网络RTK技术在公路测量中的应用探讨

　　Abstract: the network RTK technology is one of the latest technology, the GPS field is a kind of combined GPS and data transmission technology, real-time solution for data processing, in the short time get high-precision positioning information technology. This paper introduces the advantages of network RTK in road measurement, technology principle and application way.

　　Key words: the network RTK; Highway measurement.

　　中图分类号：P205 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013)

　　一、网络RTK概述

　　随着卫星定位技术的快速发展，人们对快速高精度位置信息的需求也日益强烈。而目前使用最为广泛的高精度定位技术就是RTK(实时动态定位：Real-TimeKinematic)，RTK技术的关键在于使用了GPS的载波相位观测量，并利用了参考站和移动站之间观测误差的空间相关性，通过差分的方式除去移动站观测数据中的大部分误差，从而实现高精度(分米甚至厘米级)的定位。

　　RTK测量技术的主要优点：

　　(1)大幅度地减少控制测量的工作量。在常规地面测量中,一般按“先控制后碎部”的原则,首先逐级布设测量控制网,然后再利用控制点进行碎部测量。而GPS--RTK技术则可免除繁琐复杂的分级控制测量工作,只需在测区布设少量控制点以建立基准站即可满足需要。

　　(2)全天候作业。在任何时间任何地点,只要能同时接收到4颗以上GPS卫星的信号,并满足一定的几何图形条件,即能进行正常作业。根据精度的要求设置相应的卫星数量。实践表明:当观测条件良好时,采用性能良好的双频接收机观测2～5s即可得到厘米级的定位结果,并且测量误差不会逐点积累,能显著降低外业返工率。

　　(3)测量过程直观。采用RTK进行测量定位放样时,利用流动站接收机的测量控制器能直观地对测量过程进行有效控制,能及时查看坐标定位精度,这是常规测量技术无法实现的。

　　(4)在地形起伏大、植被茂密的地区进行测量时,RTK技术能很好地解决测量过程中因通行、通视不便而造成的难题。

　　(5)测量人员数量显著减少。在RTK作业中,一台基准站可同时供多个流动站使用,常规情况下,每个流动站只需要1人操作测量控制器

　　二、技术原理

　　GPS—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，它能够实时地获得测站点在指定坐标系中的三维定位结果。实时动态差分GPS系统主要由三部分组成：基准站、流动站和数据链。　GPS—RTK技术进行数字化测图具有速度快、精度高、费用省等特点，RTK测量结果经过简单处理即可导人到测图软件中，从而快速地生产出规范的地形图来。利用RTK进行数字化测图的基本工作主要包括外业数据采集和内业数据处理两大部分。外业数据采集主要包括控制点测量和碎部点测量，其中，碎部点测量有两种方式：a.先利用GPS—RTK测量图根控制点，再利用全站仪进行碎部点测量。b.直接利用GPS—RTK进行碎部点测量。内业数据处理主要包括GPS控制测量数据　处理、GPS—RTK数据编辑与整理和利用成图软件进行数字化成图等。

　　三、RTK技术的应用情况

　　实时动态(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，在公路工程中的应用可以覆盖公路勘测、施工放样等前端数据采集。

　　1、快速静态定位模式。要求GPS接收机在每一流动站上，静止的进行观测。在观测过程中，同时接收基准站和卫星的同步观测数据，实时解算整周未知数和用户站的三维坐标，如果解算结果的变化趋于稳定，且其精度已满足设计要求，便可以结束实时观测。一般应用在控制测量中，如控制网加密;若采用常规测量方法(如全站仪测量)，受客观因素影响较大，在自然条件比较恶劣的地区实施比较困难，而采用RTK技术可起到事半功倍的效果。单点定位只需要5-10min，随着技术的不断发展，定位时间还会缩短，不及静态测量所需时间的五分之一，在公路测量中可以代替全站仪完成导线测量等控制点加密工作。

　　2、动态定位。测量前需要在一控制点上静止观测数分钟(有的仪器只需2～10s)进行初始化工作，之后流动站就可以按预定的采样间隔自动进行观测，并连同基准站的同步观测数据，实时确定采样点的空间位置。目前，其定位精度可以达到厘米级。动态定位模式在公路勘测阶段有着广阔的应用前景，可以完成地形图测绘、中桩测量、横断面测量、纵断面地面线测量等工作。测量2～4s，精度就可以达到1～3cm，且整个测量过程不需通视，有着常规测量仪器不可比拟的优点

　　四、网络RTK技术在公路测量中的应用

　　(一)道路的横纵断放样和土石方量

　　(1)纵断放样时，先把需要放样的数据输入到电子手簿中(如：各变坡点桩号、直线正负坡度值、竖曲线半径)，生成一个施工测设放样点文件，并储存起来，随时可以到现场放样测设。

　　(2)横断放样时，先确定出横断面形式(填、挖、半填半挖)，然后把横断面设计数据输入到电子手簿中(如边坡坡度、路肩宽度、路幅宽度、超高、加宽、设计高)，生成一个施工测设放样点文件，储存起来，并随时可以到现场放样测设。同时软件可以帮助你自动与地面线衔接进行“戴帽”工作，并利用“断面法”进行土方量计算。通过绘图软件，可绘出沿线的纵断面和各点的横断面图来。因为所用数据都是测绘地形图时采集而来的，不需要到现场进行纵、横断面测量，大大减少了外业工作。而且必要时，可用动态RTK到现场检测复合，这与传统方法相比，既经济又实用。

　　(二)道路中线放样

　　中线测量就是通过直线和曲线的测设，将道路中心线的平面位置具体地标定在现场上，并测定路线的实际里程，它是公路测量中关键性工作，是测绘纵、横断面图和平面图的基础，是公路设计、施丁和后续工作的根据。使用RTK技术进行中线测量，不但克服了传统放样法和坐标放样法的缺点，而且具有观测时间短，精度高、无须通视、现场给出精确坐标等优点，其作业流程如下：

　　(1)线路设计。路线设计在大比例尺带状地形图或在现场定线完成，路线中心线的位置需要标定在实地。首先将线路的起点坐标、方位角、加直线长度及曲线要素输入计算机中，根据里程计算出待放样点的坐标，将待放样点坐标输入到GPS—RTK电子手簿中。

　　(2)设置基准站。RTK定位要求基准站接收机实时地把观测数据及已知数据通过无线电信号传输给流动站接收机，基准站和流动站的观测数据质量、无线电的信号传播质量对GPS—RTK定位结果影响很大，在设置基准站时。基准站与流动站之间距离不能太大，基准站应设置在上空开阔、没有强电磁干扰、多路径误差影响小的控制点上。架设好基准站和天线，打开接收机，进行点校正工作。在有已知转换参数的情况下，直接输入当前坐标系统与WGS——84坐标系统的转换参数，建立坐标转换关系。在不知道转换参数的情况下，直接采用点校正方式建立坐标转换方式。

　　(3)流动站设置。打开接收机，双击“测量”图标，选择“RTK”测量方式。流动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时也接收来自基准站的数据。进行处理获得流动站的三维WGS——84坐标，通过与基准站相同的坐标转换参数将WGS——84坐标转换为相应坐标。

　　(4)中线放样测量。选择“放样”选项，进行放样测量作业。系统软件会自动根据输入到RTK电子手簿中的放样点的坐标，定出放样点的点位。

　　(5)数值采集。当流动站到达放样点后，整平流动站天线，使放样点位置和天线中心位置重合，按“测量”键对该放样点进行数值采集工作。

　　(三)绘制大比例地形图

　　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，绘制成大比例尺地形图。其工作量大速度慢，花费时间长。用实时GPS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。

　　结束语

　　GPS--RTK技术在公路测量中的应用改变了公路测量模式，是公路测量的一项革命性的技术革新，颠覆了传统测量方式。实时动态RTK能实时地得出所在位置的空间三维坐标。这种技术非常适合路线、桥涵测量,它还可以直接进行实地实时放样、中桩测量、边桩测量、点位测量等,在公路市场有着广阔的应用前景。

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