RTK 測量技術在施工測量中的應用研究

秦繼芳

（山西冶金巖土工程勘察有限公司，山西太原 030002）

1 RTK 測量技術簡介

RTK 是GPS 的一種，即實時動態(tài)定位技術，是采用實時處理接收機載波相位觀測值的差分方法，從而獲得目標點三維坐標的定位技術。RTK 測量技術因為采用了載波相位實時動態(tài)差分方法，因此能夠達到厘米級定位精度，是GPS 技術應用的巨大進步。

RTK 測量技術是能夠提供高精度觀測值的定位技術，因其可以快速準確提供厘米級定位結果且能滿足生產生活需要，因而在各行業(yè)被廣泛使用。

傳統(tǒng)GPS 技術需先觀測一定時長的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，再經(jīng)內業(yè)數(shù)據(jù)處理后才可獲得測點的定位數(shù)據(jù)。RTK 技術與傳統(tǒng)GPS 的最大區(qū)別就是動態(tài)測量實時獲得較高精度的觀測值，較大程度的提高了作業(yè)效率。

RTK 測量技術的基本工作原理是就是差分定位，流動站接收機采集衛(wèi)星載波相位信號的同時通過數(shù)據(jù)鏈接收來自參考站的數(shù)據(jù)，根據(jù)差分解算的方法，動態(tài)實時的獲得流動站的三維坐標，并對定位結果進行改正，從而提高定位精度，同時給出厘米級點位坐標[1]。

2 RTK 測量系統(tǒng)的組成

RTK 測量系統(tǒng)主要由三部分組成：①GPS 衛(wèi)星信號接收系統(tǒng)：GPS 衛(wèi)星信號接收系統(tǒng)由基準站和流動站組成，為保證數(shù)據(jù)統(tǒng)一，必須保證基準站與流動站采樣率一致；②數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)：數(shù)據(jù)鏈有電臺、網(wǎng)絡通訊兩種方式；③數(shù)據(jù)解算系統(tǒng)：內置在接收機中的解算軟件是數(shù)據(jù)解算系統(tǒng)的重要組成部分，是RTK 測量結果正確的有效保證。

3 RTK 測量技術的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)測量技術相比，RTK 測量技術有以下顯著的優(yōu)勢：

（1）操作簡便、靈活、較傳統(tǒng)測量技術可顯著提高測放效率，大大降低勞動強度。

（2）定位精度高，因不受累計誤差的影響，定位精度可達到厘米級，定位精度較高。

（3）RTK 測量技術受環(huán)境影響較小，在滿足RTK 作業(yè)條件下，可全天候提供高精度定位服務，可隨時滿足施工現(xiàn)場需要。

（4）RTK 內置集成軟件系統(tǒng)，自動化程度高，可智能化的實現(xiàn)多種測繪功能，大大減少了系統(tǒng)誤差和人為誤差，可有效保證成果精度和成果的可靠性[2]。

4 RTK 作業(yè)模式和優(yōu)缺點分析

目前生產實踐中常用的RTK 作業(yè)模式有電臺作業(yè)模式、網(wǎng)絡作業(yè)模式和CORS 作業(yè)模式。三種作業(yè)模式的工作原理、優(yōu)缺點比較如下：

4.1 電臺作業(yè)模式

電臺作業(yè)模式下分為內置電臺和外掛電臺兩種模式。該作業(yè)模式下必須架設基準站，配備一個或多個流動站和電臺，組成1+N 模式開展作業(yè)。基準站將相關數(shù)據(jù)通過內置電臺或外掛電臺傳送給流動站，流動站依據(jù)接收到的基準站的信息和自身采集的GPS 衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)進行實時解算，從而實時得到未知點的坐標。

電臺作業(yè)模式的優(yōu)點有：

（1）該模式是以電臺作為數(shù)據(jù)鏈，通過無線電信號傳輸數(shù)據(jù)，不需要網(wǎng)絡信號的支持也可工作，因此在無網(wǎng)絡信號或者網(wǎng)絡信號差的地方也可工作。

（2）電臺模式信號比較穩(wěn)定，可持續(xù)工作。

（3）操作簡便，初始化時間短，可快速開始測量工作。

電臺作業(yè)模式的缺點有：

（1）該模式下需要提前收集作業(yè)地已知的控制點，來求解轉換參數(shù)。

（2）電臺輻射范圍有限，使得RTK 有效作業(yè)范圍受限。

（3）每次變換基站位置均需進行點校正檢查，程序煩瑣。

（4）地形復雜作業(yè)區(qū)需多次架設基站，增加了作業(yè)強度。

（5）附屬設備多，如外掛電臺電瓶等，攜帶不方便，多次架設基站的情況下增加了野外作業(yè)的勞動強度。

（6）電臺模式下，必須架設基準站，因此必須有一臺接收機來作為基站使用，較其他模式降低了勞動效率。

4.2 網(wǎng)絡作業(yè)模式

網(wǎng)絡作業(yè)模式利用手機流量等方式代替電臺傳輸信號數(shù)據(jù)，其與電臺模式最大的不同只是數(shù)據(jù)傳輸方式的不同。

網(wǎng)絡作業(yè)模式的優(yōu)點有：

（1）無須外掛電臺和相關設施，附屬設備減少了，攜帶起來更方便，有效降低了作業(yè)勞動強度。

（2）只要有手機信號覆蓋就可接收基站信息，作業(yè)距離和作業(yè)范圍有效增加。

（3）因不受電臺輻射范圍的影響，只要有手機信號均可作業(yè)，因此基準站的架設位置的選擇更多，更加靈活，并非必須架設在高點。

網(wǎng)絡作業(yè)模式的缺點有：

（1）受手機信號強度影響較大，手機信號差的區(qū)域無法作業(yè)。

（2）手機信號差的區(qū)域不可用于需持續(xù)采集數(shù)據(jù)，穩(wěn)定性要求較高的測量作業(yè)，對精度要求較高的作業(yè)成果精度難以保證。

（3）采用GSM 或GPRS/CDMA 通訊代替電臺傳輸數(shù)據(jù)，設備硬件必須具備有GPRS 模塊的接收機才可工作，對設備硬件要求較高，且必須保證流量卡不欠費才可工作。

4.3 CORS 作業(yè)模式

CORS 作業(yè)模式，網(wǎng)絡RTK 作業(yè)模式的一種，其與網(wǎng)絡作業(yè)模式最大的不同是無須架設基站，利用連續(xù)運行參考站系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)進行解算。CORS 模式下，用戶無須架設基準站，只需注冊CORS 賬號并配備具有GPRS 模塊的流動站即可作業(yè)。

CORS 作業(yè)模式的優(yōu)點有：

（1）不需要建立基準站，通過虛擬參考站模式，不受基準站與流動站間距離的限制，有效解決了作業(yè)距離的影響。

（2）無須配備過多的附屬設施，裝備簡單，降低了勞動強度。

（3）利用控制中心發(fā)送的多個CORS 站的觀測數(shù)據(jù)參與解算，消除了共同的誤差，解算結果更加精確。

（4）可隨開機隨作業(yè)，且無須安排專人值守基準站，真正實現(xiàn)多組同時作業(yè)，提高了儀器的利用率和工作效率。

（5）無須進行點校正，減少工作程序，提高了作業(yè)效率。

（6）多參考站數(shù)據(jù)參與差分解算，削弱了比例誤差和電離層、對流層等誤差，因此精度更高，成果更加可靠。

CORS 作業(yè)模式的缺點有：

（1）受手機信號影響較大，信號弱或者不穩(wěn)定的區(qū)域使用受限。

（2）需注冊CORS 賬號和使用GPRS 傳輸數(shù)據(jù)，會產生額外的費用。

（3）CORS 系統(tǒng)如遇控制中心斷電、維護、故障等突發(fā)情況，則RTK 無法作業(yè)，會耽誤生產。

5 RTK 測量技術在樁基工程測量中的應用案例

擬建長水片區(qū)及杉松園片區(qū)住宅建設項目，山西冶金巖土工程勘察有限公司承接了主樓、地庫及基坑支護的樁基施工任務，其中主樓和商業(yè)2338 根，地庫1256 根、支護樁713 根，共4307根灌注樁，工程量大、工期緊。為高效快速的完成施工任務，測量方案的選擇和測量儀器的選用尤為重要，項目部在施工前期就測量方案和測量設備的選用進行了比選，就各儀器的優(yōu)缺點進行了分析。

（1）采用全站儀等傳統(tǒng)儀器進行放樣，采用該方法首先必須保證控制點間及控制點與待放點之間通視，通常在放樣出一個設計點位的時候，必須多次移動目標，該過程至少需要兩人才能完成操作，這樣浪費勞動力且作業(yè)效率低。采用全站儀等傳統(tǒng)儀器放樣的優(yōu)點是測放點位精度較高，不足之處是易被建構筑物遮擋，受遮擋影響后需多次轉點，會導致工作效率下降、成果精度降低且增加了工作強度。項目工作量大、工期緊的情況下，該方法存在設備操作難度大、測量效率不高等問題，不能有效滿足施工需要。

（2）采用網(wǎng)絡RTK 模式完成施工放樣，該方法只要一位操作人員，即可完成從基準站架設初始化到移動站求轉換參數(shù)、點校正、放樣等一系列工作，不但方便快捷，而且精度很高，山西冶金巖土工程勘察有限公司采購的U5 型慣導RTK 精度可達厘米級，均符合測量放樣的相關要求。因項目區(qū)網(wǎng)絡信號差，導致CORS 穩(wěn)定性差，RTK 測放精度不能保證[5]。

（3）采用RTK 電臺模式完成施工放樣任務，該方法具有網(wǎng)絡RTK 模式的所有優(yōu)點，該模式下采用高頻發(fā)射，可輻射15km，完全覆蓋了施工區(qū)域，且該方法不受網(wǎng)絡信號的影響，只要基準站位置選取合適、周邊無遮擋，則流動站信號好，達到固定解速度快。RTK 測放點位后經(jīng)全站儀檢查，完全滿足要求，這樣既能滿足要求又能提高效率。

綜合比較后，結合項目實際情況，項目采用RTK 電臺模式來完成施工測量。在實際施工過程中采用1 臺基準站加2 臺流動站的作業(yè)方式，高效準確的完成了施工放樣任務。

6 結束語

綜上所述，在特定的條件下，選擇更適合特定環(huán)境的測量儀器，均能滿足作業(yè)要求。在不同的作業(yè)區(qū)采用不同的測量儀器時，選取性價比更高的測量儀器，將會產生事半功倍的效果。隨著社會與科技的發(fā)展和進步，RTK 精度將更高、穩(wěn)定性將更好、抗干擾性將更強、測量效率將更高。性價比更高的儀器的出現(xiàn)，也將促使RTK 技術的應用更加的廣泛。