浅析GPS―RTK技术在道路测量中的应用

浅析GPS―RTK技术在道路测量中的应用

苗红1王明明2

1.中博宇图信息科技有限公司河南济源459000

2.济源市北辰电力勘测设计有限公司河南济源459000

摘要：随着我国道路的不断延伸和扩展，GPS-RTK技术在道路测量中的应用成为人们关注的焦点。GPS-RTK是基于GPS之上的创新的实时定位技术，有其不可比拟的优势特点，较好地应用于诸多测量领域，要思考GPS-RTK技术在道路测量中的应用路径。文章主要针对GPS-RTK技术在道路测量工作中的应用进行了全面详细的探讨。

关键词：GPS-RTK；道路测量；应用

一、GPS-RTK技术的由来和发展

RTK（RealTimeKinematic）实时动态测量系统，是集计算机技术、数字通讯技术、无线电技术和GPS测量定位技术为一体的组合系统，是基于实时载波相位差分的实时动态定位技术，是GPS测量技术发展中的一个新突破。RTK定位精度高，可以全天候作业，每个点的误差均为不累积的随机偶然误差；且外业操作简单，只需一人，属于真正的一人操作系统，其平面精度可以达1cm+1ppm，高程精度可以达到2cm+1ppm，完全可以满足道路测量的精度要求。

RTK又可细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流动站，改正流动站接收到的载波相位，流动站再求解坐标，也称准RTK；差分法是将基准站采集到的载波相位，发送给流动站，再由流动站求差解算坐标，又称真正的RTK。

二、GPS-RTK技术应用原理

GPS-RTK技术是以载波相位观测值作为数据依据的全新实时差分GPS技术，包括基准站和流动站等。它采用三点坐标勘测，将接收机安装于基准站的坐标点上，实现实时、连续不间断的观测，通过对数据坐标的移动进行数据测量采集、汇总和分析，再将数据传输到移动站，由移动站进行测量数据的最终定位和确认，获取精准到厘米的观测数据。

三、GPS-RTK技术的优势特点

1、方便快捷。在GPS-RTK技术的应用之下，突破了温度、气候、季节、地形地势各种条件的限制，只须在符合电磁波通视的条件下即可进行测量，具有良好的适应性和抗干扰性，具有传统测量技术无法比拟的优越性，也使测量工作更加方便和快捷，显现出较宽的适用范围。

2、定位精度高。GPS-RTK技术可以具有极高的测量精度，可以精确到厘米级，误差极小，并主要是采用计算机自动绘制和检测操作，无须人工手动作业。在GPS-RTK定位系统的新差分技术应用下，可以完整、及时地传递数据。

3、确保测量成果。GPS-RTK测量技术表现出极高的自动化、集成化水平，可以不受恶劣地形地势的限制和影响，能够应用于多种不同的环境之下，在计算机软件系统的应用下，进行准确的测量、数据的自动传输和处理等，较好地避免人为因素引发的测量误差，确保自动测量的成果。

4、提高工程测量效率。传统的测量方式需要设置多个基准站点，并需要人工搬运测量仪器，对监测点进行反复多次的测量，极大地增加了工程测量的难度。而先进的GPS-RTK技术可以应用于地形复杂的区域，如果测量地点处于开阔地带时，则只须设置两个基准站点，就可以进行4公里区域范围内的测量，节约了测量成本的同时提高了测量效率。

四、GPS-RTK作业模式分析

1、快速静态测量。主要应用于大型桥梁等建筑物的测量，要求每个用户站上的GPS接收机具备静止观测功能，在此前提下，由基准站的接收机将数据修正后发送给用户接收机，利用计算机软件系统进行三维坐标的实时计算和解析，使之符合精度标准，最终获取准确的位置信息。

2、动态测量。移动站在测量前预先对起始点进行短时的静止观测，然后依照预定的采样时间，间隔一段距离实现对基准站的同步观测和测量，并从基准站采集和获取三维坐标数据，对数据进行解析和计算。在这个动态观测的测量过程中，要注重对卫星的持续不间断跟踪和观测。

五、RTK在道路测量工作中的应用

1、用于工程放样测量

首先要针对控制点、坐标转换参数、坐标系等几个方面的求解措施进行确定。从而将放样点自身的坐标、线、桩号等各个方面的参数，直接录入到掌上电脑的RTK手簿之中。之后，再选择一个具有较高地势，并且较为宽敞、无干扰的已知地点，进行基准站架设，要保证在这一地点的基准站能够接收到至少5颗以上的卫星，只有这样才能够保证数据链发射的正常性，当相关测量人员完成了流动站测量工作之后，便可以开始在基准站初始化完成后，进行正式的测量作业。直接从RTK手簿之中对于放样点的纵横坐标测量，同时利用图形化的方式将各个坐标点完全显示出来，并且要保证测量点位所呈现出的精度水平，在本身精度水平与期望值相符合之后，便可以结束放样工作，通过这方面措施呈现出的操作便利性较高。利用RTK的措施，仅仅利用单人的方式便可以展开测量工作，并且工作效率也较高。

2、RTK技术用于定位测量

RTK技术在执行定位工作的过程中，主要有静态定位、动态定位两种模式。并且在两种定位模式相互结合之后，便可以直接在道路测量、施工放样、GIS前端数据采集等方面工作中进行应用。动态定位测量工作实际执行的过程中，一般都需要在某一点之上保持几分钟的静态，从而展开初始化工作，在之后的流动站观测过程中，就可以严格的依据既定的间隔来展开观测工作，并且在这一过程中还可以直接和基准站进行同步观测，如此一来，便可以达到实时采集空间位置的目的。就目前来说，最终的定位精确度实际上已经达到了厘米的级别，也就是说，动态定位模式在道路测量工作中所呈现出的应用前景极为广阔，完全可以针对中桩、横断面、纵断面、地面线、地形图等方面的测量工作进行测量，测量的时间仅仅只需要2-4s左右，并且精度可以控制在±1-3cm左右。同时，在整个测量工作执行的过程中，都无需进行通视，相对于传统的全站仪来说，有着质的提升。

如果说通过解算的结果发现最终的变化已经趋于稳定，那么其测量的精度也就能够完全满足设计需求，可以将这一阶段的观测结束。这类措施一般都是直接应用在控制测量工作之中，例如对控制网的加密，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快速静态测量，可起到事半功倍的效果。

3、RTK用于控制测量

由于RTK测量在20km内点位平面标称精度为±3cm，根据控制测量规范要求Ⅰ级导线点的点位误差为±5cm，从理论上讲RTK测量完全可以满足Ⅰ级以下导线点的技术规范要求。在某工程道路放桩RTK测量中，我们对距离基准站1～6km的一些四等GPS控制点采用一点法进行检核比较，结果表明平面坐标分量最大差值为3.1cm，高程最大差值为4.9cm，完全符合Ⅰ级导线点的规范精度要求。

结语

GPS-RTK技术有其自身独特的应用特点，具有传统测量技术不可比拟的优势，可以将其应用于道路测量领域，实时采集和获取道路点、线、面及坡度的放样数据，达到精确到厘米级的测量精度，极大地提升道路测量的精度和作业效率，较好地满足工程测量技术规范的要求，减少人工测量造成的误差，为社会创造更好的效益。

参考文献

[1]杨志华.RTK技术在道路测量中的应用[J].成功（教育），2013（20）.

[2]秦健鑫，许康，刘佳杰.RTK技术在山区公路测量放样中的应用[J].市政技术，2017（04）