GPS RTK技术在工程测量中的应用

于佳忆

摘要：本文对应用RTK技术与传统测量技术进行了大致比较，体现了RTK技术在工程测量领域中的技术优势，尤其是对RTK技术给传统地形测量、地籍测量、房产测量带来的便利进行了阐述，并对RTK技术的现存问题进行论述。

关键词：GPS；控制测量；放样；RTK技术；RTK的应用

一、概述

GPS全球定位系统新技术的出现，是测绘工作的一次革新，给测绘工作带来了极大的方便。并且可以高精度并快速地测定各级控制点的坐标。常规的GPS测量方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑。而GPS RTK的成果甚至可以在不布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点，在通视条件良好的状况下.就可以高精度并快速地测定地形点，地物点，甚至（不包括建筑物内）的界址点测量工作，利用测图软件在野外一次性电子成图并绘成各类所需的不同比例尺的地形图。然后通过计算机和绘图仪、打印机输出为各种比例尺的图件。极大地提高了外业作业效率，因而广受人们的青睐。

二、 RTK技术概况

RTK又称为载波相位差分技术。能够实时提供测点在指定坐标系的三维坐标成果，在测程20km以内可达厘米级精度。高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。

三、 RTK技术在工程测量中的应用

RTK定位有快速静态定位和动态定位两种测量模式，两种定位模式相结合，在工程测量中的应用可以覆盖控制测量、碎部测量、施工放样、变形监测等诸多领域。

（一）控制测量

控制测量是工程建设、管理和维护的基础，控制网的网型和精度要求与工程项目的性质、规模密切相关。城市控制网具有面积大、精度高、使用频繁等特点，城市工、II .III级导线大多位于地面，随着城市建设的吃速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度。一般的工程控制网覆盖面积小、点位密度大、精度要求高。用常规控制测量如：导线测量、边角网、且多数需要分段施测，以避免积累过大的误差，费工费时，且精密度不均匀。

如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。采用RTK技术测量，可以保证达到毫米级精度。与传统作业相比较，山于点与点之间不需要通视，可以铺设很长的GPS点构成的三角锁，对于建立工程勘探、施工控制网和变形监测控制网等具有显著的优势。还可以保持长距离线路坐标控制一致性，同时还具有点位选择限制少、作业时间短、成果精度高、工程费用低等有点，对于建立工程勘探、施工控制网和变形监测控制网等具有显著的优势。与静态GPS测量相比，能实时知道定位结果，不需事后进行数据处理，也不会出现内业精度不符合要求返工的情况，缩短了作业时间，因而大大提高了作业效率，功效至少提高3-5倍。

（二）碎部测量与放样

RTK技术还可应用于测绘地形图、地籍测量、房产测量的界址点测量、平面位置的施工放样等。

采用RTK技术进行放样，只需将参数如放样起点终点坐标、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，可以按桩号也可以按坐标放样，并能随时互换。放样时屏幕上有箭头指针偏移量额偏移方位，便于前后左右移动，由于每个点位的测量都是独立的完成的，不会产生累積误差，各点放样精度趋于一致。不像常规放样那样，需要后视方向、用解析法标定，因而简捷易行。

（三）变形监测

变形监测主要是监测大型建筑物、构建物的地基沉降、位移以及整体的倾斜状况。变形监测网具有毫米级的精度，比一般工程控制网高一个数量级。监测工作的特点是被监测体的几何尺寸巨大，监测环境复杂，监测技术要求高。实践表明，如果用较长的观测时间，分几个时段进行观测，并采用强制对中，观测时无线指北等措施，长度不超过4km的基线向量可达到2-3mm的精度。

四、RTK的应用实例分析

下面以公路测量中RTK测量技术的应用为例阐述该技术的优越性。

（一）公路选线时大比例尺地形图测绘

用传统方法测绘大比例尺地形图，先就要建立控制点，然后进行碎部测量。测量时，点间要求通视，而且为避免误差积累过大，要分段施测，工作量大，速度慢，时间长。用RTK测量技术，只需在沿线每个碎部点上停留一两分钟，即可获得每点的坐标、高程，精度可以达到1-3cm，且整个测量过程不需通视，有这常规测量仪器不可比拟的优点。在室内只需将采集到的碎部点的特征编码及属性信息输入计算机，即可山绘图软件成图，大大降低了测图难度，省时、省力。

（二）公路中线测设

公路选线确定后，需要将公路中线在地面上标定出来。用传统方法测设时，至少需要2-3人。采用RTK测量技术，放样工作一人就可完成。放样前将线路参数如：起点终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，放样时根据屏幕上箭头指针的偏移量和偏移方位，前后左右移动，就可定出放样的点位。而且每个点位的测量都是独立的完成的，不会产生累积误差，各点放样精度趋于一致。

（三）公路纵、横断面放样

公路中线确定后，利用中线桩坐标，通过绘图软件，即可给出路线纵断面和各桩点的横断面。放样时，只需把要放样的数据输入到电子手薄，随时可到现场放样。与传统方法相比，在精度、经济、实用方面都有明显的优势。

五、影响RTK技术应用的因素

RTK技术在工程中的应用，大大提高了测量的效率，但也存在不足之处，主要有：

（一）观测时，要求测站上空必须开阔，周围无磁场的影响，确保接收GPS卫星信号不受干扰，否则将影响到数据处理和传输。

（二）在城市高楼密集区和山区及其他卫星信号接收条件不好的地方。需通过常规方法补测。

（三）高程测量时，应用RTK技术不能直接得到地面点的正常高程，需要进行高程换算。

（四）不容易达到变形监测的精度要求而且组织复杂。

六、RTK技术应用的前景展望

事实证明，应用RTK技术，在缩短工期、降低成本和勘察设计的灵活性方面，较常规技术有很大的优越性。因此，随着科技的发展，RTK技术的日益完善，它在工程测量中将会有更加广阔的应用前景。