网络RTK技术在公路测量中的应用探讨

胡乃凡

摘要：本文分析了网络RTK技术的基本原理与优势，并探讨了网络RTK技术在公路测量中的幾个应用方面。

关键词：网络RTK；控制测量；放样

一、网络RTK技术的基本原理与优势

网络RTK也称多参考站RTK，是近年来在常规RTK、计算机技术、通讯网络技术的基础上发展起来的第二代实时动态定位新技术，网络RTK技术比较有代表性的有VRS的虚拟参考站技术和FKP的区域改正参数法技术。其中在公路测量中主要应用的是虚拟参考站技术，与常规RTK不同，VRS网络中各固定参考站不直接向移动用户发送任何改正信息，而是将所有的原始数据通过数据通讯线发给控制中心，控制中心由计算机自动选择最佳的一组固定基准站，根据这些站发来的信息，整体地改正GPS的轨道误差，电离层对流层和大气折射引起的误差，将高精度的差分信号发给移动站。这个差分信号的效果相当于在移动站旁边生成一个虚拟的参考基站，从而解决了RTK作业距离上的限制问题，并保证了用户的精度。

相对与传统的RTK技术来讲，网络RTK技术在诸多方面优势明显，主要表现在以下几个方面：1.建立统一的基准，保证区域测绘信息的统一性，避免不同行业或者部门存在坐标系统的过多差异与分歧。2.按照不同的客户需求，能够提供精度不同的信心数据。3.改进了初始化时间，扩大了工作范围。4.建立和采用连续基站，保证实时监测与测量，保证和提高工作效率。

二、网络RTK在公路测量中的应用

公路测量包括：控制测量、地形图测量、中线放样、纵、横断面测量等。一般测绘技术路线主要有两种，一种是利用全站仪、水准仪等设备，从已知点起算，逐步测量，求得所需数据。二是利用GNSS接收机，采用单基站模式，通过接收卫星信号，利用地面已知点校正，来求取待定点坐标。

（一）控制测量

对于一般性市政公路，可沿规划公路走向，在路幅外侧布设RTK控制点，点位在选择时应注意避开强磁场，如高压线、发射塔，同时应避免仪器周围有大面积水域、树木、建筑等。观测前，精确架设仪器，量取仪器高，并将仪器高度截止角设置在15度，在PDOP值小于6，平面收敛阈值小于±0.02m，垂直收敛阈值小于±0.03m时存贮数据。由于仪器受外界影响的条件较多，在实际工作中，往往对仪器进行复位，观测十组以上数据，各坐标较差值小于2cm，取平均值作为最终平面坐标值。为检核RTK控制点间的精度，我们往往采用常规方法进行测角、测距来进行检核。

（二）中线放样

RTK测量技术用于公路放样，放样工作一人就可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，即可放样。放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。

针对不同需要，RTK放线模式分为线放样、曲线放样和线路放样三种模式。1.线放样。主要应用于直线公路放样，比如城市中直线公路的放样、公路附属管线、排水沟等放样。直线放样需要在RTK中输入公路起点和终点的坐标，根据用户输入的中桩距离等参数，RTK会提取出每隔一定距离的中桩点坐标，在放样时，测量人员通过选取中桩数据进行放样。2.曲线放样。针对某一段曲线进行放样，比如在公路建设过程中经常遇到的设计方案变更，就会出现某一段需要重新放样。曲线放样需要清楚该曲线路段的曲线要素，包括ZY、QZ、JD、YZ四个点位及偏角a外矢距E等要素（图1）。一条曲线通常通过以上要素的其中三个点就可以确定。通常情况下，通过在仪器中输入ZY、JD、YZ三个点的坐标就可以模拟处该曲线公路。3.线路放样。线路放样对于整个公路项目的放线，尤其公路内含有多处曲线路段的放样尤其便捷。某公路工程完全是由多条曲线组成，如果采用传统放样方法，其过程相当复杂，采用网络RTK放样，通过在仪器手簿里输入路线参数进行路线模拟再进行放样就很方便。首先在手簿中的工具—公路设计中新建文件，然后录入设计数据，数据之间要有连续性。

（三）数字地面模型

山区公路地形复杂，公路设计部门的选线难度较大，需对带状范围内的地形建立数字地面模型，通过模型三维数据比较来计算工程量，从而选出一条最为合理的路线方案。山区公路数字地面模型的建立，若使用全站仪或传统RTK测量，都存在着很多困难。全站仪采点存在通视条件差、必须做简单的控制测量、精度难以保证等缺点，而传统RTK技术在很多狭窄的山沟里无法收到无线电信号。这两种方法都难以达到数字地面模型的采点精度。且两种方法需要时间也难以保证进度。而采用网络RTK（VRS）技术，通过网络RTK（VRS）技术使得流动站仅需传递虚拟参考站的坐标和部分计算，流动站信号支持对一般的RTCM常规RTK接收机。

（四）纵、横断面测量

常规测量中GPS只是运用于公路测量中的控制、地形和中桩放样等，公路的纵横断面测量只是停留在原始的方法，即采用全站仪或水

准仪测量纵横断面，野外记录，室内输入计算机。纵横断面的数据精度直接影响整条公路的工程造价，而运用日渐成熟的网络RTK技术可以在野外直接采集中桩及垂直于中桩两侧的地形点，室内利用软件直接生成公路纵横断面资料，直接实现公路纵横断面内外业一体化操作，提高了工作效率，减少了人工成本和中间环节的输入错误。

三、网络RTK技术在公路测量中的应用要点

（一）坐标转换参数

WGS84坐标是网络RTK在工作时直接得到的坐标，它是地心坐标系，但是我们实际需求的坐标是1954年北京坐标系或西安80坐标系的成果，所以转变坐标系统，尤其是实现WGS84地心坐标系到我们需要的参心坐标系的坐标转换是网络RTK在作业时的一项重要任务。通过众多的实践验证，网络RTK所使用的坐标转换方法最常用的是七参数转换法，即三个坐标平移量、三个坐标轴的旋转角度，一个尺度因子。参数则来源于整个GPS参考站网内均匀分布的控制点（至少需要三个控制点）。但若测量区域内无法提供足够的点来进行七参数法求解转，在确保准确度的情况下，可以使用四参数法，即两个坐标平移量，平面坐标轴的旋转角度，一个尺度因子K。

（二）观测要求

网络RTK观测的采样间隔一般为1秒，根据作业内容的不同，每次测量的历元数和观测次数及观测限差均不相同，可根据现行规范进行操作。有的情况下还有在不同时间段进行观测，确保成果精度可靠。较传统作业而言，网络RTK测量技术无需逐级布设控制点；不受常规RTK作业半径局限；无需架设参考站，实施作业只需一个移动站，这样一来无论是人力、工作时间、还是设备投资、工作效率都得到了有效提升。

参考文献

[1]付凤扬颜宏强.网络RTK在公路测量中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2014年3期.

[2]陆幼峰.基于网络RTK技术实现公路纵横断面一体化[J].测绘与空间地理信息，2012年12期.