淺談RTK技術(shù)在城市綠道工程中的應(yīng)用

趙瑞華

（晉城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院勘察測(cè)繪分院，山西晉城048000）

淺談RTK技術(shù)在城市綠道工程中的應(yīng)用

趙瑞華

（晉城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院勘察測(cè)繪分院，山西晉城048000）

隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，GPS技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用到了各行各業(yè)中。其中GPS技術(shù)里的RTK測(cè)量技術(shù)在城市綠道工程中具有重要的作用。主要介紹了RTK的測(cè)量原理及優(yōu)缺點(diǎn)，并且結(jié)合具體的實(shí)例對(duì)RTK應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要地分析。

單基站RTK；網(wǎng)絡(luò)RTK；全站儀；綠道工程

引言

據(jù)觀察，RTK技術(shù)隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展日漸成熟，并且憑借其測(cè)量技術(shù)具有的較高精確度、實(shí)時(shí)性及高效性，目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了城市工程測(cè)量、土地測(cè)量以及航空攝影測(cè)量等方面，為工程測(cè)量提供了很大的便利。

1 RTK測(cè)量的原理

1.1 RTK測(cè)量的方法

RTK測(cè)量可采用單基站RTK和網(wǎng)絡(luò)RTK兩種方法進(jìn)行，其中單基站RTK測(cè)量主要是通過(guò)一個(gè)基準(zhǔn)站，依靠電臺(tái)對(duì)基準(zhǔn)站發(fā)布的載波相位差進(jìn)行接收，并進(jìn)行RTK測(cè)量對(duì)參數(shù)進(jìn)行改正；網(wǎng)絡(luò)RTK指在指定的域內(nèi)進(jìn)行多個(gè)基準(zhǔn)站的建立，要對(duì)建立的區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋，還要進(jìn)行連續(xù)跟蹤觀測(cè)，依靠對(duì)這些站點(diǎn)構(gòu)成衛(wèi)星定位觀測(cè)值的網(wǎng)絡(luò)解算，可以更好地對(duì)覆蓋該地區(qū)和某時(shí)間段的RTK改正參數(shù)進(jìn)行獲取，使其能夠在這個(gè)區(qū)域內(nèi)RTK用戶(hù)進(jìn)行適用并實(shí)時(shí)地改正RTK的定位技術(shù)[1]。

1.2 RTK系統(tǒng)組成

1）單基站RTK由1個(gè)基準(zhǔn)站、1部電臺(tái)和N（N≥1）個(gè)移動(dòng)站構(gòu)成。

2）網(wǎng)絡(luò)RTK由控制中心、固定站和用戶(hù)部分這三部分組成。

1.2.1 控制中心

在整個(gè)系統(tǒng)中控制中心作為系統(tǒng)的核心，也就是所說(shuō)的數(shù)據(jù)處理中心，它依靠通訊線以及所有的固定參考站通訊以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(GSM,CDMA,GPRS)與移動(dòng)用戶(hù)通訊。計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行控制，因此控制中心里面的GPS-NET軟件即是數(shù)據(jù)處理軟件，也是系統(tǒng)管理軟件[2]。

1.2.2 固定站

固定參考站的構(gòu)成原理就是將固定的GPS接收系統(tǒng)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分布的建立，這樣就使得它具有無(wú)數(shù)個(gè)站，至少在3個(gè)站與站之間的間距能夠有70 km。這樣使固定站與控制之間一定要有通訊線相連，進(jìn)而保證數(shù)據(jù)能夠及時(shí)地傳達(dá)到控制中心。

1.2.3 用戶(hù)部分

在用戶(hù)的接收機(jī)上增加無(wú)線通訊的調(diào)制解調(diào)器就是用戶(hù)部分。接收機(jī)是依靠無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將自己開(kāi)始的位置及時(shí)反饋給控制中心，并且能夠與接收中心的差分信號(hào)產(chǎn)生厘米級(jí)的位置信息。

1.3 RTK衛(wèi)星的狀態(tài)

RTK衛(wèi)星的狀態(tài)應(yīng)符合表1規(guī)定。

表1 RTK衛(wèi)星的狀態(tài)

2 RTK測(cè)量的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 RTK測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)

1）測(cè)站之間無(wú)需通視。傳統(tǒng)測(cè)量需要測(cè)站之間互相通視，而RTK測(cè)量無(wú)需通視。

2）全天候作業(yè)。傳統(tǒng)測(cè)量只能在白天空氣可見(jiàn)度良好的條件下正常作業(yè)，昏暗條件下作業(yè)距離短。但是RTK測(cè)量不受天氣狀況的影響，夜間、雨天、霧天都可以作業(yè)。

3）作業(yè)效率高。一般情況下，傳統(tǒng)測(cè)量最多能觀測(cè)500m左右的范圍，而RTK測(cè)量至少能測(cè)量1 km以上的有效范圍。

4）定位精度高。在RTK的基本工作條件得到滿足的情況下，在一定的工作范圍內(nèi)（一般5 km），RTK的平面精度和高程精度就能夠達(dá)到厘米級(jí)別。

5）自動(dòng)化程度高。RTK配合手持手薄，可以利用內(nèi)置的專(zhuān)業(yè)軟件實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能。

2.2 RTK測(cè)量的缺點(diǎn)

1）受衛(wèi)星狀況限制?？臻g衛(wèi)星具有一定的盲區(qū)，衛(wèi)星幾何圖形結(jié)構(gòu)處于盲區(qū)的時(shí)候強(qiáng)度比較低，RTK進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候很難對(duì)固定解得到。并且因?yàn)樾盘?hào)的強(qiáng)度比較弱，地方受到空遮擋比較的嚴(yán)重，所以常常RTK無(wú)法正常的使用[3]。

2）受電離層影響。在白天進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，中午電離層干擾大，并且共用衛(wèi)星數(shù)比較少，所以開(kāi)始的時(shí)間長(zhǎng)，還有可能不能進(jìn)行初始化，造成無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。

3）受數(shù)據(jù)鏈信號(hào)傳輸距離影響。數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)信號(hào)在進(jìn)行傳輸過(guò)程中很容易受到來(lái)自外界環(huán)境的影響，比如山體、建筑物和各種高頻信號(hào)源都會(huì)造成干擾，在傳輸過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的衰減，會(huì)對(duì)作業(yè)精度和作業(yè)半徑造成影響。

4）受對(duì)空通視環(huán)境影響。在山區(qū)、林區(qū)、城鎮(zhèn)密樓區(qū)等地作業(yè)時(shí)，RTK衛(wèi)星會(huì)遭到信號(hào)受阻的次數(shù)比較的多，信號(hào)強(qiáng)度比較弱，衛(wèi)星空間結(jié)構(gòu)比較差，容易導(dǎo)致失鎖，正常作業(yè)會(huì)受到影響。

5）受高程異常影響。RTK作業(yè)模式對(duì)高程的轉(zhuǎn)換要求一定要精確，但我國(guó)現(xiàn)有的高程異常分布圖在山區(qū)，存在較大誤差，精度也不均勻，影響RTK的高程測(cè)量精度。

從上面的優(yōu)缺點(diǎn)分析中可知，RTK有著不可比擬的作業(yè)優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際作業(yè)中，考慮測(cè)區(qū)地形地勢(shì)條件、電臺(tái)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，要因地制宜地采用單基站RTK、網(wǎng)絡(luò)RTK和全站儀作業(yè)，從而高效地完成工作，下面結(jié)合工作實(shí)例進(jìn)行分析。

3 具體實(shí)例分析

因受委托我單位2014年4月底開(kāi)始對(duì)晉城市白馬寺至東四義城市綠道工程進(jìn)行了1：1 000帶狀地形圖測(cè)量，線路長(zhǎng)度20 km，寬度50～100m，測(cè)量面積1.7m2。綠道線路起點(diǎn)白馬寺游樂(lè)場(chǎng)，途經(jīng)玉苑村北、牛山北、二仙掌、柏楊溝、山耳東、一級(jí)路西四義大橋，終點(diǎn)東四義公園，測(cè)區(qū)有高山灌木林，有林地、溝壑、田野、建筑區(qū)[4]。

在進(jìn)行測(cè)量工作的時(shí)候，我們一共投入了6名工作人員，其中1名國(guó)家注冊(cè)測(cè)繪師，5名技術(shù)人員，并且設(shè)立了3個(gè)作業(yè)小組。儀器配置如表2。

表2 儀器配置表

作業(yè)過(guò)程如下：

1）我們用網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量了測(cè)區(qū)附近伊侯山、C003、C004、C009等10個(gè)控制點(diǎn)并進(jìn)行了平面與高程參數(shù)的轉(zhuǎn)換計(jì)算，平面殘差最大0.032 1 m，高程殘差最大0.027 5m，檢核C004和IV111的坐標(biāo)，差值均小于5 cm，符合規(guī)范要求，成果可靠，作為測(cè)區(qū)起算成果。

2）根據(jù)前期選線踏勘情況，分三個(gè)小組用網(wǎng)絡(luò)RTK進(jìn)行了測(cè)量，2014年5月11日上午，各小組用手簿登陸了山西CORS網(wǎng)絡(luò)，儀器狀態(tài)正常。第一小組進(jìn)入到二仙掌村建筑區(qū)測(cè)量時(shí)反映，網(wǎng)絡(luò)RTK信號(hào)不穩(wěn)定，實(shí)時(shí)測(cè)量工作進(jìn)展緩慢，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)狀況，建筑密度大，且建筑多為二層磚房，衛(wèi)星高度截至角大于15°的衛(wèi)星數(shù)為4個(gè)，同時(shí)PDOP為7.2，不滿足RTK測(cè)量的衛(wèi)星狀態(tài)要求，結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)及時(shí)采用了全站儀假定測(cè)量；第二小組在進(jìn)入二仙掌東邊的山溝測(cè)量時(shí)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有信號(hào)，網(wǎng)絡(luò)RTK一直處于單點(diǎn)狀態(tài)，及時(shí)采用了單基站RTK進(jìn)行測(cè)量；第三小組正常測(cè)量白馬寺游樂(lè)場(chǎng)北邊的現(xiàn)狀道路，下午第三小組開(kāi)始作業(yè)后，網(wǎng)絡(luò)RTK一直顯示浮動(dòng)解，無(wú)法正常工作，通過(guò)手簿查詢(xún)基準(zhǔn)站信息，距離最近基站60 km，在網(wǎng)絡(luò)RTK正常作業(yè)下，基準(zhǔn)站一般提示在移動(dòng)站周?chē)鷰资椎桨倜追秶鷥?nèi)，當(dāng)時(shí)判斷CORS站網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)問(wèn)題，在工作QQ群咨詢(xún)CORS中心領(lǐng)導(dǎo)什么情況，后來(lái)確認(rèn)周?chē)鶞?zhǔn)站檢修，當(dāng)天暫時(shí)停止服務(wù)，于是馬上連接4 km外的另一臺(tái)單基站，采用單基站模式進(jìn)行測(cè)量。在項(xiàng)目整個(gè)過(guò)程中作業(yè)組盡心盡力，利用適合工程與現(xiàn)實(shí)狀況的作業(yè)模式分別完成了自己的綠道線路測(cè)量任務(wù)[5-6]。

4 結(jié)語(yǔ)

RTK技術(shù)對(duì)城市綠道的測(cè)量起到了很大的幫助作用，它比傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器更省時(shí)，為測(cè)量工作人員減小了測(cè)量難度，使測(cè)量的各項(xiàng)指標(biāo)都能夠達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，但有時(shí)在很大程度上也需要傳統(tǒng)儀器全站儀的配合使用。本文通過(guò)案例分析，使RTK技術(shù)在城市綠道工程中所起的作用被人們更清楚地認(rèn)識(shí)到，對(duì)RTK在城市綠道工程中的應(yīng)用起到了較大的推動(dòng)作用。

[1]劉文娟.GPS在地籍測(cè)量中應(yīng)用的研究[D].秦皇島：燕山大學(xué), 2014.

[2]王見(jiàn)紅.CORS-RTK高程測(cè)量在開(kāi)采沉陷監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[D].合肥：安徽理工大學(xué),2015.

[3]韋漢金.市政道路改造施工中控制測(cè)量工作中存在問(wèn)題探析[J].城市建筑,2014(4):300-301.

[4]2014年《測(cè)繪與空間地理信息》全年總目次[J].測(cè)繪與空間地理信息,2014(12):228-263.

[5]唐榮耀.淺談GPSRTK定位技術(shù)在市政工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù),2015(5):110.

[6]藺志永.基于CORS的城市道路工程測(cè)量技術(shù)研究[J].測(cè)繪與空間地理信息,2014(1):193-195.

（編輯：王紅霖）

Application of RTK Technology in Green Construction of City

Zhao Ruihua
(Exploration Branch of Jincheng Design Institute,Jincheng Shanxi048000)

With the rapid development of economy and science and technology,GPS technology has been used in all walks of life.The GPS RTK measurement technology in the technology plays an important role in urban green road engineering.Mainly introduces the RTK measuring principle and advantages and disadvantages,and combine the instance of specific application of RTK is briefly analyzed.

single base station RTK;net RTK;total station;green engineer

P228.4

A

2095-0748(2016)16-0055-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.16.24

2016-06-25

趙瑞華（1984—），男，山西盂縣人，本科，畢業(yè)于太原理工大學(xué)，助理工程師，國(guó)家注冊(cè)測(cè)繪師，研究方向：城市規(guī)劃測(cè)量。