道路測量中RTK技術(shù)的應(yīng)用與實現(xiàn)

摘 要：公路道路測量精度問題一直是困擾我國道路工程施工的重要因素，傳統(tǒng)測量技術(shù)無法實現(xiàn)實時測量，造成道路測量誤差較大，嚴重影響了后續(xù)道路建設(shè)工作。RTK技術(shù)的應(yīng)用有效地彌補了此方面不足，其厘米級精度完全能夠滿足當前我國公路測量所需，在我國道路測量工作中得到了廣泛應(yīng)用。為了進一步探究RTK技術(shù)在道路測量中的應(yīng)用價值，本次研究針對RTK技術(shù)應(yīng)用與實現(xiàn)展開了深入研究。

關(guān)鍵詞：公路道路；測量精度；RTK技術(shù)；實時測量；厘米級

目前在我國公路道路施工中，RTK技術(shù)由于具有厘米級測量精度及實時測量效率而被廣泛應(yīng)用在了道路工程施工準備階段，對整體工程建設(shè)起到了重要的推動作用。為了能夠詳細了解RTK技術(shù)在道路測量中的運行原理，下文對其應(yīng)用與實現(xiàn)進行詳細分析并對其未來發(fā)展趨勢做出了展望，以此來為RTK技術(shù)進一步完善改進提供借鑒參考。

1 RTK技術(shù)概述

1.1 RTK技術(shù)概念

RTK（Real Time Kinematic）實時動態(tài)測量系統(tǒng)，是一種將計算機技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)、無線電技術(shù)及測量定位技術(shù)融為一體的高效測量組合系統(tǒng)。

1.2 RTK系統(tǒng)設(shè)計要求

1.2.1 硬件要求。RTK技術(shù)對硬件設(shè)備的要求相對較高。根據(jù)當前我國不同地區(qū)道路測量工作中RTK技術(shù)硬件配置標準分析后，文章得出了RTK技術(shù)對硬件配置的最低要求為：可用于裝配的無線電信號接收裝置、相應(yīng)的數(shù)據(jù)鏈、供電設(shè)備。為了實現(xiàn)實時測量及數(shù)據(jù)傳輸，還需要配備無線數(shù)字通信系統(tǒng)。關(guān)于無線數(shù)字通訊系統(tǒng)，文章在總結(jié)了測量工作中所出現(xiàn)問題后，認為，該無線數(shù)字通訊系統(tǒng)應(yīng)當滿足以下兩個條件：（1）信號抗干擾能力強。由于道路測量工作環(huán)境較差，受到各種自然因素，如：大霧、風沙、高山等阻擋，信號穩(wěn)定性容易受到影響，繼而干擾RTK技術(shù)應(yīng)用。因此，無線數(shù)字通訊系統(tǒng)必須要具有較強的信號抗干擾能力。（2）數(shù)據(jù)傳輸通道暢通。數(shù)據(jù)傳輸使用的通訊信道不應(yīng)該與其他系統(tǒng)功用相混淆，以避免不同信道信息傳輸過程中相互干擾。因此，在道路測量工作中必須要保證通訊信道的暢通。

1.2.2 軟件要求。RTK技術(shù)在道路測量工作中需要不間斷的接收實時流動站提供的三維坐標定位結(jié)果并將其進行快速轉(zhuǎn)換，以實現(xiàn)測量結(jié)果實時呈現(xiàn)的目的。因此，RTK技術(shù)在實際應(yīng)用過程中需要具備更加優(yōu)異的軟件系統(tǒng)來支持整個技術(shù)應(yīng)用過程。隨著科學(xué)技術(shù)及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展，電子設(shè)備更新?lián)Q代周期明顯縮短，在軟件系統(tǒng)應(yīng)用中也需要預(yù)留出相應(yīng)二次開發(fā)或軟件升級空間，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)能夠緊隨時代發(fā)展，做到快速更新。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理。RTK技術(shù)數(shù)據(jù)處理問題不僅是困擾我國道路測量工作的難題，在世界的范圍內(nèi)也是一個控制器保持實時狀態(tài)的未知技術(shù)難題。在深入研究之后，文章得出了RTK技術(shù)數(shù)據(jù)處理核心問題之所在——整周未知數(shù)的求解工作[2]。在道路測量工作中，為了能夠?qū)κ占臄?shù)據(jù)進行仔細分析鑒別，RTK技術(shù)數(shù)據(jù)處理通常都會對整個圓周進行實施搜索。此過程中將會使用模糊函數(shù)法、優(yōu)化分解法這兩個實際工作中最常被用到的數(shù)據(jù)搜索方法來對未知數(shù)據(jù)進行搜索。

2 道路測量中RTK技術(shù)的應(yīng)用與實現(xiàn)分析

2.1 工程放樣測量應(yīng)用與實現(xiàn)

工程放樣是進行實地測量的首要步驟，也是當前測量重點所在。由于放樣位置與工程整體質(zhì)量有著直接的關(guān)聯(lián)性，因此在放樣控制點、坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)及坐標系等幾方面求解措施就顯得尤為重要。首先道路測量人員需要將放樣點自身的坐標、線、各個樁號等信息參數(shù)錄入到掌上電腦的RTK技術(shù)資料庫中。之后另選擇一個相對地勢較高、附近空曠、受建筑物及自然因素影響較小的已知地點來進行基準站架設(shè)工作。在架設(shè)過程中需要保證無線數(shù)字通信系統(tǒng)能夠同時接收到至少5顆以上的衛(wèi)星信號，以此來保證RTK技術(shù)數(shù)據(jù)鏈運轉(zhuǎn)的正常與高效性。在相關(guān)測量人員已經(jīng)完成了流動站測量工作之后，便可以啟動運行RTK系統(tǒng)，當程序初始化完成之后即可以開展道路測量數(shù)據(jù)分析工作。從RTK技術(shù)資料庫中提取出事先存儲的預(yù)置坐標等資料，利用圖形化方式將各個坐標點進行連接架構(gòu)，使之完全顯示在操作者面前。在圖形展現(xiàn)過程中需要不斷對測量點位所呈現(xiàn)出的精度水平進行調(diào)整，當測量精度與道路測量預(yù)期值相一致時，即可以結(jié)束放樣測量工作。在此過程中單人即可完成所有的放樣點位設(shè)置、數(shù)據(jù)傳輸、運算處理、圖形架構(gòu)等一系列工作，節(jié)約了工程測量過程中人力、物力資源投入，為工程施工提供了更為直觀的數(shù)據(jù)。RTK技術(shù)尤為適用地形復(fù)雜的地區(qū)道路測量工作中，能夠顯著提高測量工作效率，是當前道路測量必不可少的測量手段。

2.2 定位測量應(yīng)用與實現(xiàn)

2.2.1 動態(tài)定位測量。動態(tài)定位測量是整個道路測量數(shù)據(jù)全面性、具體性的重要保障，在實際工作執(zhí)行過程中一般需要測量者在某個放樣控制點位保持靜態(tài)幾分鐘時間，以避免系統(tǒng)初始化所導(dǎo)致的采樣數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象發(fā)生。當整個RTK系統(tǒng)正常啟動后，動態(tài)定位測量工作即可以按照事先預(yù)定的時間間隔及點位測量順序來開展觀測工作。測量過程中每個動態(tài)測量點位數(shù)據(jù)信息可以通過便攜設(shè)備及時傳輸至系統(tǒng)終端進行綜合匯總，并依據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)先設(shè)計的運算模型來分析數(shù)據(jù)是否符合本次測量工作要求。如果測量人員測量收集的數(shù)據(jù)信息與實際測量工作存在較大偏差，則系統(tǒng)自動向現(xiàn)場測量人員發(fā)出警示，及時告知測量數(shù)據(jù)是在哪個環(huán)節(jié)、哪組數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，以方便及時糾正，確保整個測量工作能夠收獲真實準確的實地數(shù)據(jù)。由于RTK技術(shù)配備了無線數(shù)字通信系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)信息實時傳輸及共享，基準站也能夠得到即時信息，實現(xiàn)了設(shè)備間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換一致性[3]。

2.2.2 三維坐標解算。RTK技術(shù)所配備的無線電信號接收裝置能夠同時接收來自于衛(wèi)星傳輸與基準站共享的相關(guān)信息，并且能夠利用自身數(shù)據(jù)處理程序進行三維坐標解算。目前三維坐標解算方法主要有：基于泰勒級數(shù)展開方法和基于羅德里格矩陣方法兩種，RTK技術(shù)在綜合驗證了兩種結(jié)算方法利弊后使用了基于羅德里格矩陣方法，在大角度測量坐標轉(zhuǎn)換中更能得出精確結(jié)果。當所得出的解算結(jié)果并無明顯變化，相關(guān)數(shù)值趨于一個穩(wěn)定值后，即為道路測量的最終精度值。相較于傳統(tǒng)測量方法，RTK技術(shù)受到外界客觀因素影響明顯較低，能夠確保道路測量所得到的數(shù)值符合實際，起到了事半功倍的作用[4]。

2.2.3 控制測量應(yīng)用與實現(xiàn)。根據(jù)我國頒布實施的控制測量規(guī)范內(nèi)容之規(guī)定，Ⅰ級導(dǎo)線點點位誤差>±5cm，而實際道路測量工作中RTK技術(shù)20km以內(nèi)控制點位測量的平面精度誤差為±3cm，無論是從理論上還是實踐研究上RTK技術(shù)均能夠滿足道路測量Ⅰ級以下導(dǎo)線點的測量精度要求[5]。

3 RTK技術(shù)展望

隨著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的逐步完善，在衛(wèi)星定位領(lǐng)域我國已經(jīng)具有了與GPS導(dǎo)航系統(tǒng)一較高下的實力，其測控精度已經(jīng)逐漸接近GPS衛(wèi)星定位精度，但是使用價格卻明顯低于GPS。將北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用在RTK技術(shù)中，不僅能夠為道路測量工作提供更多便利，也可以降低不必要成本支出，提高工作效率，發(fā)展前景極其廣闊。RTK技術(shù)+北斗導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用與實現(xiàn)將會在我國道路測量工作中發(fā)揮更加顯著的推動作用。

4 結(jié)束語

綜上所述，RTK技術(shù)應(yīng)用到公路道路測量工作中，能夠顯著提高測量精度，且具有全天候作業(yè)的能力，直接推動了我國道路工程建設(shè)工作發(fā)展進程，具有重要的應(yīng)用價值。但是在實際測量工作中也需要注意細節(jié)的處理，避免操作失誤所帶來的定位誤差超過規(guī)范要求，從而影響道路工程施工，以為測量體系發(fā)展做出更大的貢獻。

參考文獻

[1]楊志華.RTK技術(shù)在道路測量中的應(yīng)用[J].成功（教育），2013（12）.

[2]司巖.淺析GPS-RTK技術(shù)在道路測量中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2014（12）.

[3]張京禮，李華.GPS-RTK技術(shù)在道路測量中的應(yīng)用[J].交通科技與經(jīng)濟，2010（12）.

作者簡介：張占全（1983-），男，滄州雙盛公路工程咨詢有限公司，主要從事公路與橋梁設(shè)計工作，本科學(xué)歷，土木工程（道路與橋梁方向）專業(yè)。