RTK技术在公路施工测量中的运用

马洪亮

摘要：RTK 技术是GPS 定位技术的一个新的里程牌，它不仅具有GPS 技术的所有优点，而且可以实时获得观测结果及精度，大大提高了作业效率并开拓了GPS 新的应用领域。简述了RTK技术的组成和基本原理，介绍了RTK系统在公路施工测量中的操作流程、使用中应注意的问题、质量控制点以及在实际施工测量中的应用。

关键词：RTK技术;施工测量;应用

前  言

公路工程施工测量，在外业方面主要包括公路施工控制网的布设，桥涵等构筑物、路基路面的施工放样、路基挖填时地形地貌数据的测取，以及竣工测量等等。传统的公路测量仪器主要为水准仪、经纬仪、全站仪等，由于公路工程路线长，测区大多地形高低起伏，受精度和通视等因素影响，传统的仪器设备在此种条件下进行测绘工作势必付出较大时间和精力。RTK技术，即实时动态测量技术（英文全称为Real Time Kinematic），是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，由于它具有观测时间短、精度高、测程远、作业范围广、无须通视和现场给出精确坐标等优点。使得采用RTK-GPS进行施工测量较之常规方法测量更简单、方便、可靠和快捷，它的優越性使我们能在公路工程测量中在保证质量的同时极大地提高工作效率并降低成本测量和其他领域得到了广泛的应用。结合本人在邛名高速公路工程测量实践谈谈对RTK技术进行施工测量的一些认识。

一、RTK系统的组成和工作原理

RTK系统由基准站、流动站、数据链三部分组成。其工作原理是：基准站接收机架设在已知或未知坐标的参考点上，连续接收所有可见GPS卫星信号，基准站将测站点坐标、伪距观测值、载波相位观测值、卫星跟踪状态和接受机工作状态等通过无线数据链发送给流动站，流动站先进行初始化，完成整周未知数的搜索求解后，进入动态作业。流动站在接收来自基准站的数据时，同步观测采集GPS卫星载波相位数据，通过系统内差分处理求解载波相位整周模糊度，根据及基准站和流动站的相关性，得出流动站的平面坐标x，y，和高程h。

二、RTK技术的优点

1.工作效率高

在一般的地形地势下， 高质量的RTK 设站一次即可测量完4km 半径的测区， 大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的设站次数， 移动站一人操作即可， 劳动强度底， 作业速度快， 提高了工作效率。

2.定位精度高

只要满足RTK 的基本工作条件， 在一定的作业半径范围内（ 一般为4km） ， RTK 的平面精度和高程精度都能达到厘米级。

3.全天候作业

RTK 测量不要求基准站、移动站间光学通视， 只要求满足“电磁波”通视， 因此和传统测量相比，RTK 测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制小， 在传统测量看来难于开展作业的地区， 只要能满足RTK 的基本工作条件， 它也能进行快速高精度定位， 使测量工作变得更容易更轻松。

4.RTK 测量自动化、集成化程度高， 数据处理能力强

RTK 可进行多种测量内、外业工作。移动站利用软件控制系统， 无需人工干预便可自动实现多种测绘功能， 减少了辅助测量工作和人为误差， 保证了作业精度。

三、运用RTK技术的注意事项

由于GPS卫星处在2×104km的高空，从卫星发出的信号到接收机接收，中间经过电离层、对流层以及多方面的干扰，信号十分微弱。同时，RTK的数据链采用超高频（UHF）电磁波，它的传输距离与接收机天线的高度、地球曲率的半径及大气折射等因素有关。故要提高GPS信号接收的质量，基准站必须远离各种强电磁干扰源（如高压线、电视台等）;同时为减少多路径效应的影响，基准站周围应无明显的大面积的信号反射物（如大面积水域、大型建筑物等）;另外，基准站电台天线之间无大的遮挡物（如高层建筑物、高山等），且天线尽量设置高些，以提高数传电台的传输距离。

四、RTK测量的质量控制

RTK测量除了受到GPS静态或快速静态测量相同的误差影响之外，还受到数据链质量、坐标转换参数的精度和可靠性等因素的综合影响，而实际作业中往往缺乏必要的检核条件。作业时如果操作失误或某些技术问题处理不当，都将会给测量成果带来严重影响。因此，必须通过对RTK测量成果进行质量控制，才能确保实际观测的RTK成果正确可靠，一旦发现问题，可以及时采取相应的措施进行处理。

五、RTK技术在公路施工测量中的应用

1.RTK技术在控制测量中的应用

在RTK仪器的实际应用中，在参考站的差分信号覆盖范围内（距离参考站的有效范围大致为15Km），GPS接收机只要1～3min就能进入RTK工作状态，在此状态下1min内即可得到厘米级的点位精度。若不受外界因素的影响（能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形），则流动站可随时给出厘米级定位结果，一直保持到测量结束。即使是受到一些外部因素的影响或干扰，也可保持利用伪距观测值接收RTCM改正数的DGPS分米级精度。以邛名高速公路B合同段施工为例，项目提供的为中海达V8型仪器，按制造厂家的产品介绍，以每秒一组数据的RTK-GPS的精度，平面为10mm+1ppm，高程为20mm+2ppm。经现场检测，在距离参考站约3公里的地方，平面定位精度误差小于5cm，高程误差小于10cm。

2.RTK技术在测量施工放样中的应用

RTK测量技术用于公路测量中的道路中线放样可大大提高工作效率。采用RTK技术，放样工作可由一人完成。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，即可按照桩号放样，也可按照坐标放样，并可随时互换。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，直至误差小于设定时的为止。所有中桩数据（桩号、高程、坐标）都可以文本文件形式提供给设计人员使用。在邛名高速公路边桩放样工程中，沿途有不少山川丘陵，植被覆盖厚，多为有剌密灌、果树、甘蔗、杂草等地。我们同时开设了RTK-GPS测量组和全站仪测量组，结果前者完成的任务量是后者的2～3倍，且使用GPS作业过程要轻松自在得多。高边坡钻孔放样项目中，委托方特别强调高程精度不能低于0.2m。

3.RTK技术在数字测图中的应用

在公路工程在进行路基挖填工序时，出于测算外填工程量的需要，需要对原来和现在的地貌进行地形测量。用常规的测图方法（如全站仪）通常是先布设控制网点，这种控制一般是在国家高等级控制网点的基础上加密次级控制网点。最后依据加密的控制点和图根点，测定地物点和地形点在图上的位置，并按照一定的规律和符号绘制成平面图。

六、结束语

由于载波相位测量，差分处理技术、整周未知数、快速求解技术以及移动数据通信技术的融合，使RTK 在精度、速度、实时性上达到了完满的结合，并使得RTK定位技术大大扩展了它的应用范围。实时动态RTK技术在公路勘测中的应用，对等级公路的勘测手段和作业方法产生了重大改变，极大地提高了勘测精度和勘测效率，对公路勘测、施工和后期养护、管理方面有着广阔的应用前景，为我国国民经济发展带来了可观的经济效益。

参考文献：

[1]GB 50026-93 工程测量规范 .北京.中国计划出版社.

[2]潘宝玉等.提高RTK测量成果精度的技术关键. 地矿测绘2003（19）.