公路工程測量中GPS-RTK測量技術的應用優勢

陳 剛

中江縣測繪所

1 GPS-RTK技術

GPS-RTK實時動態測量是GPS測量技術與數據傳輸的結合，是建立在載波相位觀測值基礎上的動態測量技術。GPS-RTK技術主要通過基準站接收機、數據鏈以及流動站接收機3個組成部分來實現。采用衛星技術對地質進行連續性的探測觀察，并且通過無線電將數據傳輸到流動站，根據數據集合GPS定位原理解析流動站的精度以及三維坐標。相比于GPS測量技術，GPS-RTK具有快速定位三維坐標、定位精確度高以及能夠實現遠距離操作的優點，能夠盡量避免誤差的累積。

2 GPS-RTK技術的工作原理

GPS-RTK技術結合了全球定位系統和載波相位差分技術，能讓工程測量的效率得到很大的改善。GPS是在載波相位觀測值的條件下進行工作的，而RTK則是在GPS的基礎上進行工作。實時動態定位技術具有非常高的數據測量精準度，其精準度可達到cm范圍。GPSRTK技術的組成結構主要有3個，即GPS接收器、基準站以及流動站，在對相關數據進行處理和傳輸上，則是借助于差分軟件系統和數據鏈。

3 GPS-RTK測量技術在公路工程運用中的優點

3.1 讓測量工作的要求得以降低

GPS-RTK技術在進行測量時與傳統的測量方法比較，天氣、溫度以及季節等因素無法影響到GPS-RTK技術工作，不管是平坦地勢還是復雜地勢，GPS-RTK技術也能夠進行作業。傳統的測量方法，在遇到一些地勢復雜或者具有較多影響因素的地區，由于其作用條件無法得到滿足，致使這些地方就無法進行測量工作，而運用GPSRTK技術進程測量就能夠有效的解決這些問題。此外，GPS-RTK技術的高程測量的精度和效率同樣很高。特別是在當下，隨著我國經濟的不斷發展，很多山區都得到了開發，而GPS-RTK技術具有很高的高程測量精準度，因此，對我國的山區發展起到了很大的推動作用。

3.2 GPS-RTK測量技術優點

(1)支持線路的平斷面、縱斷面、橫斷面、可視化橫斷面采集，大大提高了線路原地面測量效率高和準確性。(2)線路放樣點實時計算，可以按任意里程加樁，并顯示放樣點里程。(3)直觀快捷的放樣指導方式，按東南西北方向指導，對中桿上設置指南針，坐標放樣和高程放樣可以同時進行。(4)方便地設置線路平曲線，也可自由地定義出任意形態的線路，例如匝道。(5)儀器簡單，攜帶方便，在固定點設置好基準站后，外業測量只需一人攜帶一個移動臺便可。(6)數據傳輸便捷，對臨時性的坐標可以利用電腦Excel表格直接導入手簿后進行施工放樣。

4 GPS-RTK技術在工程測量之中的應用分析

4.1 線路勘測

在公路選線過程中，我們往往要按照勘察設計規范，為了準確設計好道路中線使其符合設計要求，我們可以利用GPS-RTK技術，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據，選擇另一個已知點為參考站，遇到重要地物，準確定位，最后將數據傳入計算機，利用AutoCAD軟件可以方便的在計算機上選線。設計人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后，需將公路中線在地面上標定出來，并得到中樁點坐標及坐標文件。采用實時GPS測量，只需將中莊點坐標或坐標文件輸入到GPS手薄中，系統軟件就會自動定出放樣點的點位，由于每個點的測量都是獨立完成的，所以不會產生累計誤差，各點放樣精度趨于一致。

4.2 繪制大比例地形圖

高等級公路選線多是在大比例尺(通常1：2000或1：1000)帶狀地形圖上進行，用傳統方法測圖，先建立控制網，然后進行碎部測量，繪制成大比例尺地形圖，其工作量大、速度慢、時間長。用實時GPS動態測量，構成碎部點的數據。在室內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，省時又省力。

4.3 RTK放樣測量

將GPS-RTK技術應用到公路工程測量中，主要運用了放樣測量的方法，這就極大的提高了測量的準確性，同時還要確定控制網、基準站和計算方式，以減少測量中產生的誤差，提高測量效率。在測量中，需要首先根據VB程序計算的坐標放樣點，并且保存后將數據輸人已經建立坐標放樣的RTK中，進行系統設置，并且做好放樣點以及測量的參數轉換在放樣的過程中，移動站必須嚴格劇種整平，并且采取平滑數據分析以及測量測量幾何尺寸的方式檢驗放樣誤差。

4.4 準動態的定位分析

基準定位也是根據其動態定位測量的技術作為一個重要的基礎。在完成初始化后流動站的接收機一方面可以對每一個基準站進行同步數據的接收，在另外的一個方面則是可以根據其初始階段的采取數據的樣本，進而能夠對每一個觀測站進行觀測解算。對于這種方法而言，主要是測量的速度比較快以及精確度高，能夠更好的適應各種地形地質圖的測繪工作。

4.5 平面控制網GPS靜態測量

平面控制網靜態測量是利用3臺GPS接收機對控制點進行定位測量，在平面控制網靜態測量中利用GPS天線在靜止狀態下對衛星信號的連續跟蹤觀測進行定位，通過接收到的衛星數據的變化來解算基線，利用已知點坐標算出其余加密控制點坐標。項目部根據設計提供的控制點，按照施工現場測量放樣的需求對控制點進行加密，加密控制點布點沿路線一左一右交叉布置，位置應該選擇在視野開闊、基礎穩定的地方。平面控制網復測的等級根據工程項目中的結構物等級來確定，如橋梁、隧道的等級。

4.6 RTK 工程測量成果的質量控制

研究表明，RTK確定整周模糊度的可靠性最高為95%，RTK比靜態GPS還多出一些誤差因素如數據鏈傳輸誤差等。因此，和GPS靜態測量相比，RTK 測量更容易出錯，必須進行質量控制。(1)已知點檢核比較法。即在布測控制網時用靜態GPS或全站儀多測出一些控制點，然后用RTK測出這些控制點的坐標進行比較檢核，發現問題即采取措施改正。(2)重測比較法。每次初始化成功后，先重測1～2個已測過的RTK點或高精度控制點，確認無誤后才進行RTK測量。

5 注意事項

在對公路工程進行測量的過程中，若測量的位置處于V型的山谷底部以及樹木茂盛的地方，則流動站所接收到的信號以及基準站發出的差分信號不強，便會導致失鎖，點位的精度不高。為了避免這一問題出現，增強基準站和流動站的信號，可以將基準站移動到開闊的地方，提高測量精度。在采用RTK進行公路工程測繪前，首先要掌握公路工程測繪的作業區域地理環境，并作星歷預報。如果作業區域在受衛星以及電臺無線電傳輸制約的地方，需要注意的是，基準站點位的選擇一定要嚴格按照相關的規范要求進行，確保觀測到衛星圖形強度以及數據鏈的傳輸。工作人員對觀測到的結果要進行復核，避免差錯。

綜上所述，隨著RTK技術的日趨成熟，必將更好地服務于城市測量。極大地方便了測量工作者的日常工作，隨著其技術的不斷進步，必將給測量工程帶來更大的便利，其在測量中的應用領域也將更為廣泛。

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