淺析GPS—RTK技術(shù)在道路測量中的應(yīng)用

【摘要】在我國GPS技術(shù)持續(xù)發(fā)展的情況下，該技術(shù)本身已經(jīng)被廣泛的使用到了各個領(lǐng)域之中。GPS技術(shù)在道路測量工作中的應(yīng)用較多，尤其是對于一些高等級道路所涉及到的相關(guān)測量技術(shù)來說，相應(yīng)的測量方法本身受到了革命性的影響，不僅測量精度大幅度提高，測量的效率也得以提升。而在目前，在GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展下，道路測量得到了飛速發(fā)展。本篇文章主要針對GPS-RTK技術(shù)在道路測量工作中的應(yīng)用進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討，以期為道路測量發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】GPS-RTK技術(shù)；道路測量；應(yīng)用

道路工程在建設(shè)之前，需要通過完善的測量工作來對于路線、規(guī)劃等進(jìn)行確定，而GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用，能夠使得測量工作達(dá)到分米、厘米級的精度，并且監(jiān)測范圍及極為廣大。并且隨著GPS-RTK技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，該技術(shù)越發(fā)的成熟。下文主要針對GPS-RTK技術(shù)在道路測量工作中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討。

1.GPS-RTK技術(shù)的由來和發(fā)展

RTK（Real Time Kinematic）實(shí)時動態(tài)測量系統(tǒng)，是集計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)、無線電技術(shù)和GPS測量定位技術(shù)為一體的組合系統(tǒng)，是基于實(shí)時載波相位差分的實(shí)時動態(tài)定位技術(shù)，是GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個新突破。RTK定位精度高，可以全天候作業(yè)，每個點(diǎn)的誤差均為不累積的隨機(jī)偶然誤差。且外業(yè)操作簡單，只需一人，屬于真正的一人操作系統(tǒng)，其平面精度可以達(dá)1cm+1ppm，高程精度可以達(dá)到2cm+1ppm，完全可以滿足道路測量的精度要求。

RTK又可細(xì)分為修正法和差分法。修正法是將基準(zhǔn)站的載波相位修正值發(fā)送給流動站，改正流動站接收到的載波相位，流動站再求解坐標(biāo)，也稱準(zhǔn)RTK；差分法是將基準(zhǔn)站采集到的載波相位，發(fā)送給流動站，再由流動站求差解算坐標(biāo)，又稱真正的RTK。

2.GPS-RTK技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 RTK的設(shè)備組成

RTK測量系統(tǒng)一般由以下三部分組成：GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由基準(zhǔn)站的發(fā)射電臺與流動站的接收電臺組成，是實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)測量的關(guān)鍵設(shè)備。

2.2 GPS的軟件作業(yè)環(huán)境

RTK要求實(shí)時提供移動站指定點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并完成相對應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和投影計算，將GPS所接收的WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成自己所需的當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)或工程坐標(biāo)。此過程都在RTK手簿軟件中完成。

2.3 GPS的測量方法

動態(tài)及差分技術(shù)適合于實(shí)時或后處理測量，快速靜態(tài)技術(shù)適合于后處理測量。

2.3.1實(shí)時動態(tài)測量。實(shí)時動態(tài)測量一般用5個或更多衛(wèi)星到基站和流動站的相位進(jìn)行測量。為了得到厘米級的測量精度，測量前必須初始化。

測量中，若收到的衛(wèi)星數(shù)目少于四顆一下，當(dāng)衛(wèi)星數(shù)升至4顆或以上時，需要重新初始化。

2.3.2靜態(tài)測量。靜態(tài)測量可以用作是最高精度的測量，但其所需時間根據(jù)邊長長短大約要30分鐘至1.5小時。靜態(tài)測量需要經(jīng)過后處理才能得到高精度的數(shù)據(jù)。

靜態(tài)作業(yè)模式主要用于地殼變形觀測、國家大地測量、大壩變形觀測等高精度測量；快速靜態(tài)測量以其高效的作業(yè)效率與厘米級精度廣泛應(yīng)用于一般的工程測量；而RTK系統(tǒng)整套設(shè)備在輕量化、操作簡便性、實(shí)時可靠性、厘米級精度等方面的特點(diǎn)，完全可以滿足數(shù)據(jù)采集和工程放樣的要求。

3.RTK在道路測量工作中的應(yīng)用

3.1用于工程放樣測量

首先要針對控制點(diǎn)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)、坐標(biāo)系等幾個方面的求解措施進(jìn)行確定。從而將放樣點(diǎn)自身的坐標(biāo)、線、樁號等各個方面的參數(shù)，直接錄入到掌上電腦的RTK手簿之中。之后，再選擇一個具有較高地勢，并且較為寬敞、無干擾的已知地點(diǎn)，進(jìn)行基準(zhǔn)站架設(shè)，要保證在這一地點(diǎn)的基準(zhǔn)站能夠接收到至少5顆以上的衛(wèi)星，只有這樣才能夠保證數(shù)據(jù)鏈發(fā)射的正常性，當(dāng)相關(guān)測量人員完成了流動站測量工作之后，便可以開始在基準(zhǔn)站初始化完成后，進(jìn)行正式的測量作業(yè)。直接從RTK手簿之中對于放樣點(diǎn)的縱橫坐標(biāo)測量，同時利用圖形化的方式將各個坐標(biāo)點(diǎn)完全顯示出來，并且要保證測量點(diǎn)位所呈現(xiàn)出的精度水平，在本身精度水平與期望值相符合之后，便可以結(jié)束放樣工作，通過這方面措施呈現(xiàn)出的操作便利性較高，并且也更為只管。利用RTK的措施，僅僅利用單人的方式便可以展開測量工作，并且工作效率也較高。同樣情況下，作業(yè)過程中也并不需要設(shè)置上常規(guī)形式的導(dǎo)線，如此一來，便大幅度的節(jié)省了人力需求，并且在某些路面條件狀況不良的地區(qū)，通過該技術(shù)的應(yīng)用便更加的高效。

3.2 RTK技術(shù)用于定位測量

RTK技術(shù)在執(zhí)行定位工作的過程中，主要有靜態(tài)定位、動態(tài)定位兩種模式。并且在兩種定位模式相互結(jié)合之后，便可以直接在道路測量、施工放樣、GIS前端數(shù)據(jù)采集等方面工作中進(jìn)行應(yīng)用。

（1）動態(tài)定位測量工作實(shí)際執(zhí)行的過程中，一般都需要在某一點(diǎn)之上保持幾分鐘的靜態(tài)，從而展開初始化工作，在之后的流動站觀測過程中，就可以嚴(yán)格的依據(jù)既定的間隔來展開觀測工作，并且在這一過程中還可以直接和基準(zhǔn)站進(jìn)行同步觀測，如此一來，便可以達(dá)到實(shí)時采集空間位置的目的。就目前來說，最終的定位精確度實(shí)際上已經(jīng)達(dá)到了厘米的級別。也就是說，動態(tài)定位模式在道路測量工作中所呈現(xiàn)出的應(yīng)用前景極為廣闊。完全可以針對中樁、橫斷面、縱斷面、地面線、地形圖等方面的測量工作進(jìn)行測量，測量的時間僅僅只需要2-4s左右，并且精度可以控制在±1-3cm左右。同時，在整個測量工作執(zhí)行的過程中，都無需進(jìn)行通視，相對于傳統(tǒng)的全站儀來說，有著質(zhì)的提升。

（2）在執(zhí)行觀測工作的過程中，GPS接收機(jī)可以同時接收來自衛(wèi)星和基準(zhǔn)站的相關(guān)信息，并且能夠?qū)τ谀承┲袘粽?、整周未知?shù)等進(jìn)行實(shí)時的三維坐標(biāo)解算。如果說通過解算的結(jié)果發(fā)現(xiàn)最終的變化已經(jīng)趨于穩(wěn)定，那么其測量的精度也就能夠完全滿足設(shè)計需求，可以將這一階段的觀測結(jié)束。這類措施一般都是直接應(yīng)用在控制測量工作之中，例如對控制網(wǎng)的加密；若采用常規(guī)測量方法（如全站儀測量），受客觀因素影響較大，在自然條件比較惡劣的地區(qū)實(shí)施比較困難，而采用RTK快速靜態(tài)測量，可起到事半功倍的效果。

3.3 RTK用于控制測量

由于RTK測量在20km內(nèi)點(diǎn)位平面標(biāo)稱精度為±3cm，根據(jù)控制測量規(guī)范要求Ⅰ級導(dǎo)線點(diǎn)的點(diǎn)位誤差為±5cm，從理論上講RTK測量完全可以滿足Ⅰ級以下導(dǎo)線點(diǎn)的技術(shù)規(guī)范要求。在某工程道路放樁RTK測量中，我們對距離基準(zhǔn)站1～6km的一些四等GPS控制點(diǎn)采用一點(diǎn)法進(jìn)行檢核比較，結(jié)果表明平面坐標(biāo)分量最大差值為3.1cm，高程最大差值為4.9cm，完全符合Ⅰ級導(dǎo)線點(diǎn)的規(guī)范精度要求。

4、結(jié)語

綜上所述，在道路測量工作中，GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用是測量工作的精度、效率大幅度的提升，這直接推動了整個道路工程的建設(shè)發(fā)展。但在實(shí)際使用的過程中，需要對于其中所存在的相關(guān)細(xì)節(jié)和操作規(guī)范，引起足夠的重視，防止由于操作失誤而導(dǎo)致參數(shù)誤差大的情況出現(xiàn)。GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用，對于測量體系的發(fā)展同樣做出了巨大的貢獻(xiàn)。

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