GPS-RTK 测量技术在公路工程测量中的优势

韩棚举 王经国

（辽宁省基础地理信息中心，辽宁沈阳110034）

1 GPS-RTK 测量技术的测量原理

实时动态测量（GPS-RTK）技术是GPS 测量技术与数据传输技术的结合， 是建立在载波相位观测值基础上的实时动态定位技术，是GPS 测量技术的一个新的突破。

随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，GPS-RTK(Real Time Kinematic)测量技术也日臻成熟，其也逐步应用在测量技术的各个领域。 GPS-RTK 实时动态测量技术，又叫载波相位差分技术，是以载波相位观测为根据的实时动态差分技术，它是测量技术发展里程中的一个突破，它由基准站、移动站和数据链三部分组成。 其工作原理如下，首先设置其中的一台接收机为参考站（基准站），将参考站（基准站）安置于精度较高的首级控制点点位上， 对可视卫星进行连续跟踪观测，并将观测数据和测站信息， 通过无线传输设备或者移动网络信号，实时的发送给移动站，移动站在接收GPS 卫星信号的同时，通过无线接收设备，接收参考站（基准站）传输的数据，然后根据相对定位的原理，实时解算出移动站接收机位于每个观测点位时的三维坐标及其精度（即基准站和移动站坐标差△X、△Y、△H， 在加上基准坐标而得到每个观测点位的实时WGS-84 经纬度坐标和大地高，然后经过坐标转换参数解算得出移动站位于每个观测点位时的厘米级平面坐标X、Y 和海拔高H）。[1]

2 GPS-RTK 测量技术的优势

GPS－RTK 测量技术拥有以下技术优势：

2.1 GPS－RTK 可以全天候作业，不受视线影响。

2.2 GPS－RTK 可以在首级GPS 控制点的基础上直接进行数据采集，减少了全站仪测量时对导线图根控制测量的要求，节省时间，方便快捷。

2.3 GPS－RTK 测量时，成果的精度分布比较均匀，每个点的误差都是随机产生，不像传统测量产生误差积累，精度较高，成果可靠，满足公路工程测量的要求。

2.4 GPS-RTK 系统采取了快速算法，能够快速准确地求解出整周模糊度。

2.5 GPS-RTK 系统定位时要求基准站实时向移动站发送信息，数据传输速度一般不低于9 600 bit。 数据链拉得远，可以减少参考点的设立和避免频繁转站；数据链稳健，GPS 初始化运行的时间会明显减少，提高工作效率。

2.6 GPS－RTK 系统参考点的选择和建立。 参考点位置应该满足的条件是：有符合精度要求的已知点坐标；应该在地势较高而且交通方便，天空较为开阔，周围远离高度角超过10°的障碍物，有利于卫星信号的接收和数据链发射的位置；为防止数据链的丢失以及多路径效应的影响，周围远离GPS 信号的发射物、远离高压线、电视台、无线电发射台、微波台等干扰源；应选择土质坚实、不易破坏的位置。[2]

3 GPS-RTK 测量技术在公路工程测量中的实际应用

公路工程建设过程前后需要进行很多测量工作，主要任务如下：

3.1 收集线路规划区域内各种资料， 包括各种比例尺地形图和断面图资料，水文地质资料以及控制点资料等

3.2 利用已有资料，结合现场勘查报告，在中小比例尺地形图上确定规划路线走向

3.3 沿线路走向的控制测量，包括平面控制测量和高程控制测量

3.4 沿线路走测绘带状地形图

3.5 中线敷设

3.6 线路纵断面和横断面测量

3.7 施工测量

3.8 竣工测量

下面就以甘肃省甘南藏族自治州某公路的测量实例， 详细阐述GPS-RTK 测量技术在公路工程测量中的优势。

测区位于青藏高原与黄土高原的过渡带， 海拔2100 米至3700米，线路全长105.48 千米，两侧地形山势陡峭，植被覆盖茂密，气候变化异常，使用常规的测量方法受地域条件限制特别明显，不仅浪费大量的人力物力，且精度也不能满足要求。因此，在首级控制满足精度要求的情况下， 采用GPS-RTK 测量技术进行线路的带状地形图测量、中线敷设以及横断面和纵断面测量，同时在测量过程中随时检测测量成果的精度，以其使测量成果满足设计要求。

首先， 将GPS-RTK 接收机参数设置为符合工程精度要求的范围，并根据初步设计线路，划定带状地形图概略范围，输入电子手簿，外业施测时，手簿自动生成测量的范围，指导测量员进行外业数据采集，从而避免作业员因测量范围超限而进行的冗余观测或者测量范围不够而进行的补测，而且作业时只需一个人采用代码存储的方式进行作业即可完成普通的常规测量一个作业组（通常三至四个人）的工作量，节省了工作时间。

然后，将设计方在带状地形图上设计的曲线要素，输入电子手簿，并在手簿中计算出线路走向、线路起点坐标、终点坐标和交点坐标，生成线路文件，为中线敷设和以及横纵断面测量提供起算依据。 外业观测时，电子手簿自动生成线路走向概略图，此时输入规划线路的起点桩号， 手簿就会自动的指示作业员向规划起点移动， 直到距离桩号20CM 范围内时，手簿报警提示，慢慢移动至指定地点至符合精度指标的要求时，敷设中桩，并采集存储此处中桩高程，然后依据设计要求的间距（20 米整桩、地形变化处、曲线要素以及规划线路与其它地物如道路、水系、民居等的交会处）逐桩敷设并采集高程，直至整条线路采集结束，将手簿数据输入计算机，运用专用绘图软件，生成线路的纵断面图。为了使成果精度满足设计要求，中桩敷设完毕以后，随机抽取一段线路采用水准联测的方法检测成果的可靠性。 经过比较发现GPS-RTK 测量成果完全满足线路的精度要求， 而且其精确的快速定位能力，比常规的测量方法，提高工作的效率。

最后，进行线路的横断面测量，采用手簿中生成的线路文件，点击进入横断面测量模式，输入需要测量横断面的中线里程，然后依据手簿的指示，将需要采集横断面的中线里程精确定位后，此里程上会生成一条垂直于线路方向的直线，沿此直线往线路两侧分别采集地面高程（通常情况20 米采集一个，遇地形变化处加密采集地面高程），直至采集到线路设计要求的横断面的距离，然后点击下一个，进行下一组中线里程的横断面的测量，直至整条线路的横断面测量完毕,生成全线路横断面图和纵断面图，计算工程量，检验成果精度，提交成果，自此线路初步设计完成。 再与传统的全站仪测量相比，不仅节省了大量的工作时间，而且成果的质量显著提高，为设计提供可靠的测绘成果。

4 总结

GPS-RTK 测量技术在公路工程测量中起到了非常积极的作用，正因为是它在动态相对定位中的高精度、高效益、无需测站相互通视、方便快捷、省时省力等优点，其也正在逐步取代代替常规的三角、三边、边角等测量方法，并在理论与实践中取得了可喜的成果。 这比GPS 静态、快速静态定位需要事后进行处理来说，其定位效率会大大提高。故RTK 技术一出现，其在测量中的应用立刻受到人们的重视和青睐。

［1］贾宝刚，任恩明，魏忠勇.GPS RTK 在地球物理勘探中的应用[J].山东煤炭科技，2010，6.

［2］罗京华.浅谈GPS RTK 在河道地形测量中的应用[J].今日财富，2011，6.