淺談RTK技術在公路測量中的應用

劉 燦，孟志偉，孫 旻

新安縣公路管理局，河南 洛陽 471800

全球定位系統（Global Positioning System）具有實時提供三維坐標的能力，因此在民用、商業、科學研究上也得到了廣泛應用。它不僅具有全球性、全天候、連續的精密三維導航與定位能力，而且具有良好的抗干擾性和保密性。從靜態定位到快速定位、動態定位，GPS技術已廣泛應用于測繪工作中。 對于我們所熟知GPS，可以說它是測量史上的一次變革，它為我們提供了全天候、高精度、高效率的測量方法。但是GPS也有它自己的不足之處，比如說作業時間長、數據要進行內業處理等。RTK(Real Time kinematic)是GPS發展的最新成果，它彌補GPS原有的不足之處，它不僅具有GPS原有的全天候、高精度、無須光學通視的特點，而且還可以為測量提供實時的定位結果，可以說RTK的產生是GPS應用的拓展，是測量方法的又一次突破，是測量史上的又一次變革。本文以Trimble 5800為例，介紹了RTK技術在公路施工放樣中的應用。

1 基站架設

RTK測量的關鍵是確定測量周期內，能否連續地、可靠地接收基準站播發的信號，是RTK能否成功的決定因素。在實際應用中，來自各方面的干擾，降低了RTK的可靠性和精度。研究表明，為了保證地物點的測量精度，我們在選點時要采取以下措施：

1）點位應設在易于安裝接收機設備、視野開闊、視場內周圍障礙物高度角應小于15°(如可以選在最高建筑物的頂樓)；

2）點位應遠離大功率無線電發射源(如電視臺、微波站、微波通道等)，其距離不小于200m，應遠離高壓電線，距離不小于50m；

3）點位附近不應有大面積的水域或強烈干擾衛星信號接收的物體；

4）點位選擇要充分考慮到與其它測量手段聯測和擴展；

5）點位要選在交通方便的地方，以提高工作效率；

6）點位要選在地面地基堅硬的地方，易于點的保存。

除此之外，為了保證地物點的測量精度，我們還要對接收機天線進行校驗，選擇有削弱多路徑誤差的各種技術的天線。同時，我們還要不斷利用新的數據處理技術，以削弱各種誤差帶來的影響。

2 RTK的作業過程

2.1 啟動基準站

將基準站架設在上空開闊、沒有強電磁干擾、多路徑誤差影響小的控制點上，正確連接好各儀器電纜，打開各儀器。將基準站設置為動態測量模式。

2.2 建立新工程，定義坐標系統

新建一個工程，即新建一個文件夾，并在這個文件夾里設置好測量參數[如橢球參數、投影參數等]。這個文件夾中包括許多小文件，它們分別是測量的成果文件和各種參數設置文件，如*.dat、*.cot、*.rtk、*.ini 等。

2.3 點校正

CPS測量的為W CS一84系坐標，而我們通常需要的是在流動站上實時顯示國家坐標系或地力獨立坐標系下的坐標，這需要進行坐標系之間的轉換，即點校正。點校正可以通過兩種方式進行。

1）在已知轉換參數的情況下。如果有當地坐標系統與W CS84坐標系統的轉換七參數，則可以在測量控制器中直接輸入，建立坐標轉換關系。如果上作是在國家大地坐標系統下進行，而且知道橢球參數和投影方式以及基準點坐標，則可以直接定義坐標系統，建議在RTK測量中最好加入1～2個點校正，避免投影變形過大，提高數據可靠性。

2）在不知道轉換參數的情況下。如果在局域坐標系統中工作或任何坐標系統進行測量和放樣工作，可以直接采用點校正方式建立坐標轉換方式，平面至少3個點，如果進行高程擬合則至少要有4個水準點參與點校正。

2.4 流動站開始測量

1）單點測量：在主菜單上選擇“測量”圖標打開，測量方式選擇“RTK”，再選擇“測量點”選項，即可進行單點測量。注意要在“固定解”狀態下，才開始測量。單點測量觀測時間的長短與跟蹤的衛星數量、衛星圖形精度、觀測精度要求等有關。當“存儲”功能鍵出現時，若滿足要求則按“存儲”鍵保存觀測值，否則按“取消”放棄觀測。

2）放樣測量：在進行放樣之前，根據需要“鍵入”放樣的點、直線、曲線、DTM道路等各項放樣數據。當初始化完成后，在主菜單上選擇“測量”圖標打開，測量方式選擇“RTK”，再選擇“放樣”選項，即可進行放樣測量作業。在作業時，在手薄控制器上顯示箭頭及目前位置到放樣點的方位和水平距離，觀測值只需根據箭頭的指示放樣。當流動站距離放樣點就距離小于設定值時，手薄上顯示同心圓和十字絲分別表示放樣點位置和天線中心位置。當流動站天線整平后，十字絲與同心圓圓心重合時，這時可以按“測量”鍵對該放樣點進行實測，并保存觀測值。

3 RTK應用實例及精度分析

2010年新安縣公路管理局承接了“洛陽市G310至吉利區新建工程一期”工程施工，以本工程路線某段曲線主點及細部點設計坐標：

序號 里 程 X 坐 標 Y 坐 標1 K3+900.000 3846416.415 645031.8822 K3+920.000 3846426.932 645048.8933 K3+940.000 3846437.675 645065.7624 K3+960.000 3846448.642 645082.4875 K3+980.000 3846459.831 645099.0646 K4+000.000 3846471.241 645115.4907 K4+020.000 3846482.868 645131.7638 K4+040.000 3846494.711 645147.8799 K4+060.000 3846506.768 645163.836

如前述對該曲線進行放樣，同樣為檢驗放樣點的精度，我們用全站儀對放樣點進行測量，并將測量結果近似看做放樣點真值，曲線點的全站儀放樣坐標值和全RTK放樣值的誤差如下：

△S（cm）1 K3+900.0003846416.401 645031.899 -1.4 +1.7 2.22 K3+920.0003846426.913 645048.880 -1.9 -1.3 2.33 K3+940.0003846437.692 645065.740 +1.7 -2.2 2.84 K3+960.0003846448.637 645082.466 -0.5 -2.1 2.25 K3+980.0003846459.839 645099.077 +0.8 +1.3 1.56 K4+000.0003846471.255 645115.478 +1.4 -1.2 1.87 K4+020.0003846482.859 645131.751 -0.9 -1.2 1.58 K4+040.0003846494.718 645147.890 +0.7 +1.1 1.39 K4+060.0003846506.777 645163.844 +1.5 +0.8 1.7序號 里程 X 坐標 Y 坐標 △X（cm）△Y（cm）

得出了和點的放樣一樣的結論：

1）RTK測量結果與全站儀測量結果互差均在厘米級，其中橫向最大誤差△X為-1.9cm，縱向最大誤差△Y為-2.2，點位互差最大為2.8cm ，最小為1.3cm；

2）若以全站儀測定的點位坐標為準，RTK放樣點點位誤差均在±5 c m以內，RTK放樣點點位相對于全站儀測定點位中誤差按公式計算，結果為2.0cm；

3）用RTK進行測設，曲線的橫向和縱向偏差完全可以滿足工程的要求，因其不存在誤差累計，所以已比常規儀器測設的精度高；

4）如有誤差超限的點，我們同樣可以根據測量的條件，判斷出誤差的來源，對于放樣點存在與市區的工程，誤差多為“信號干擾誤差”，對于接近水域的地區，則為“多路徑誤差”；

5）對于誤差超限的點我們可以用靜態GPS進行測量后，制作摸板，標出正確的點位，也可以用經緯儀和電子測距儀利用導線點進行測量，制作摸板，標出正確點位。

4 結論

實時動態RTK技術在公路勘測中的應用，對等級公路的勘測手段和作業方法產生了重大改變，極大地提高了勘測精度和勘測效率，對公路勘測、施工和后期養護、管理方面有著廣闊的應用前景，為我國國民經濟發展帶來了可觀的經濟效益。