淺析RTK測量在城市測量中的應(yīng)用

仵陽 郝宗澤

（陜西省第一測繪工程院 710054）

淺析RTK測量在城市測量中的應(yīng)用

仵陽 郝宗澤

（陜西省第一測繪工程院 710054）

隨著城市化水平的不斷提高，城市建設(shè)的逐漸發(fā)展，城市測量工作的需求也有了大幅度的提高。以此為背景，傳統(tǒng)的人工的城市總量已經(jīng)越來越不適合城市的發(fā)展形勢，不再適合城市的發(fā)展需要?；诖朔N情況，有賴于相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，應(yīng)用無線傳輸系統(tǒng)和GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的RTK測量系統(tǒng)在城市測量中得到了廣泛的應(yīng)用。本文針對這一技術(shù)的定義、工作原理，工作優(yōu)勢，以及應(yīng)用的領(lǐng)域方面展開討論，認(rèn)為相關(guān)技術(shù)在城市測量當(dāng)中還將具有更好的發(fā)展前景。本文旨在通過有益的辨析，提高該項(xiàng)技術(shù)在城市測量工作當(dāng)中的應(yīng)用程度，推動城市化的不斷進(jìn)步和發(fā)展。

RTK技術(shù)；城市測量；應(yīng)用分析

1 RTK技術(shù)概述

1.1 概念簡述

RTK技術(shù)是結(jié)合了GPS技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的綜合性應(yīng)用工具，它突破了GPS技術(shù)的原有缺陷，用載波相位觀測技術(shù)，根據(jù)實(shí)時(shí)差分GPS測量的相關(guān)技術(shù)來進(jìn)行工程制圖。

RTK技術(shù)運(yùn)行的基本原理如下：首先要在已有的基準(zhǔn)站上設(shè)置GPS接收機(jī)一臺，同時(shí)對所有可知的GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)性的觀測，接著將觀測到的數(shù)據(jù)利用無線電的傳輸設(shè)備實(shí)時(shí)發(fā)送到用戶的觀測站當(dāng)中。GPS接收機(jī)在接收到信號之后，用戶站通過無線電的接收設(shè)備，收到來自基準(zhǔn)站的衛(wèi)星信號。與此同時(shí)，根據(jù)相對定位的原理，用戶站實(shí)時(shí)解算整周模糊度未知數(shù)，并通過計(jì)算顯示出用戶站的三維坐標(biāo)和它的精確程度，通過實(shí)施進(jìn)度計(jì)算所得到的定位結(jié)果，監(jiān)測基站與用戶站觀測成果的質(zhì)量和計(jì)算結(jié)果的收斂情況，并第一時(shí)間判斷結(jié)算成果的成功與否。

縱觀RTK技術(shù)的整個(gè)工作流程可以發(fā)現(xiàn)，這個(gè)過程可以減少在觀測過程當(dāng)中不必要的人工和工具的浪費(fèi)減少，觀測時(shí)間、加大觀測效率。事實(shí)上，整個(gè)系統(tǒng)其實(shí)由以下3個(gè)部分組成，分別是接收設(shè)備、傳輸設(shè)備和軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)是由基準(zhǔn)站的發(fā)射電臺與接收電臺共同組成的，是實(shí)現(xiàn)動態(tài)測量的關(guān)鍵組成部分。由這三部分共同構(gòu)成的RTK測量系統(tǒng)以其測量時(shí)間短觀、測量成本低、數(shù)據(jù)返回快等優(yōu)點(diǎn)，在城市測量中被廣泛的應(yīng)用。

以上僅就RTK技術(shù)的主要工作原理進(jìn)行了簡述，RTK的實(shí)際工作流程兼具復(fù)雜化和規(guī)范化，具體操作流程如圖1。

1.2 RTK技術(shù)的優(yōu)勢

以傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，而且RTK技術(shù)的優(yōu)勢非常明顯，在提高測繪質(zhì)量方面具有重大的意義和作用。

（1）這項(xiàng)技術(shù)能夠讓測量工作的開展更加的方便和靈活。在進(jìn)行礦山地質(zhì)測量工作的時(shí)候，點(diǎn)位間可以不通視而進(jìn)行測量，這樣做極大的提高了測繪工作的效率，減少了投入的人員和精力，縮短了工程時(shí)間。由此可見，技術(shù)的使用，在提高工作的有效性和靈活性方面具有重大的意義。

（2）提高了定位的精度。這項(xiàng)技術(shù)將測量的結(jié)果精確在了厘米級別，很大程度上提高了定位的準(zhǔn)確性，與此同時(shí)，在這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的過程當(dāng)中，所有的觀測點(diǎn)的定位都是獨(dú)立的，彼此之間不會產(chǎn)生干擾，這種獨(dú)立性，避免了錯誤數(shù)字在更大范圍內(nèi)產(chǎn)生傳導(dǎo)性錯誤，大大減少了測量工作的誤差，增加了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖1 工作流程圖

（3）提高工作效率，動態(tài)測量技術(shù)的使用，可以實(shí)現(xiàn)對于觀測點(diǎn)的有效的觀測，無線技術(shù)回傳，讓觀測的時(shí)間大大縮短，時(shí)間的縮短也能夠提高測量的效率。一般而言，5s的時(shí)間就可以完成一座流動站的測量工作，相比于傳統(tǒng)的測量方法，RTK技術(shù)的應(yīng)用極大地縮短了工作時(shí)間，提高了工作效率。

（4）多維度實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)定位。在RTK技術(shù)的應(yīng)用過程當(dāng)中，測量結(jié)果的返回是以三坐標(biāo)的形式呈現(xiàn)的，這種三維坐標(biāo)的形式在提高進(jìn)度的同時(shí)，還可以讓測量的結(jié)果更加的直觀，有助于工程施工人員更加直接的感知測量目標(biāo)的實(shí)際情況。這一技術(shù)的使用可以更加清晰地幫助測繪人員勾勒出測量地點(diǎn)和編輯之間的準(zhǔn)確距離，這一距離的掌握可以更大程度上滿足測繪人員對于目標(biāo)地整體情況的了解和感知。

（5）減少自然條件對于測繪工作的影響。由于該項(xiàng)技術(shù)等應(yīng)用極大地實(shí)現(xiàn)了測繪工作的自動化，在節(jié)省人力和減少自然條件對于測繪工作的影響方面發(fā)揮了非常重大的作用。人工測量往往會受到多種條件的限制，天氣惡劣是影響城市測繪工作的一個(gè)重要原因。但是由于RTK技術(shù)是基于無線電傳輸和GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的，這兩項(xiàng)技術(shù)一般而言并不受天氣狀況的影響，因此這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用可以提高工作效率，減少惡劣天氣對于城市測繪工作的客觀影響。

2 RTK技術(shù)在城市測量中的幾個(gè)應(yīng)用途徑

2.1 了解工程概況

在城市建設(shè)的全過程當(dāng)中，了解工程的進(jìn)度和工程的概況是至關(guān)重要的，這關(guān)系到施工團(tuán)隊(duì)和決策層對于工程整體情況的把握，RTK技術(shù)在了解工程概況方面具有不可比擬的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的施工規(guī)范當(dāng)中，如果工程測繪人員和決策層需要了解工程的整體情況，就需要派遣測量隊(duì)對于工程進(jìn)行實(shí)地測量，這個(gè)過程既消耗了用工成本，同時(shí)也加大了決策的周期，甚至?xí)a(chǎn)生延誤工程的情況。RTK技術(shù)的應(yīng)用可以利用無線傳輸和衛(wèi)星定位的雙系統(tǒng)的協(xié)同合作，讓這個(gè)過程變得簡單，把測繪時(shí)間周期縮到最短。同時(shí)又由于無線傳信息傳遞系統(tǒng)和GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的投入都是一次性的，因此從長久來看，RTK技術(shù)在城市測量當(dāng)中的成本只會越變越小，甚至可以忽略不計(jì)。

要了解整個(gè)工程的概況，僅僅了解一個(gè)粗略的數(shù)字并不是目的，RTK技術(shù)返回的結(jié)果以其強(qiáng)大的精度，在城市工程的測量當(dāng)中正在發(fā)揮著越來越重要的作用。表1是某個(gè)工程當(dāng)中RTK系統(tǒng)返回的一組數(shù)據(jù)。

表1 RTK測量點(diǎn)與全站儀校核點(diǎn)精度統(tǒng)計(jì)表

從表1中我們可以看出，這項(xiàng)技術(shù)所返回的數(shù)據(jù)精度很高，數(shù)據(jù)足夠翔實(shí)，能夠完全適應(yīng)城市建設(shè)精品化的需求。

2.2 進(jìn)行地形圖測量

任何城市都是依托于原有的自然風(fēng)貌而興建起來的，因此在城市建設(shè)的過程當(dāng)中，準(zhǔn)確了解城市的地形地貌，以及各個(gè)地方的地形細(xì)節(jié)特征是非常重要的。RTK技術(shù)的應(yīng)用可以幫助測繪人員準(zhǔn)確及時(shí)快速地知悉城市的地形地質(zhì)特征。以便在今后的城市規(guī)劃設(shè)計(jì)當(dāng)中做好決策，使城市的規(guī)劃更符合城市本身所在地的地貌特征。

城市建設(shè)的測量對于精度的要求非常高，這一方面是由于在城市建設(shè)當(dāng)中，由于商業(yè)地產(chǎn)的引入，城市土地的單價(jià)高，更重要的是，城市屬于人口密集區(qū)，在有限的土地當(dāng)中，對于已有土地的科學(xué)規(guī)劃關(guān)系到城鎮(zhèn)居民生產(chǎn)生活的方方面面，只有通過RTK技術(shù)對于現(xiàn)有的城市土地進(jìn)行準(zhǔn)確的，監(jiān)測和規(guī)劃，才能夠保證土地的利用率保證城市的后續(xù)健康發(fā)展。

以往的人工操作當(dāng)中，不可避免地會受到天氣和探測所在地的地形地貌等原因的影響，尤其是在地形較為復(fù)雜的地區(qū)，例如，我國西部和西南部的山川河流比較多的分布的地區(qū)，很多地方由于主觀和客觀多方面的原因人工不能及時(shí)到達(dá)，即使人工到達(dá)了也會因?yàn)榉N種原因的阻礙，而不能夠?qū)τ诋?dāng)?shù)氐牡匦蔚孛沧鞒鰷?zhǔn)確及時(shí)的測量和判斷，這種延后和缺口會導(dǎo)致最后的決策錯誤，影響后續(xù)的施工乃至于影響城市的建設(shè)和發(fā)展。

2.3 線路中線定線

RTK技術(shù)在市政建設(shè)當(dāng)中可以用于道路規(guī)劃或電力電線的放樣。傳統(tǒng)的測繪工作當(dāng)中對于線路中線的定向工作至少要有兩個(gè)或以上的人組成團(tuán)隊(duì)來完成。今天這項(xiàng)工作至少包含著實(shí)地測量和后期數(shù)據(jù)分析兩項(xiàng)。而一個(gè)人在同一時(shí)間不可能完成這樣的工作，這一方面是由于個(gè)人能力所限，更重要的是時(shí)間上并不允許。但是利用RTK技術(shù)的前提下，一個(gè)人就可以完成上述的工作，因?yàn)檫@個(gè)軟件是綜合利用無線電傳輸系統(tǒng)和GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的，是可以在完成數(shù)據(jù)測量之后，同時(shí)完成相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算的，因此完成線路中線定線這個(gè)工作，只需要工作人員將相關(guān)參數(shù)和具體的要求輸入到電腦之后，操作系統(tǒng)即可以對現(xiàn)場進(jìn)行準(zhǔn)確的測量并將正確的準(zhǔn)確的結(jié)果是從電腦中提取出來。

在具體的操作當(dāng)中，放樣的方法是非常靈活和多樣的，利用這個(gè)系統(tǒng)既可以安裝，也可以按照坐標(biāo)放樣，這些放樣的方式也可以根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行變換，在放樣的過程當(dāng)中，RTK信息測量系統(tǒng)的屏幕上，能夠鮮明指示偏移量和偏移的方位，這些參數(shù)可以幫助技術(shù)員隨時(shí)調(diào)整位置，以便于減少誤差。智能化和快速化是這項(xiàng)技術(shù)的重要優(yōu)勢。線路中線第一線的工作是一個(gè)技術(shù)性很強(qiáng)的工作在以往的工作當(dāng)中需要經(jīng)驗(yàn)，也同樣需要精確的實(shí)地勘察，但是有賴于強(qiáng)大的GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)和無線傳輸系統(tǒng)，同時(shí)依托于該軟件強(qiáng)大的計(jì)算能力和可感能力，在進(jìn)行具體的工程中限定線槽處的時(shí)候，大大減少了時(shí)間成本和前期投入的人力成本。

2.4 用地測量

上面提到，由于城市的人口密度大城市土地的單價(jià)高，對于城市土地的精確測量和規(guī)劃就顯得十分重要，對用地的規(guī)劃，一方面要滿足實(shí)際的用地需求更重要的是要提高，土地的利用率在保證正常城市人群生活舒適和商業(yè)交往的前提之下，要最大限度地突出舒適生活的前提和要求。在勘測城市建設(shè)用地的過程當(dāng)中，RTK技術(shù)可以實(shí)時(shí)測定目標(biāo)地點(diǎn)的坐標(biāo)，以保證規(guī)劃使用的目標(biāo)土地得明確使用界限，同時(shí)計(jì)算準(zhǔn)確的土地面積，以為后期的土地應(yīng)用規(guī)劃做好準(zhǔn)備。在這個(gè)過程當(dāng)中測量的精準(zhǔn)程度，是人們樂于使用RTK技術(shù)的重要前提，表2是RTK在某次測量工作當(dāng)中的具體坐標(biāo)表現(xiàn)。

表2 RTK測量坐標(biāo)

從以表2中可以看出，由于進(jìn)行多點(diǎn)測繪，同時(shí)對于每個(gè)點(diǎn)中所反饋的數(shù)據(jù)具有非常精確的數(shù)字體現(xiàn)，因此相較于人工測繪來說，RTK技術(shù)在城市測量當(dāng)中具有非常明確的優(yōu)勢，準(zhǔn)確性很高，是值得信賴的。

3 總結(jié)

隨著當(dāng)前我國城市化進(jìn)程的迅速加大，城市規(guī)模正在迅速擴(kuò)大，城市人口的增加也為城市的持續(xù)建設(shè)提供了契機(jī)。以此為背景，在城市的具體規(guī)劃和建設(shè)當(dāng)中，城市的測量就顯得十分重要。RTK技術(shù)具有效率高、精度大、反應(yīng)快、智能化等特點(diǎn)，能夠滿足當(dāng)前精品城市建設(shè)過程當(dāng)中對于測繪工作的高標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)要求。推廣RTK測量技術(shù)，對于提高工程測繪的工作效率、加快城市化進(jìn)程，意義十分重大。

[1]周忠謨，易杰軍，周 琪.GPS衛(wèi)星測量原理與應(yīng)用[M].北京：測繪出版社，2014.

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[3]北京市測繪設(shè)計(jì)研究院.《城市測量規(guī)范》（CJJ8-1999）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

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[6]北京市測繪設(shè)計(jì)研究院.城市測量規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

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1004-7344（2016）08-0185-02

2016-2-22