高速公路征地测量中GPS—RTK技术的运用

孙君

摘 要：目前，GPS技术发展迅速，其应用已经在各种测量领域中广泛采用。在高速公路征地测量中应用GPS技术，使勘测精度和勘测效率得到了很大的提高，尤其是GPS-RTK技术的发展与进步，在常规的公路测量领域里越来越被广泛应用。该文主要介绍了了GPS-RTK技术的工作原理、特点及其应用，对比分析了DPS-RTK技术在精准度，时效性审计方面的优势。

关键词：高速公路 征地测量 GPS—RTK技术 运用

中图分类号：U412 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（a）-0041-02

随着经济的发展，我国公路建设规模不断扩大，因此需要占用大量的土地，做好征地工作是我国国土资源部门需要重视的一个问题。在高速公路大规模修建的新形势下，传统的征地测量方法也已经明显不能适应现状，在征地测量中应用GPS-RTK技术，可以使工作效率提高，减少不必要的纠纷，节约投资成本。

1 GPS-RTK技术的由来和发展

GPS的英文是Global Positioning System简称为全球定位系统。在测绘领域，GPS的运用相当广泛，可以说是这一领域的革命性变革。目前，各种范围的定位一般都将GPS作为首选的方式。随着RTK技术不断成熟，GPS已经渗透到高精度动态定位、分米至厘米放样等领域。目前RTK的使用已经非常广泛，它的性能也十分稳定，但是其软件方面需要加以改善。RTK（Real Time Kinematic）是一种组合系统，是集数字通讯技术、计算机技术、元线电技术、GPS测量定位技术为一体的。它是一种实时动态定位技术，是基于实时载波相位差分的。这是GPS征地测量技术发展中的一个新的突破。RTK定位精准度高，可以不间断全天候的进行测量作业，误差较小。而且操作简单，只需要一个人进行系统的操作。测算出来的平面精度可以达到1 cm+1 ppm，高程精度可以达到2 cm+1 ppm，满足了高速公路征地测量的精度要求。RTK可以细分为差分法和修正法。给流动站发送基准站的载波相位是修正法，收到的载波相位在流动站更改，流动站再进行坐标的求解，这也可以称作准RTK；基准站收集到的载波相位，给流动站发送过去是差分法，再通过流动站进行坐标的求解运算，称为真正的RTK。

2 GPS-RTK技术的特点

2.1 RTK设备组成

RTK系统通常由三部分组成；软件系统、数据传输设备、GPS接收设备。数据传输系统由流动站的接收电台与和基准站的发射电台组成.这对实时动态测量是十分重要的。（见图1）

2.2 GPS软件作业环境

RTK要求在准确的时间及时提供移动站指定地点的三维坐标.相对应的投影计算和坐标转换也要实时完成。将GPS所接收的WGS84坐标转换成自己所需的工程坐标或者当地坐标。此过程都要在RTK手簿软件中有效地完成。

2.3 GPS的测量方法

快速静态技术是比较适合后处理测量的，动态及差分技术比较适合后处理测量或者实时测量。

2.3.1 实时动态的测量

到流动站和基站的相位实时的动态测量一般用五个或多个卫星。测量前首先要进行初始化，才能得到准确的厘米级的测量精度结果。测量中，当卫星数升至4颗或4颗以上的时候则需要重新进行初始化。

2.3.2 静态测量

最高精度的测量需要用静态测量，但根据边长长短所需时间大约要30 min～1.5 h。静态测量想要得到高精度的数据需要经过后处理才能得到。地壳变形的观测、国家大地的测量、大坝变形的观测等高精度测量主要应用于静态作业的模式：快速静态的测量作业效率较高，有着厘米级的精度，因此，被普遍应用于普通的工程测量中：RTK系统的整套设备在具有操作简便性，轻量化、实时性可靠、厘米级的精度等优点，可以较好地满足放样和数据工程采集的需求。

3 RTK测量的关键技术

确定周模糊度和传输差分数据是RTK测量技术的运用核心。

3.1 整周模糊度的求解

周模糊度有很多求解方法，可以通过测量过程中信号接收机的状态情况进行划分，可以分为动态法和静态法。但是，如果运用这些方法将会耗费很多精力去求解，在实际生产生活中不能满足需求，因此，运用卡尔曼滤波器对其模糊度进行动态的有效的求解，进而可以对模糊度的动态进行实时的求解。在实践中我们可以得到，这种方法的特点为单易行、计算快速，计算量小，这是动态快速的求解周模糊度的最好的方式。

3.2 RTK技术的数据传输

空间波是RTK通讯的重要的传播手段，因此我们采用的是UFK波，即散射波、折射波、直射波和多种合成波。直线传播性和较强的穿透性是这类传播方式的特点，但是，这容易受到障碍物、地形以及地球曲率的影响。当运用9600波特率传送数据时，那么每组数据的发送的时间为0.8 s左右。所以，基准站在进行每秒传送一次的RTK数据改正时，较为理想的传送距离为：D=4.24（）数据链中覆盖面的半径为公式中的D，其单位为km；基准站的天线高度为h1，流动站的天线高度为h2，单位为m。公式中指处于较理想的状态下，即覆盖范围处于没有障碍的物遮挡和无电波的干扰的状态下，这其实与实际的情况是有比较细微的出入的。为了快速提高RTK的数据通讯的能力，在进行RTK测量时在有效测量器中央的控制点上安排RTK基准站，调整基准站和移动站的天线架设的高度。另外，还需要对基准站与移动站之间的距离进行缩短，这样可以使增强天线和接收机的灵敏性得到提高，使其可以达到“电磁波同视”的效果。如果在观测过程中受到地形的影响，在一定程度上可以增设中继站。

4 GPS-RTK技术在公路征地测量中的应用

公路的征地测量通常处于勘测设计和施工放样的阶段，其特点为线路较长，测量难度加大、地形较复杂。运用RTK技术，可以使公路测量工作的劳动强度得到减轻，使测量工作的灵活性加强，为公路测量工作带来极大的便利。

（1）大比例尺绘制地形图。通常公路选线是在大比例尺的带状地形图上进行的，比例通常为1∶1000或者1∶2000。假如运用以往传统的方法进行测图，则需要进行碎步测量和经过建立控制点才可以对地形图进行准确的绘制，在这过程将会出现绘图难度大、时间过长、速度慢和效率低下的问题，然而这些缺点GPS-RTK技术可以克服，只需要收集三维坐标数据和碎部点的输入属性的信息，用绘图软件绘制成图，这样便可以节省公路测图的时间，测图中遇到的困难也会克服。（见表1）

（2）计算道路的纵横断面放样。在对纵横断面进行放样的过程中，在电子手薄中填入放样数据，并且建立一个施工文件来预放样点，以供在现场勘测中使用。在进行横断面放样时，第一步就要确定好横断面的施工作业的形式，在电子手簿将里填入横断面设计的高、路肩宽度和边坡坡度，建立并储存一个预放样的施工文件，到现场进行不定时地测量放样。运用绘图软件，可以将纵断面与各个点图绘制出来。不需要到实地现场其进行测量采集地形图数据，大大减少了户外公路征地测量工作的时间，提高了工作效率。

（3）道路中线放样。道路设计工作者在地形图上对公路实行定线之后，把标准的公路中线在地面标定出来。在使用RKT技术测量的过程中，将相关的中桩点坐标录入在RTK电子手薄中，这样放样点的坐标点位就会在系统软件中自动显示。构成高速公路的最主要的路线为圆曲线、缓和曲线和直线，在放样时，在RTK电子手簿中输入直线段与缓和曲线的距离、起点与终点的方位角、圆曲线的半径、各主控的桩号、缓和曲线与直线段的距离，就能够进行精确的放样，并且均由RTK电子手薄独立的完成运算。

5 结语

GPS-RTK技术的主要特点为速度快、效率好、精准度高和操作十分强，在公路征地测量工作中应用GPS-RTK技术，顺应了时代技术发展趋势，传统的征地测量方式已经被GPS-RTK技术逐渐取代，在很大程度上减少公路测量工作的时间和物力的耗费。所以，GPS-RTK技术在道路勘测和施工放样工作中有着非常重要的应用意义，在日后的道路养护和管理工作方面发展前景也十分广阔。

参考文献

[1] 何本茂.论述RTK技术在道路测量中的应用[J].云南建材，2011（19）.

[2] 许志强，曹录.GPS—RTK技术在地形测量中的应用[J].中国科技博览，2009（28）：140.

[3] 王永萍，刘树伟，吴博文.GPS—RTK技术在地籍测量中的应用J].山西建筑，2008，34（25）：347-348.

（1）大比例尺绘制地形图。通常公路选线是在大比例尺的带状地形图上进行的，比例通常为1∶1000或者1∶2000。假如运用以往传统的方法进行测图，则需要进行碎步测量和经过建立控制点才可以对地形图进行准确的绘制，在这过程将会出现绘图难度大、时间过长、速度慢和效率低下的问题，然而这些缺点GPS-RTK技术可以克服，只需要收集三维坐标数据和碎部点的输入属性的信息，用绘图软件绘制成图，这样便可以节省公路测图的时间，测图中遇到的困难也会克服。（见表1）

（2）计算道路的纵横断面放样。在对纵横断面进行放样的过程中，在电子手薄中填入放样数据，并且建立一个施工文件来预放样点，以供在现场勘测中使用。在进行横断面放样时，第一步就要确定好横断面的施工作业的形式，在电子手簿将里填入横断面设计的高、路肩宽度和边坡坡度，建立并储存一个预放样的施工文件，到现场进行不定时地测量放样。运用绘图软件，可以将纵断面与各个点图绘制出来。不需要到实地现场其进行测量采集地形图数据，大大减少了户外公路征地测量工作的时间，提高了工作效率。

（3）道路中线放样。道路设计工作者在地形图上对公路实行定线之后，把标准的公路中线在地面标定出来。在使用RKT技术测量的过程中，将相关的中桩点坐标录入在RTK电子手薄中，这样放样点的坐标点位就会在系统软件中自动显示。构成高速公路的最主要的路线为圆曲线、缓和曲线和直线，在放样时，在RTK电子手簿中输入直线段与缓和曲线的距离、起点与终点的方位角、圆曲线的半径、各主控的桩号、缓和曲线与直线段的距离，就能够进行精确的放样，并且均由RTK电子手薄独立的完成运算。

5 结语

GPS-RTK技术的主要特点为速度快、效率好、精准度高和操作十分强，在公路征地测量工作中应用GPS-RTK技术，顺应了时代技术发展趋势，传统的征地测量方式已经被GPS-RTK技术逐渐取代，在很大程度上减少公路测量工作的时间和物力的耗费。所以，GPS-RTK技术在道路勘测和施工放样工作中有着非常重要的应用意义，在日后的道路养护和管理工作方面发展前景也十分广阔。

参考文献

[1] 何本茂.论述RTK技术在道路测量中的应用[J].云南建材，2011（19）.

[2] 许志强，曹录.GPS—RTK技术在地形测量中的应用[J].中国科技博览，2009（28）：140.

[3] 王永萍，刘树伟，吴博文.GPS—RTK技术在地籍测量中的应用J].山西建筑，2008，34（25）：347-348.

（1）大比例尺绘制地形图。通常公路选线是在大比例尺的带状地形图上进行的，比例通常为1∶1000或者1∶2000。假如运用以往传统的方法进行测图，则需要进行碎步测量和经过建立控制点才可以对地形图进行准确的绘制，在这过程将会出现绘图难度大、时间过长、速度慢和效率低下的问题，然而这些缺点GPS-RTK技术可以克服，只需要收集三维坐标数据和碎部点的输入属性的信息，用绘图软件绘制成图，这样便可以节省公路测图的时间，测图中遇到的困难也会克服。（见表1）

（2）计算道路的纵横断面放样。在对纵横断面进行放样的过程中，在电子手薄中填入放样数据，并且建立一个施工文件来预放样点，以供在现场勘测中使用。在进行横断面放样时，第一步就要确定好横断面的施工作业的形式，在电子手簿将里填入横断面设计的高、路肩宽度和边坡坡度，建立并储存一个预放样的施工文件，到现场进行不定时地测量放样。运用绘图软件，可以将纵断面与各个点图绘制出来。不需要到实地现场其进行测量采集地形图数据，大大减少了户外公路征地测量工作的时间，提高了工作效率。

（3）道路中线放样。道路设计工作者在地形图上对公路实行定线之后，把标准的公路中线在地面标定出来。在使用RKT技术测量的过程中，将相关的中桩点坐标录入在RTK电子手薄中，这样放样点的坐标点位就会在系统软件中自动显示。构成高速公路的最主要的路线为圆曲线、缓和曲线和直线，在放样时，在RTK电子手簿中输入直线段与缓和曲线的距离、起点与终点的方位角、圆曲线的半径、各主控的桩号、缓和曲线与直线段的距离，就能够进行精确的放样，并且均由RTK电子手薄独立的完成运算。

5 结语

GPS-RTK技术的主要特点为速度快、效率好、精准度高和操作十分强，在公路征地测量工作中应用GPS-RTK技术，顺应了时代技术发展趋势，传统的征地测量方式已经被GPS-RTK技术逐渐取代，在很大程度上减少公路测量工作的时间和物力的耗费。所以，GPS-RTK技术在道路勘测和施工放样工作中有着非常重要的应用意义，在日后的道路养护和管理工作方面发展前景也十分广阔。

参考文献

[1] 何本茂.论述RTK技术在道路测量中的应用[J].云南建材，2011（19）.

[2] 许志强，曹录.GPS—RTK技术在地形测量中的应用[J].中国科技博览，2009（28）：140.

[3] 王永萍，刘树伟，吴博文.GPS—RTK技术在地籍测量中的应用J].山西建筑，2008，34（25）：347-348.