GPS RTK的發(fā)展及其在公路測量中的應(yīng)用

林常青

摘要：全球定位GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有著連續(xù)性、全球性、實時性的特征，能夠為用戶提供精確的定位坐標，GPS測量有著高效率與高精度的特征，已經(jīng)在控制測量領(lǐng)域之中得到了一定的應(yīng)用，在數(shù)據(jù)處理技術(shù)與GPS接收機性能的發(fā)展之下，其應(yīng)用領(lǐng)域也得到了不斷的擴展，目前，GPS RTK已經(jīng)能夠在公路測量中完成多種測量工作，本文主要分析GPS RTK技術(shù)的原理、發(fā)展及其在公路測量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS RTK 發(fā)展 公路測量 應(yīng)用

全球定位GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有著連續(xù)性、全球性、實時性的特征，能夠為用戶提供精確的定位坐標，目前，已經(jīng)成為常規(guī)測量中地位測量的主要方式。在國民經(jīng)濟水平的發(fā)展，我國的公路建設(shè)事業(yè)進行地如火如荼，取得了良好的成就，而公路建設(shè)對于勘測設(shè)計也提出了更高的要求，為了適應(yīng)公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，就需要建立一種集齊勘測、設(shè)計、施工與管理于一體的數(shù)據(jù)鏈。就現(xiàn)階段來看，在公路勘測事業(yè)中，全站儀等先進儀器已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是由于天氣等因素的限制，該種測量方式并不理想。而使用GPS靜態(tài)法建立沿線總體控制策略，就能夠很好地解決常規(guī)測量法中存在的種種問題，實質(zhì)上，公路測量技術(shù)的潛力主要蘊含于RTK技術(shù)，下面就針對GPS RTK的發(fā)展及其在公路測量中的應(yīng)用進行深入的分析。

1 GPS RTK技術(shù)的原理分析

RTK定位技術(shù)是由載波相位觀測值為依據(jù)的實時差分GPS技術(shù)，整個系統(tǒng)主要包括流動站與基準站，基準站安裝于已知點中，能夠?qū)PS衛(wèi)星實現(xiàn)連續(xù)的觀測，并將采集數(shù)據(jù)發(fā)射出去，而流動站在觀測的同時能夠接收基準站發(fā)射的信號，再使用OTF技術(shù)求解出整周模糊度，并分析出流動站位置。這樣，用戶就能夠根據(jù)監(jiān)測點基線結(jié)算結(jié)果與數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量確定好觀測時間，工作效率即可得到有效的提升。

2 GPS RTK技術(shù)特點分析

2.1 GPS RTK作業(yè)需要滿足的硬件條件

GPS RTK作業(yè)的硬件配置需要包括電源設(shè)備、數(shù)據(jù)鏈以及能夠用于RTK的GPS接收機。

2.2 GPS RTK作業(yè)需要滿足的軟件條件

GPS RTK需要實時提供出三維定位成果，還需要完成投影計算以及坐標變換工作，要滿足以上的需求，必須有相應(yīng)軟件系統(tǒng)的支持，與此同時，該種軟件也應(yīng)該支持原有的作業(yè)模式，此外，這一軟件還應(yīng)該具備開放性，能夠滿足用戶的升級需求與數(shù)據(jù)共享。

2.3 調(diào)制解調(diào)器

地面測量的過程中，其通訊工作會受到地形、天氣、地物等因素的影響，要滿足測量需求，就需要應(yīng)用信號轉(zhuǎn)播技術(shù)，將數(shù)據(jù)通信設(shè)備合并成為網(wǎng)絡(luò)，因此，調(diào)制解調(diào)器也是 GPS RTK作業(yè)工作時不可或缺的組成部分。

2.4 GPS RTK技術(shù)的數(shù)據(jù)處理方式

2.4.1 整周未知數(shù)搜索技術(shù)

RTK數(shù)據(jù)處理需要在實時狀態(tài)的控制器之中進行，其處理原理就是最小二乘原理序貫遞進法，使用該種方法能夠精確地得出歷史觀測值，其工作的關(guān)鍵就是觀測初始整周未知數(shù)，一般情況下，常用的搜索方式包括整周未知數(shù)快速逼近法，模糊度函數(shù)法與消去法，考慮到整周未知數(shù)快速逼近法能夠自動追加觀測值來驗證檢驗的可靠性，因此，其應(yīng)用范圍也更加地廣泛。

2.4.2 坐標變換法

在確定好整周未知數(shù)之后，系統(tǒng)就能夠根據(jù)觀測方程給出基線向量的解，再利用坐標變換法就可以求得所需數(shù)值。

3 GPS RTK在公路測量工作中的應(yīng)用分析

GPS測量有著高效率與高精度的特征，已經(jīng)在控制測量領(lǐng)域之中得到了一定的應(yīng)用，在數(shù)據(jù)處理技術(shù)與GPS接收機性能的發(fā)展之下，其應(yīng)用領(lǐng)域也得到了不斷的擴展，目前，GPS RTK已經(jīng)能夠在公路測量中完成多種測量工作，其應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

3.1 利用GPS RTK繪制大比例尺地形圖

目前，我國的高等級公路選線多在大比例尺帶狀地形圖中進行，如果使用傳統(tǒng)的測量方式，就需要先建立好控制網(wǎng)，再進行測量，測量完成后，將數(shù)據(jù)匯總制作成為大比例尺地形圖，這種測量方式不僅會消耗大量的人力、物力與財力，花費的時間也較長。而利用GPS RTK進行測量，只要在沿線碎部點中停留很短的時間就能夠獲取到每個點的坐標，通過對坐標點屬性信息與特征編碼的分析就可以獲取到數(shù)據(jù)，最后，只要利于繪圖軟件即可繪制出精度理想的大比例尺地形圖。與傳統(tǒng)的測量方式，該種方式能夠有效提升采集速度與繪制精度，節(jié)約大量的人力、物力與財力，因此，已經(jīng)在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。

3.2 GPS RTK在工程控制測量中的應(yīng)用

工程測量方式包括動態(tài)測量與靜態(tài)測量兩種方式，一般情況下，隧道、特大橋、互通式立交的測量應(yīng)該使用靜態(tài)測量，而一般公路工程的測量則可以使用GPS RTK動態(tài)測量，采用該種測量方式能夠有效提升測量的準確度，只要達到要求點，就能夠停止觀測，點與點也不需要進行通試，因此，測量效率可以得到大幅的提升。

3.3 GPS RTK在公路中線測設(shè)中的應(yīng)用

在大比例尺帶狀地形圖定線完成后，就需要標出公路中線，應(yīng)用GPS RTK技術(shù)，只要在中線樁點坐標輸入系統(tǒng)中就會顯示出放樣點位，在這一過程中，每一個點的測量都具有獨立性的特征，這便可以減小誤差的發(fā)生。

3.4 GPS RTK在公路縱斷面與橫斷面測量中的應(yīng)用

在確定好中線之后，利用樁點坐標與繪圖軟件就能夠繪制出各個樁點與路線縱斷面橫斷面，由于所有數(shù)據(jù)均是實時采集而來，因此，不需要進行二次測量即可完成。如果要進行現(xiàn)場測量，也可以利用GPS RTK技術(shù)，與傳統(tǒng)測量方法相比而言，GPS RTK測量方式在實用性、精度與經(jīng)濟性方面均十分理想。

3.5 GPS RTK在施工測量中的應(yīng)用

GPS RTK系統(tǒng)中不僅有理想的硬件，也有豐富的軟件，將其應(yīng)用在施工測量中能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計、測設(shè)、施工的一體化。幾乎所有的道路設(shè)計軟件都能夠計算出工程的幾何點坐標，并定義好相應(yīng)的高程基準值與平面基準值，這些信息均可以儲存于記憶卡中。在野外測量時，只要根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)即可完成樁位的標定與測設(shè)，此外，在施工過程中，利用GPS RTK也能夠方便地測量出點、線、面與坡度值，精度十分理想。

3.6 GPS RTK在機械化施工作業(yè)指揮系統(tǒng)中的應(yīng)用

近年來，在微電子技術(shù)的發(fā)展之下，GPS RTK接收機的性能也得到了迅速的發(fā)展，新型GPS RTK接收機也發(fā)展成熟，這種接收機定位時間延遲在0.03s之內(nèi)，將其作為參考站就可以滿足用戶的不同需求，也能夠為用戶提供多項、多路信息服務(wù)。將其作為流動站，不需要進行人工干預(yù)就能夠?qū)φ芪粗獢?shù)進行解算，解算時間不會超過1min。如果技術(shù)發(fā)展成熟，在未來階段下，只要在施工機械中安裝定位系統(tǒng)，在輸入設(shè)計資料后，GPS RTK就能夠引導(dǎo)機械進行施工，中間的輔助工作均可省略。

4 結(jié)語

總而言之，將GPS作業(yè)模式與RTK技術(shù)相結(jié)合能夠有效提升工作效率與工作可靠性，將GPS RTK技術(shù)應(yīng)用在公路測量工作中不僅能夠有效提升測量精度與施工速度，也令公路全自動施工變成可能。目前，GPS RTK已經(jīng)在公路測量中得到了一定范圍的應(yīng)用，取得了良好的成果，也有著十分廣闊的應(yīng)用前景，相信在不久的將來，GPS RTK定可以在公路測量中得到更加深入的應(yīng)用。

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