韓棚舉 王經(jīng)國(guó)

（遼寧省基礎(chǔ)地理信息中心，遼寧沈陽(yáng)110034）

1 GPS-RTK 測(cè)量技術(shù)的測(cè)量原理

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（GPS-RTK）技術(shù)是GPS 測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的結(jié)合， 是建立在載波相位觀測(cè)值基礎(chǔ)上的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，是GPS 測(cè)量技術(shù)的一個(gè)新的突破。

隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，GPS-RTK(Real Time Kinematic)測(cè)量技術(shù)也日臻成熟，其也逐步應(yīng)用在測(cè)量技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。 GPS-RTK 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，又叫載波相位差分技術(shù)，是以載波相位觀測(cè)為根據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分技術(shù)，它是測(cè)量技術(shù)發(fā)展里程中的一個(gè)突破，它由基準(zhǔn)站、移動(dòng)站和數(shù)據(jù)鏈三部分組成。 其工作原理如下，首先設(shè)置其中的一臺(tái)接收機(jī)為參考站（基準(zhǔn)站），將參考站（基準(zhǔn)站）安置于精度較高的首級(jí)控制點(diǎn)點(diǎn)位上， 對(duì)可視衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)跟蹤觀測(cè)，并將觀測(cè)數(shù)據(jù)和測(cè)站信息， 通過(guò)無(wú)線傳輸設(shè)備或者移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，實(shí)時(shí)的發(fā)送給移動(dòng)站，移動(dòng)站在接收GPS 衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線接收設(shè)備，接收參考站（基準(zhǔn)站）傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)解算出移動(dòng)站接收機(jī)位于每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)位時(shí)的三維坐標(biāo)及其精度（即基準(zhǔn)站和移動(dòng)站坐標(biāo)差△X、△Y、△H， 在加上基準(zhǔn)坐標(biāo)而得到每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)位的實(shí)時(shí)WGS-84 經(jīng)緯度坐標(biāo)和大地高，然后經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)解算得出移動(dòng)站位于每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)位時(shí)的厘米級(jí)平面坐標(biāo)X、Y 和海拔高H）。[1]

2 GPS-RTK 測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

GPS－RTK 測(cè)量技術(shù)擁有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

2.1 GPS－RTK 可以全天候作業(yè)，不受視線影響。

2.2 GPS－RTK 可以在首級(jí)GPS 控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，減少了全站儀測(cè)量時(shí)對(duì)導(dǎo)線圖根控制測(cè)量的要求，節(jié)省時(shí)間，方便快捷。

2.3 GPS－RTK 測(cè)量時(shí)，成果的精度分布比較均勻，每個(gè)點(diǎn)的誤差都是隨機(jī)產(chǎn)生，不像傳統(tǒng)測(cè)量產(chǎn)生誤差積累，精度較高，成果可靠，滿足公路工程測(cè)量的要求。

2.4 GPS-RTK 系統(tǒng)采取了快速算法，能夠快速準(zhǔn)確地求解出整周模糊度。

2.5 GPS-RTK 系統(tǒng)定位時(shí)要求基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)向移動(dòng)站發(fā)送信息，數(shù)據(jù)傳輸速度一般不低于9 600 bit。 數(shù)據(jù)鏈拉得遠(yuǎn)，可以減少參考點(diǎn)的設(shè)立和避免頻繁轉(zhuǎn)站；數(shù)據(jù)鏈穩(wěn)健，GPS 初始化運(yùn)行的時(shí)間會(huì)明顯減少，提高工作效率。

2.6 GPS－RTK 系統(tǒng)參考點(diǎn)的選擇和建立。 參考點(diǎn)位置應(yīng)該滿足的條件是：有符合精度要求的已知點(diǎn)坐標(biāo)；應(yīng)該在地勢(shì)較高而且交通方便，天空較為開(kāi)闊，周圍遠(yuǎn)離高度角超過(guò)10°的障礙物，有利于衛(wèi)星信號(hào)的接收和數(shù)據(jù)鏈發(fā)射的位置；為防止數(shù)據(jù)鏈的丟失以及多路徑效應(yīng)的影響，周圍遠(yuǎn)離GPS 信號(hào)的發(fā)射物、遠(yuǎn)離高壓線、電視臺(tái)、無(wú)線電發(fā)射臺(tái)、微波臺(tái)等干擾源；應(yīng)選擇土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、不易破壞的位置。[2]

3 GPS-RTK 測(cè)量技術(shù)在公路工程測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用

公路工程建設(shè)過(guò)程前后需要進(jìn)行很多測(cè)量工作，主要任務(wù)如下：

3.1 收集線路規(guī)劃區(qū)域內(nèi)各種資料， 包括各種比例尺地形圖和斷面圖資料，水文地質(zhì)資料以及控制點(diǎn)資料等

3.2 利用已有資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘查報(bào)告，在中小比例尺地形圖上確定規(guī)劃路線走向

3.3 沿線路走向的控制測(cè)量，包括平面控制測(cè)量和高程控制測(cè)量

3.4 沿線路走測(cè)繪帶狀地形圖

3.5 中線敷設(shè)

3.6 線路縱斷面和橫斷面測(cè)量

3.7 施工測(cè)量

3.8 竣工測(cè)量

下面就以甘肅省甘南藏族自治州某公路的測(cè)量實(shí)例， 詳細(xì)闡述GPS-RTK 測(cè)量技術(shù)在公路工程測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)。

測(cè)區(qū)位于青藏高原與黃土高原的過(guò)渡帶， 海拔2100 米至3700米，線路全長(zhǎng)105.48 千米，兩側(cè)地形山勢(shì)陡峭，植被覆蓋茂密，氣候變化異常，使用常規(guī)的測(cè)量方法受地域條件限制特別明顯，不僅浪費(fèi)大量的人力物力，且精度也不能滿足要求。因此，在首級(jí)控制滿足精度要求的情況下， 采用GPS-RTK 測(cè)量技術(shù)進(jìn)行線路的帶狀地形圖測(cè)量、中線敷設(shè)以及橫斷面和縱斷面測(cè)量，同時(shí)在測(cè)量過(guò)程中隨時(shí)檢測(cè)測(cè)量成果的精度，以其使測(cè)量成果滿足設(shè)計(jì)要求。

首先， 將GPS-RTK 接收機(jī)參數(shù)設(shè)置為符合工程精度要求的范圍，并根據(jù)初步設(shè)計(jì)線路，劃定帶狀地形圖概略范圍，輸入電子手簿，外業(yè)施測(cè)時(shí)，手簿自動(dòng)生成測(cè)量的范圍，指導(dǎo)測(cè)量員進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集，從而避免作業(yè)員因測(cè)量范圍超限而進(jìn)行的冗余觀測(cè)或者測(cè)量范圍不夠而進(jìn)行的補(bǔ)測(cè)，而且作業(yè)時(shí)只需一個(gè)人采用代碼存儲(chǔ)的方式進(jìn)行作業(yè)即可完成普通的常規(guī)測(cè)量一個(gè)作業(yè)組（通常三至四個(gè)人）的工作量，節(jié)省了工作時(shí)間。

然后，將設(shè)計(jì)方在帶狀地形圖上設(shè)計(jì)的曲線要素，輸入電子手簿，并在手簿中計(jì)算出線路走向、線路起點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)和交點(diǎn)坐標(biāo)，生成線路文件，為中線敷設(shè)和以及橫縱斷面測(cè)量提供起算依據(jù)。 外業(yè)觀測(cè)時(shí)，電子手簿自動(dòng)生成線路走向概略圖，此時(shí)輸入規(guī)劃線路的起點(diǎn)樁號(hào)， 手簿就會(huì)自動(dòng)的指示作業(yè)員向規(guī)劃起點(diǎn)移動(dòng)， 直到距離樁號(hào)20CM 范圍內(nèi)時(shí)，手簿報(bào)警提示，慢慢移動(dòng)至指定地點(diǎn)至符合精度指標(biāo)的要求時(shí)，敷設(shè)中樁，并采集存儲(chǔ)此處中樁高程，然后依據(jù)設(shè)計(jì)要求的間距（20 米整樁、地形變化處、曲線要素以及規(guī)劃線路與其它地物如道路、水系、民居等的交會(huì)處）逐樁敷設(shè)并采集高程，直至整條線路采集結(jié)束，將手簿數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，運(yùn)用專用繪圖軟件，生成線路的縱斷面圖。為了使成果精度滿足設(shè)計(jì)要求，中樁敷設(shè)完畢以后，隨機(jī)抽取一段線路采用水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)的方法檢測(cè)成果的可靠性。 經(jīng)過(guò)比較發(fā)現(xiàn)GPS-RTK 測(cè)量成果完全滿足線路的精度要求， 而且其精確的快速定位能力，比常規(guī)的測(cè)量方法，提高工作的效率。

最后，進(jìn)行線路的橫斷面測(cè)量，采用手簿中生成的線路文件，點(diǎn)擊進(jìn)入橫斷面測(cè)量模式，輸入需要測(cè)量橫斷面的中線里程，然后依據(jù)手簿的指示，將需要采集橫斷面的中線里程精確定位后，此里程上會(huì)生成一條垂直于線路方向的直線，沿此直線往線路兩側(cè)分別采集地面高程（通常情況20 米采集一個(gè)，遇地形變化處加密采集地面高程），直至采集到線路設(shè)計(jì)要求的橫斷面的距離，然后點(diǎn)擊下一個(gè)，進(jìn)行下一組中線里程的橫斷面的測(cè)量，直至整條線路的橫斷面測(cè)量完畢,生成全線路橫斷面圖和縱斷面圖，計(jì)算工程量，檢驗(yàn)成果精度，提交成果，自此線路初步設(shè)計(jì)完成。 再與傳統(tǒng)的全站儀測(cè)量相比，不僅節(jié)省了大量的工作時(shí)間，而且成果的質(zhì)量顯著提高，為設(shè)計(jì)提供可靠的測(cè)繪成果。

4 總結(jié)

GPS-RTK 測(cè)量技術(shù)在公路工程測(cè)量中起到了非常積極的作用，正因?yàn)槭撬趧?dòng)態(tài)相對(duì)定位中的高精度、高效益、無(wú)需測(cè)站相互通視、方便快捷、省時(shí)省力等優(yōu)點(diǎn)，其也正在逐步取代代替常規(guī)的三角、三邊、邊角等測(cè)量方法，并在理論與實(shí)踐中取得了可喜的成果。 這比GPS 靜態(tài)、快速靜態(tài)定位需要事后進(jìn)行處理來(lái)說(shuō)，其定位效率會(huì)大大提高。故RTK 技術(shù)一出現(xiàn)，其在測(cè)量中的應(yīng)用立刻受到人們的重視和青睞。

［1］賈寶剛，任恩明，魏忠勇.GPS RTK 在地球物理勘探中的應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2010，6.

［2］羅京華.淺談GPS RTK 在河道地形測(cè)量中的應(yīng)用[J].今日財(cái)富，2011，6.