淺談RTK技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用

劉 燦，孟志偉，孫 旻

新安縣公路管理局，河南 洛陽 471800

全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）具有實時提供三維坐標(biāo)的能力，因此在民用、商業(yè)、科學(xué)研究上也得到了廣泛應(yīng)用。它不僅具有全球性、全天候、連續(xù)的精密三維導(dǎo)航與定位能力，而且具有良好的抗干擾性和保密性。從靜態(tài)定位到快速定位、動態(tài)定位，GPS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于測繪工作中。 對于我們所熟知GPS，可以說它是測量史上的一次變革，它為我們提供了全天候、高精度、高效率的測量方法。但是GPS也有它自己的不足之處，比如說作業(yè)時間長、數(shù)據(jù)要進行內(nèi)業(yè)處理等。RTK(Real Time kinematic)是GPS發(fā)展的最新成果，它彌補GPS原有的不足之處，它不僅具有GPS原有的全天候、高精度、無須光學(xué)通視的特點，而且還可以為測量提供實時的定位結(jié)果，可以說RTK的產(chǎn)生是GPS應(yīng)用的拓展，是測量方法的又一次突破，是測量史上的又一次變革。本文以Trimble 5800為例，介紹了RTK技術(shù)在公路施工放樣中的應(yīng)用。

1 基站架設(shè)

RTK測量的關(guān)鍵是確定測量周期內(nèi)，能否連續(xù)地、可靠地接收基準(zhǔn)站播發(fā)的信號，是RTK能否成功的決定因素。在實際應(yīng)用中，來自各方面的干擾，降低了RTK的可靠性和精度。研究表明，為了保證地物點的測量精度，我們在選點時要采取以下措施：

1）點位應(yīng)設(shè)在易于安裝接收機設(shè)備、視野開闊、視場內(nèi)周圍障礙物高度角應(yīng)小于15°(如可以選在最高建筑物的頂樓)；

2）點位應(yīng)遠離大功率無線電發(fā)射源(如電視臺、微波站、微波通道等)，其距離不小于200m，應(yīng)遠離高壓電線，距離不小于50m；

3）點位附近不應(yīng)有大面積的水域或強烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體；

4）點位選擇要充分考慮到與其它測量手段聯(lián)測和擴展；

5）點位要選在交通方便的地方，以提高工作效率；

6）點位要選在地面地基堅硬的地方，易于點的保存。

除此之外，為了保證地物點的測量精度，我們還要對接收機天線進行校驗，選擇有削弱多路徑誤差的各種技術(shù)的天線。同時，我們還要不斷利用新的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以削弱各種誤差帶來的影響。

2 RTK的作業(yè)過程

2.1 啟動基準(zhǔn)站

將基準(zhǔn)站架設(shè)在上空開闊、沒有強電磁干擾、多路徑誤差影響小的控制點上，正確連接好各儀器電纜，打開各儀器。將基準(zhǔn)站設(shè)置為動態(tài)測量模式。

2.2 建立新工程，定義坐標(biāo)系統(tǒng)

新建一個工程，即新建一個文件夾，并在這個文件夾里設(shè)置好測量參數(shù)[如橢球參數(shù)、投影參數(shù)等]。這個文件夾中包括許多小文件，它們分別是測量的成果文件和各種參數(shù)設(shè)置文件，如*.dat、*.cot、*.rtk、*.ini 等。

2.3 點校正

CPS測量的為W CS一84系坐標(biāo)，而我們通常需要的是在流動站上實時顯示國家坐標(biāo)系或地力獨立坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，這需要進行坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，即點校正。點校正可以通過兩種方式進行。

1）在已知轉(zhuǎn)換參數(shù)的情況下。如果有當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系統(tǒng)與W CS84坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換七參數(shù)，則可以在測量控制器中直接輸入，建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系。如果上作是在國家大地坐標(biāo)系統(tǒng)下進行，而且知道橢球參數(shù)和投影方式以及基準(zhǔn)點坐標(biāo)，則可以直接定義坐標(biāo)系統(tǒng)，建議在RTK測量中最好加入1～2個點校正，避免投影變形過大，提高數(shù)據(jù)可靠性。

2）在不知道轉(zhuǎn)換參數(shù)的情況下。如果在局域坐標(biāo)系統(tǒng)中工作或任何坐標(biāo)系統(tǒng)進行測量和放樣工作，可以直接采用點校正方式建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方式，平面至少3個點，如果進行高程擬合則至少要有4個水準(zhǔn)點參與點校正。

2.4 流動站開始測量

1）單點測量：在主菜單上選擇“測量”圖標(biāo)打開，測量方式選擇“RTK”，再選擇“測量點”選項，即可進行單點測量。注意要在“固定解”狀態(tài)下，才開始測量。單點測量觀測時間的長短與跟蹤的衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星圖形精度、觀測精度要求等有關(guān)。當(dāng)“存儲”功能鍵出現(xiàn)時，若滿足要求則按“存儲”鍵保存觀測值，否則按“取消”放棄觀測。

2）放樣測量：在進行放樣之前，根據(jù)需要“鍵入”放樣的點、直線、曲線、DTM道路等各項放樣數(shù)據(jù)。當(dāng)初始化完成后，在主菜單上選擇“測量”圖標(biāo)打開，測量方式選擇“RTK”，再選擇“放樣”選項，即可進行放樣測量作業(yè)。在作業(yè)時，在手薄控制器上顯示箭頭及目前位置到放樣點的方位和水平距離，觀測值只需根據(jù)箭頭的指示放樣。當(dāng)流動站距離放樣點就距離小于設(shè)定值時，手薄上顯示同心圓和十字絲分別表示放樣點位置和天線中心位置。當(dāng)流動站天線整平后，十字絲與同心圓圓心重合時，這時可以按“測量”鍵對該放樣點進行實測，并保存觀測值。

3 RTK應(yīng)用實例及精度分析

2010年新安縣公路管理局承接了“洛陽市G310至吉利區(qū)新建工程一期”工程施工，以本工程路線某段曲線主點及細部點設(shè)計坐標(biāo)：

序號 里 程 X 坐 標(biāo) Y 坐 標(biāo)1 K3+900.000 3846416.415 645031.8822 K3+920.000 3846426.932 645048.8933 K3+940.000 3846437.675 645065.7624 K3+960.000 3846448.642 645082.4875 K3+980.000 3846459.831 645099.0646 K4+000.000 3846471.241 645115.4907 K4+020.000 3846482.868 645131.7638 K4+040.000 3846494.711 645147.8799 K4+060.000 3846506.768 645163.836

如前述對該曲線進行放樣，同樣為檢驗放樣點的精度，我們用全站儀對放樣點進行測量，并將測量結(jié)果近似看做放樣點真值，曲線點的全站儀放樣坐標(biāo)值和全RTK放樣值的誤差如下：

△S（cm）1 K3+900.0003846416.401 645031.899 -1.4 +1.7 2.22 K3+920.0003846426.913 645048.880 -1.9 -1.3 2.33 K3+940.0003846437.692 645065.740 +1.7 -2.2 2.84 K3+960.0003846448.637 645082.466 -0.5 -2.1 2.25 K3+980.0003846459.839 645099.077 +0.8 +1.3 1.56 K4+000.0003846471.255 645115.478 +1.4 -1.2 1.87 K4+020.0003846482.859 645131.751 -0.9 -1.2 1.58 K4+040.0003846494.718 645147.890 +0.7 +1.1 1.39 K4+060.0003846506.777 645163.844 +1.5 +0.8 1.7序號 里程 X 坐標(biāo) Y 坐標(biāo) △X（cm）△Y（cm）

得出了和點的放樣一樣的結(jié)論：

1）RTK測量結(jié)果與全站儀測量結(jié)果互差均在厘米級，其中橫向最大誤差△X為-1.9cm，縱向最大誤差△Y為-2.2，點位互差最大為2.8cm ，最小為1.3cm；

2）若以全站儀測定的點位坐標(biāo)為準(zhǔn)，RTK放樣點點位誤差均在±5 c m以內(nèi)，RTK放樣點點位相對于全站儀測定點位中誤差按公式計算，結(jié)果為2.0cm；

3）用RTK進行測設(shè)，曲線的橫向和縱向偏差完全可以滿足工程的要求，因其不存在誤差累計，所以已比常規(guī)儀器測設(shè)的精度高；

4）如有誤差超限的點，我們同樣可以根據(jù)測量的條件，判斷出誤差的來源，對于放樣點存在與市區(qū)的工程，誤差多為“信號干擾誤差”，對于接近水域的地區(qū)，則為“多路徑誤差”；

5）對于誤差超限的點我們可以用靜態(tài)GPS進行測量后，制作摸板，標(biāo)出正確的點位，也可以用經(jīng)緯儀和電子測距儀利用導(dǎo)線點進行測量，制作摸板，標(biāo)出正確點位。

4 結(jié)論

實時動態(tài)RTK技術(shù)在公路勘測中的應(yīng)用，對等級公路的勘測手段和作業(yè)方法產(chǎn)生了重大改變，極大地提高了勘測精度和勘測效率，對公路勘測、施工和后期養(yǎng)護、管理方面有著廣闊的應(yīng)用前景，為我國國民經(jīng)濟發(fā)展帶來了可觀的經(jīng)濟效益。