关于RTK在工程测量中的应用探讨

关键词：gps技术rtk工程测量应用 

一、rtk测量的基本原理 

实时动态(real time kinematic——rtk)测量系统，是gps测量技术与数据传输技术相结合，而构成的组合系统。是gps测量技术发展中的一个新的突破。 

rtk测量技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分gps(rtd gps)测量技术。我们知道，gps测量工作的模式有多种，如静态、快速静态、准动态和动态相对定位等。但是，利用这些测量模式，如果不与数据传输系统相结合，其定位结果均需通过观测数据的测后处理而获得。由于观测数据需在测后处理，所以上述各种测量模式，不仅无法实时地给出观测站的定位结果，而且也无法对基准站和用户站观测数据的质量，进行实时地检核，因而难以避免在数据后处理中发现不合格的观测成果，需要进行返工重测的情况。过去解决这一问题的措施，主要是延长观测时间，以获取大量的多余观测量来保障测量结果的可靠性。但这样以来，便显著地降低了gps测量工作的效率。 

在基准站上安置一台gps接收机，对所有可见gps卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，gps接收机在接收gp5卫星信号的同时，通过无线电传输设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标，其精度可达到厘米级。这样通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测结果的质量和解算结果的收敛情况，从而可实时地判定解算结果是否成功，以减少冗余观测，缩短观测时间。 

二、rtk技术的优点 

与常规测量仪器相比主要有以下优点：(一)作业效率高。这是rtk技术的最大优点，在一般地形，将rtk设在较高的开阔位置，一次可施测半径约为4km的范围，大大减少了常规测量仪器的搬站次数和对控制点数量的要求。在一般的电磁波环境中几秒钟即可测得一点坐标。(二)作业条件要求低，自动化程度高。rtk技术不要求两点间通视，只要求有电磁波信号，所以它受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，作业自动化程度高。实时动态测量(rtk)一般至少要接收5颗卫星才能进行，为得到厘米级的测量精度，测量前必须进行初始化，双频rtk大大缩短了初始化时间，而且可以在运动中初始化。(三)自动化、智能化程度高。操作简便，容易使用，数据处理能力强。只要在设站时进行简单的设置，就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算执、其他测量仪器通据。如辅助相应的软件，rtk可与全站仪联合作业，充分发挥rtk与全站仪各自的优势。(四)成果质量有保证。ptk作业自动化、集成化程度高，测量功能强大。ptk可胜任各种测绘内、外业。流动站采用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。ptk测量可以大大提高工作及成果质量。它不受人为因素的影响。整个作业过程全部由测电子技术，计算机技术控制，自动记录、自动数据处理、自动误差计算。在中线放样的同时完成中桩抄平工作。 

三、 rtk技术在工程测量中的应用及推广 

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及推广可以覆盖控制测量、碎部测量、施工放样、水下测量和断面及线路测量等各个领域。 

（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ⅰ、ⅱ、ⅲ级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，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，要求点间通视，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，只需在测区内或测区附近的高等级控制点架设基准站，流动站直接测量各控制点的平面坐标和高程，对不易设站的控制点，可采用手簿提供的交会法等间接的方法测量。采用载波相位静态差分技术，可以保证达到毫米级精度。与传统作业相比较，由于点与点之间不需要通视，可以敷设很长的gps点构成的三角锁，以保持长距离线路坐标控制的一致性，同时还具有点位选择限制少、作业时间短、成果精度高、工程费用低等优点，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，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技术可应用于测绘地形图、地籍图、测绘房地产的界址点、平面位置的施工放样等。传统的平板仪测图、电子平板测图，需要布设图根控制点，并要求测站与测点之间能通视，至少需要2-3人操作。如果直接用rtk测图的话，可以不布设各级控制点，测图时仅需一个人背着仪器到测点上呆上1-2秒钟并同时输入特征编码，依据一定数量的基准点，便可以高精度并快速的测定界址点、地形点、地物点的坐标。在室内绘图时，把区域内的地形、地物特征点的数据传入计算机，即可由绘图软件成图。由于只需要采集碎部点的坐标和输入其属性信息，而且采集速度快，大大降低了测图的难度，既省时又省力。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，直到误差小于设定值为止。由于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。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）水下测量 

水下测量一直是我们工作的一个难点，用常规方法测量，速度慢精度差。如果进行大面积水下测量，东北地区只能在冬天靠冰眼的方法来进行测量，费时费力，rtk配合测深仪进行水下地形测量，改变了传统的水下地形测量方法，解决了大面积水域测量难定位、精度差的难题，使水下地形测量自动成图变为现实。在实际作业中，首先把gps基准站在岸上架设好，然后在船上把gps流动站、测深仪、手提电脑连接好，确认无误后，输人各种参数和数据就可以进行测量。测量过程中，可在计算机屏幕上看见船的实时位置，可随时校正船的方向。外业结束后，可以用专业软件处理数据资料，生成水下地形图。如果没有测深仪，可以采用rl，k定位，用测深尺量测水深的方法，最后用展点程序把点位展到绘图软件中，生成水下地形图。这个方法只适用于小面积的水下测量作业中。 

（四）断面及线路测量 

在常规断面测量中，由于遮挡或距离过长等原因，要不断地转站来满足测量的需要，耗费大量的人力、物力。采用rtk作业，首先把各拐点坐标输人手薄，在实际测量中，调出所要测的两点坐标，手簿内自动生成一条直线(断面线)，并显示在屏幕上，手簿同时显示测量员所在原位置和距离起始点的桩号，这样测量员就可以知道自已是否在断面线上，也可以知道点位间距的大小。这样就避免了偏离方向和点位间距疏密不等。在大的断面测量中，如果拐点很多，可以分成几段同时测量。在测量时要注意记好点号和植被注记，如果分成几段测量，注意点号不能重复，以免内业处理时出错。由于rtk只是测量出各点的坐标和高程，而断面要用累加距离来表示，这就需要用excel或其它软件换算过来。excel的公式计算功能可以很方便的求出各点的间距和累加距，最后应用断面cad软件可以直接生成断面，实现断面的数字化测量。 

四、结语 

随着rtk技术的不断完善，rtk测量的初始化速度、成果精度及可靠性会越来越高。其应用领域还将进一步扩大。我们可以期待未来在大区域的地面沉降测量、建筑物变形监测、精密设备的安装等诸多方面都将采用rtk技术。rtk的应用与研究必将进入一个崭新的阶段。 

参考文献 

[1]于来法.我国工程测量的发展趋势及战略目标[j].测绘通报，1996(2). 

[2]徐绍铨.gps测量原理及应用(修订版)[m].武汉:武汉大学出版社,2000. 

[3]邬晓光，黄北新，丁锐.gps-rtk技术在城市测量中的应用[j].城市勘测，2004(1). 

[4]rtk技术在工程测量中的应用 于红杰 安徽建筑 ，2009/01