浅谈GPS RTK在公路测量中的应用

宋小平

摘要：本文就GPS RTK在公路测量中的应用进行深入探讨。

关键字：GPS RTK；工程测量；技术的优点；建议

Abstract: this paper in the measurement of the GPS RTK highway application are discussed.

Key word: GPS RTK; Engineering measurement; The advantages of the technique; suggest

中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：

近年来GPS技术公路工程测量中广泛应用，主要是因为它所具有的优越性：即可以向全球任何用户全天候地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息技术参数等。本文介绍了GPS RTK技术的工作原理、在公路勘测设计过程中的使用及坐标转换问题等。

一、GPS RTK技术

1.RTK技术简介

RTK（Real Time Kinematic）技术是以实时载波相位差分技术与数据传输技术相结合的以载波相位测量为依据的实时差分技术，能够实时解算并进行数据处理，在1～3秒的时间里得到高精度的位置信息（一般可达厘米级），在道路勘测设计与施工放样中得到了广泛应用。

2.RTK技术的基本原理

建立无线数据通讯是实时动态测量的保证，RTK技术的原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的实时观测数据。随机处理软件根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和点位测量精度。这样用户就可以解算结果的收敛情况。根据待测点的精度指标，确定观测时间。从而减少冗余观测，提高工作效率。

3.RTK系统的组成

RTK系统主要由基准站接收机、数据链及移动接收机三部分组成。它是利用2台以上GPS接收机同时接收（5颗以上）卫星信号，其中一台安置在已知坐标点上作为基准站，其余几台 (移动站) 用来测定未知点的坐标。RTK技术根据差分方法的不同分为修正法和差分法。修正法是将基准站的载波相位修正值发送给移动站，改正移动站的接收载波相位,再求解坐标；差分法是将基准站采集到的载波相位发送给移动站，进行求差解算坐标。

二、GPS RTK技术在道路工程测量中的应用

1.GPS RTK在绘制大比例尺地形中的应用

高等级公路选线多是在大比例尺(通常是1：2000或1：1000)带状地形图上进行。用传统方法测图，先要建立控制网，然后进行碎部测量，再绘制成大比例尺地形图，其工作量大，而且速度慢，花费时间长。用实时GPS RTK动态测量构成碎部点的数据，在室内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。

2.控制测量

建立控制网，最精密的方法当属静态GPS测量。在对大型建筑物，如特大桥、隧道、互通式立交等进行控制测量时，宜用静态测量（建立首级控制，其精度可达毫米机级）；而一般公路工程的控制测量，则可采用快速静态测量，其精度可达1-2cm。这种方法在测量过程中能实时获得定位精度，当达到要求的点位精度时，即可停止观测，大大提高了作业效率。

3.线路勘测

在公路选线过程中，我们往往要按照勘测设计规范，本着尽量减少占用农田、少拆迁房屋并尽量利用旧路路基这样一个原则。为了准确设计好道路中线，使其符合设计要求，我们可以利用GPS RTK技术，用车载GPS RTK接收机做流动站，沿原路中线按一定间隔采集数据，选择另一已知点为参考站，遇到重要地物或大型地物，进行准确定位，最后将数据传入计算机，利用AutoCAD软件可以方便在计算机上绘图选线。采用实时GPS RTK测量，只需将采集到的中桩点坐标或坐标文件以相应的格式导入计算机，系统软件就会跟具其设定条件自动成图。

4.道路的中线测设

设计人员在大比例尺带状地形图上定线后，需将公路中桩在地面标定出来。采用动态GPS RTK测量，只需将中线点的坐标输入GPS电子手簿中，操作GPS接收机到实际放样,系统就会指引放样的点位。由于每个点位的测量都是独立完成的，点位间不会产生累积误差，各点放样精度趋于一致。

5.公路纵、横断面放样

公路中线确定后利用中线桩点坐标，通过绘图软件，即可给出路线纵断面和各桩点的横断面。由于所用数据都是测绘地形图时采集来的，因此不需要再到现场进行纵，横断面测量，从而大大减少了外业工作。如果需要进行现场横断面测量时，也可采用动态RTK技术实际测量,与传统方法相比，在精度、经济、实用、效率等各方面都有明显的优势。

6.施工测量

动态GPS RTK系统既有良好的硬件，也有极其丰富的软件可选择。施工中对点、线、面以及坡度等放样均很方便、快捷。精度可达到厘米级。随着RTK测量技术的不断发展、完善，将更加充分的显示出这一技术的高精度和高效益，它会为公路工程建设的发展和进步发挥更大的作用。

三、RTK技术的优点

1.操作简便 数据处理能力强

常规的水准仪测量、经纬仪测量，要人工现场记录，并进行现场的限差计算。通常测站一人观测，一人记录。GPS RTK仪器只需一人操作仪器，测量只要设置限差就可以对数据自动地进行取舍和记录。测量结果可以直接导人计算机，操作方便。

2.作业效率高，作业人员少

常规的经纬仪、全站仪等仪器测量时要经常搬站，完成任务通常需要3、4人一起工作，而且费时。RTK测量在一般情况下，需一人操作几秒钟就可测出坐标值，无需辅助，且效率很高。在平坦地区，一次可测完半径为3.5～7km的测区范围。在山区可设中转站，降低搬站次数，提高工作效率。

3.与传统测量比较，作业条件要求减少

传统测量要求测站点需要相互通视，天气要求观测条件比较苛刻。GPS RTK受通视条件、能见度、气候、季节等因素影响小，适于全天候作业。

4.作业自动化、集成化程度高、使用范围广

GPS RTK因其独有特点，在控制测量、公路工程测量、地籍测量、矿山测量、地形图测量施工放线测量均可独立完成。

5.定位精度高，数据可靠，没有误差积累

传统测量工作中 作业往往都是连续的，误差一站一站的积累下去。GPS RTK测量是独立设点，不会有误差积累。测量过程是自动进行，更少的人为因素造成错误，测量数据比较可靠稳定。

结论

本文介绍了GPS系统，重点阐述了RTK技术的原理、组成、特点等并总结了勘测设计中坐标转换的方法内容。结合当前GPS技术在公路勘测设计中的广泛应用。对高等级公路的勘测手段和作业方法产生了革命性的变革，极大地提高了勘测精度和勘测效率。特别是实时动态(RTK)定位技术将在公路勘测、施工和后期养护、管理方面有着广阔的应用前景。

但在工作中也发现RTK测量的高程测量中的一些注意问题：1)GPS RTK测量与工作区域地形环境有关，在保证无线数据链正常传输的情况下，地形起伏区、平坦区、城建区的工作半径是不同的；2）GPS RTK工作对周围环境有要求，在树木茂盛、高楼林立、电磁波强、车辆密集、大面积水域的困难地区，技术数据有时会是真；3）GPS RTK的作业方法与精度有关，如采用三脚架快速观测与流动手持对中杆观测，其高程精度有一定的高低起伏.

参考文献

[1]李征航，何良华，吴北平 .全球定位系统(GPS)技术的最新进展[J],测绘信息与工程，2002(02)