、路肩寬度、設計高）也生成一個施工預放樣文件，儲存起來，并隨時到現場測量放樣。還可利用軟件自動與地面線銜接進行所謂的“載帽”工作，并利用“斷面法”進行填挖土方量的計算。用繪圖軟件還可繪出沿線的縱斷面和各點的橫斷面圖。因為所采用的數據都是測繪地形圖時采集的，不需要到現場進行縱、橫斷面測量，大大減少了外業工作。而且必要時，可用動態 GPS 到現場檢驗復合，這與傳統方法相比，既經濟又易實現。

結語

利用GPS-RTK技術測量精度高，可以達到厘米級精度，且不累計傳遞誤差，觀測時間短并可實時提供三維坐標，完全可以滿足地下管線點測量精度。近年來，各種用途的連續運行和參考站系統（CORS）的相繼建成，出現了由多基站構成的網絡"RTK，解決了常規RTK的局限性問題和GPS高程轉換問題。該測量技術操作簡單方便，可以極大提高工作效率，從而節約了時間，提高了經濟效率。隨著測繪科技的發展，GPS-RTK將得到更廣泛的應用。

參考文獻：

[1].宋鐵軍，趙志全.GPS（RTK）配合全站儀在公路施工放樣中應用.價值工程.2014年2期

[2].索效榮，馬學武，裴亮.GPS-RTK在線路測量中的應用研究.遼寧工程技術大學學報（自然科學版）.2011年6期

[3].劉光斌.GPS-RTK測量技術在測量工程中的應用.城市建筑.2014年20期