RTK在城市工程測量中的應用研究

李林

（長沙市規劃勘測設計研究院湖南長沙410000）

RTK在城市工程測量中的應用研究

李林

（長沙市規劃勘測設計研究院湖南長沙410000）

全球定位系統迅猛發展，其中的RTK測量技術也日益成熟。在測繪工作中，RTK技術的應用能夠在野外實時得到厘米的定位精度。本文分析了GPS RTK技術在工程測量中的應用，以供參考。

RTK技術

引言

城市工程測量是建筑工程建設的基礎性工作，為市政工程建設、規劃紅線定位、工程測圖、房產圖測繪、地籍變更測量等提供服務。傳統的測量方法是導線測量，但是，隨著全球衛星定位技術飛速發展，逐漸以高效率、高精度等優點，被城市工程測量所廣泛采用。其中，實時動態定位技術（RTK測量模式），更是以實時、快速、操作簡單的優勢而倍受青睞。

1 RTK技術概述

1.1 RTK技術

RTK技術，即是實時動態測量系統，結合了數據傳輸技術和GPS測量技術。RTK測量技術的原理，是利用載波相位的觀測來作為根據的，屬于實時差分GPS測量技術：將一臺GPS接收機安裝于基準站上，連續觀測所有可見的GPS衛星，并利用無線電傳輸設備，將所觀測的數據實時傳送至用戶觀測站。而用戶站則會在接收GPS衛星信號的同時，接收來自基準站傳輸的觀測數據，然后根據相對定位原理，實時地解算整周模糊度未知數并計算顯示用戶站的三維坐標及其精度。通過實時計算的定位結果，便可監測基準站與用戶站觀測成果的質量和解算結果的收斂情況，實時地判定解算結果是否成功，從而減少冗余觀測量，縮短觀測時間。

RTK測量系統的構成有三部分，即GPS接收設備、數據傳輸設備和軟件系統。數據傳輸系統的組成，主要包括基準站的發射電臺、流動站的接收電臺（見圖1），該系統的作用在于實現實時的動態測量，相應的軟件系統，還具備實時解算出流動站三維坐標的功能。

1.2 RTK技術原理

RTK測量技術運用過程中，主要由基準站接收機、流動站接收機和數據鏈幾個部分組成，其基本工作原理是（見圖2）：至少配備2臺GPS接收機，其中一臺安放于固定的級點上（基準站），另一臺接收機作為流動站。運用固定于級點上的接收機來觀測所有衛星，并向流動站傳輸采集的信息、觀測數據等。流動站的GPS接收機會接受來自于GPS的衛星信號，并通過無線接收設備來接收基準站數據，然后再依據相對定位原理，采用實時差分處理方法，即可算出流動站的三維坐標與精度。

圖1 RTK測量系統

圖2 RTK技術工作原理流程示意圖

1.3 RTK技術的優點

我國當前的城市測量工作中，RTK技術的投入運用在大大促進了城市測量質量與效率。運用RTK技術的主要優勢，就在于測站之間的無需通視、全天候作業，且操作簡便、觀測時間相對較短、定位精度高，能夠提供準確的三維坐標等，具體表現如下：

（1）RTK技術作業效率高。相較于傳統測量技術，RTK技術測量效率高，一次能夠測設半徑為8km的測區。如果是采用快速靜態測量模式，其測量范圍半徑為15km，其定位精度可達1～2cm。

（2）測量精度高。RTK技術能夠有效避免誤差積累問題對工程測量結果的影響，從而保證測量數據的準確性與可靠性。一般來說，其測量數據的精度可以精確到厘米，因而對于城市的測量工作而言能夠發揮重大作用。

（3）數據傳輸范圍廣。RTK技術基站與流動站之間，為了實現數據的傳輸，需要依靠無線電信號，因而甚至可以測量較遠或存在視線阻礙的情況，大大降低了對于作業環境的要求。

（4）自動化程度高。該技術可利用電子手簿，對測量數據進行實時記錄，然后導入專業測圖軟件，即可實現數字化測圖，自動程度比傳統作業方法高。

2 工程測量中RTK技術的應用

2.1控制測量

工程中的建成區和規劃區，都對測繪工作的精準度有較高要求。城市迅速發展，為了避免測量過程中控制點的破壞，不僅要求加快測量進度，還要求能夠準確提供控制點，并且對于控制點的要求精度較高。這種情況下，采集測量數據所需時間較長，因而獲取定位結果所需時間也必然較長。RTK技術的采用，能夠實時反映定位結果，大大提升了作業效率，減少了作業時間，提高了控制測量的精準度。

2.2 城市線路勘測

如果在城市線路勘測中運用傳統方法，則需要通過不斷指揮跑桿人員，才能夠實現測點的保證，控制其位于斷面線或中線上。但由于距離過長、不通視，往往還需要不斷轉站。而運用GPS RTK勘測僅需輸入各拐點坐標，作業時調出測點坐標，即會自行生成直線，并顯示測量員的方位，以及距離起始點的樁號，這樣測量員不僅可以看到點位間距，而且可以判斷出自己的位置是否在斷面線上，省時高效，操作簡便。

2.3 線路中線定線

在規劃市政道路時，進行線或電力線的中線放樣施工中，需要RTK測量技術的幫助，從而大大減少了工作人員的工作量。工作人員在RTK的外業控制器中輸入線路參數，如線路起終點坐標、曲線轉角、半徑等數據，就能達到工作效果，快速方便。RTK測量技術使得工作方法更加靈活，在提高工作效率的同時，也避免了很多問題的發生。

2.4 建筑物規劃放線

常規全站儀在進行放樣時，需要2～3個工作人員共同操作，對于方向、距離的放樣，往往對全站儀的放樣通視情況，具有較高要求。而運用RTK，即可直接對坐標開展放樣工作，手簿則會自動顯示距離。RTK還適用于復雜曲線或直線的放樣，該項功能在拆遷放樣中，能夠發揮重要作用。房屋拆遷過程中，容易出現通視問題，因而需要利用建筑物的交叉點、拆遷線等，才能夠添加放樣點，而RTK放樣直線無需良好的通視條件，仍然可以順利開展放樣工作。

2.5 建筑用地測量

由于RTK技術具有效率高、測量精準的優勢，將其運用到建設用地的勘測定界工作中時，可以實時地測定界址點坐標，確保土地使用在規定范圍內，用于用地面積的計算等方面，測量權屬界限、土地分類修測等工作也可應用RTK技術，這樣既可以提升測量效率，也保證了測量的精準度。

2.6 地下管線測量

對于地下管線坐標系、高程基準的測量，均采用的是獨立系統，若建筑物的密度較小，即可直接運用RTK來測量管線點；若建筑物的密度偏大，則使用RTK在相對開闊的區域，設置圖根控制點，然后使用全站儀來進行管線點的詳細測量。在管線調查工作中，針對管線分布未知的情況，運用RTK和全站儀相結合的測量方法，能夠有效提高測量效率。

2.7 數字化地形圖測量

運用RTK技術，還可以迅速定位，并獲取實時坐標，進而實現對固定測量環境或地形的測量。一般來說，地形點的測量需要依據現場實際地形才可以進行，將所采集的地形點，生成數字化地形圖。在使用GPS RTK技術進行測圖作業的過程中，通常無需通視，無需布設各級控制點，即可快速完成相關工作，且僅需一人手持接收機即可完成。

2.8 縱橫斷面測量和土石方計算

在手簿中，建立施工放樣點文件，采用橫斷面測量模式，挖、填或半挖半填方法，將邊坡坡度、路肩寬度、設計高等相關設計數據輸入手簿，明確所需要的測量橫斷面中線里程，即可進行放樣。精確定位需要采集橫斷面的中線里程，生成一條與線路方向垂直的直線，沿該直線向線路的兩端，分別采集相應的地面高程，并進行間隔采樣，直至抵達線路設計所要求的橫斷面距離。然后利用數據繪圖軟件，在大比例尺帶狀地形圖上，生成線路橫斷面圖、縱斷面圖，計算工程量，并檢驗并提交最終的測量。

3 RTK技術的網絡化發展

以CORS為基礎而發展起來的RTK技術，逐漸取代了傳統的測量方法，在很大程度上提高了測量工作的效率與精度。而網絡RTK技術的應用，具有非常顯著的優勢。網絡RTK技術能夠解決控制點被破壞，控制測量費時費力、時效性差以及定位結果無法實時發布等方面的問題，并彌補這些不足，因為該技術的實施不需要在地面建立大量控制網點；且具備能夠快速整周模糊度解算和網絡差分的功能，可高效實現城市控制網點觀測，以供工程放樣、規劃監督、地形圖測繪等工作環節的使用。

另外，運用網絡RTK技術還能提高航空攝影測量像控點測量、線路中線定線、建筑物規劃放線、建設用地定界測量（實時測定界址點坐標）等城市測量工作的效率。通過建立RTK永久基準站，甚至可進一步實現高強度、大范圍內差分信號的覆蓋，從而節省建立測量基準站所耗費的人力物力，只需一臺流動接收機，即可實現快速作業。

4 結語

RTK技術與網絡RTK測量技術的發展應用，是科技時代發展的必然。我國城市測量中，RTK測量技術的應用隨處可見，RTK及網絡RTK測量技術將在城市測量中發揮更多潛在價值，提升測量工作效率和成果質量，為城市規劃做出更大貢獻。

[1]劉文強.GPS RTK技術在城市工程測量中的應用探討[J].科技創新導報，2010：91.

[2]吳云豐.淺談城市工程測量中GPS RTK技術應用[J].計算機光盤軟件與應用，2010：22～23.

[3]王春華，焦志良.基于工程背景的RTK技術在城市控制測量中的應用研究[J].科技資訊，2010：91.

P228.4

A

1004-7344（2016）28-0217-02

2016-9-23