GPS RTK技術在復雜公（鐵）路工程測量中的應用

萬兵

（中鐵四局集團海外分公司 安徽合肥 230000）

GPS RTK技術在復雜公（鐵）路工程測量中的應用

萬兵

（中鐵四局集團海外分公司 安徽合肥 230000）

經濟發展帶來的交通需求加快了我國的公路、鐵路建設步伐，g技術的廣泛應用能夠提高測繪成果質量和測繪工作效率，避免傳統測繪工作量大、數據精確度低、費用支出高昂等問題的出現，保證了測量數據準確性，測量工作時效性和測量人員安全性。隨著科技的發展，科學技術在公路、鐵路乃至于各項工程測量工作的實際應用就是g技術的使用和推廣，g技術也因為自身精準度高和動態性好的優點，逐步應用于各個部門和各項大型工程之中，如南水北調、西氣東輸等。本文以g技術在復雜公路、鐵路工程測量的應用為切入點，進行相關研究，為對g技術進行深入研究提高參考。

GPS PTK技術；工程測量；工作流程

1 GPS PTK技術工作原理和優勢

1.1 GPS PTK技術工作原理

全球定位系統的簡稱即為GPS，這是一種全天候、全方位的跟蹤測量定位設備，主要運用了先進的GPS衛星導航系統。我們為了方便管將設備的種類和測量方式理根據坐標、演算方式和精度的不同將其分為靜態、動態后處理、RTK、RT、毫米級、厘米級等。我們在外作業時能夠及時得到厘米級的定位便是應用了RTK技術，這就要在GPS接收機內裝入更高速、更小型的計算機。而在進行動態監測時用到的則是基準站和流動站的配合，首先基準站需要通過電臺將坐標傳輸給流動站，再由流動站將坐標轉換為海拔高度和平面坐標，最后進行差分處理才能得到。GPS PTK技術同時擁有較強的數據處理能力（如圖1）。

1.2 GPS PTK技術工作優勢

傳統的測量方法由于測繪周期長，測繪準確度低，測繪工作量大等缺點已經逐步被新型的測繪技術和測繪儀器所取代，這是科學技術在測繪工作中的實際應用，適應時代的進步和科技的發展。GPS PTK技術存在以下的技術優勢：

（1）打破了內外界作業的限制，縮減了測量工作的流程。GPS PTK技術的成圖流程從首級控制到成圖應用能夠實現一體化作業，極大縮短了測量工作的周期，提高了測量工作的效率和準確性，降低了工作強度。

（2）數據采集便捷。GPS PTK技術的應用同時建立在嚴格的數據收集和數據存儲之上，嚴格的記錄格式被編寫成程序直接應用到了測量工作之中，而為了后期再對圖形進行編輯時能夠快速的進行處理并得以運用，我們通過數字測圖軟件將收集到的名稱、所編號碼等進行識別。

（3）GPS RTK技術在外作業時可以不分幅作業，因為這一技術沒有圖幅邊界的限制，收到不分幅的作業之后在業內成圖時自動進行分幅并且進一步的進行接邊處理。

（4）數據的精準度高。GPS能夠完成1∶500圖根控制測量點位的高程精度的測量，而且不會發生誤差積累的弊端，誤差分布比較均勻，完全可以滿足大比例尺測圖的需要。RTK技術控制測量操作比較簡便，機動性很強。

當然技術在現實發展過程之中需要不斷完善和彌補，GPS PTK技術較于傳統測量方法具有天然的技術優勢，也不可避免地存在一定的問題，如受衛星狀況限制，受電離層影響，受數據傳輸距離的影響等，在實際應用中的問題，也已經找到彌補的辦法來完善GPS PTK技術，使其更好地為工程測量服務。

圖1 GPS PTK系統數據流程示意圖

2 GPS PTK技術應用作業流程

GPS PTK技術在發展應用的過程中形成了一整套完整有效的作業流程，實際應用過程中，按照相關流程進行作業能夠實現GPS PTK技術的合理應用和保證測量準確度，降低測量時間。GPS PTK技術定位作業流程主要由基準站的設置、坐標系統轉換和流動站測量定位組成，三個流程相互聯系，構筑起完整的定位流程。

2.1 設置基準站

①因為工程的需要而收集并且檢測當地已知的高等級控制點，以保證我們得到的數據的準確度。然而大部分情況下收集來的已知控制點并不能直接用于我們的工程當中，所以我們應在測試區內安裝設置多個控制點，并且測算控制點的坐標和高程。②在用RTK進行定位測量時，在選定好的基準站上設置接收機以便盡快拿到準確的配置所需參數。

2.2 轉換坐標系統

一般來說一個工程項目的建設是在當地的獨立坐標系中完成的，所以我們需要將坐標轉換為參考系數。再利用其他的控制點（至少三個）對RTK的參數進行再次的修正（不得少于七參數），將求出的坐標轉換為參數后，利用測量控制器算出這一工程的獨立坐標。

2.3 流動站測量定位

我們為了完成工程需要的相關測量定位工作和測繪工作，不僅要確認坐標轉換參數的準確還要根據流動站對工程進行實時的測量和定位。

3 GPS PTK技術的實際應用

工程的建設過程中，GPS PTK技術的應用總體來說對不同的施工需要都大同小異。其基本的應用步驟和應用程序也在總體上適應了多數地區工程的建設，現總結其實際應用的步驟及基本環節如下：

3.1 基準站的設置

由于控制點在實際應用過程中距離線路的遠近不同，控制點的設置數量也要隨之改變，以GPS的基準站為基準，線路距離要與控制點的數量成正比。首先平面控制網按照GPS靜態C級的相對測量和高程為三等精度的聯測的水平進行測算，并且控制點間的距離平均在1km左右，最大間距3km。

3.2 確認坐標轉換參數

GPS PTK技術能夠在短時間內保證坐標轉換參數的準確性，轉換參數確定的兩種方法：

（1）利用RTK設備中測量控制器在現場進行測算，從平面控制點中選擇不少于三個點，將其準確的坐標輸入到控制器中，在現場進行逐點定位測量，觀測5min，三個測量點完成后，運用測量控制器的自帶軟件進行計算。此方法耗費時間多，現場施工時間長。

（2）同樣利用（1）步驟中的控制點的坐標，加上測算出的當地坐標，在內業中計算出坐標轉換參數，將參數輸入測量控制器。此方法相較于靜態觀測用時較短，參數準確度高，如表1所示。

表1 RTK定位結果與靜態定位結果比較表

3.3 分項測量

（1）普通控制測量。局部地區為了進行分項工程的測量，需要采用PTK技術對收集到的已知點或通過相對靜態技術進行加密的GPS控制點進行連續觀測。

（2）定線放樣。因為線路放線工作需要控制器實時測點里程和偏移距。所以為了方便線路圖的自動生成需要在控制器中輸入線路放線時線的曲線要素。

（3）地形測繪。RTK技術和常規地面技術的合理組合能夠有效地對復雜地形進行有效測繪。同一基準站同時供多個流動站使用，外業工作小組可以同時分散區域進行工作，輔之RTK技術進行沿線局部測繪的效率將大為提高。當測點位于偏遠險峻地區，尤其是GPS信號受阻，則需要將RPK與全站儀相結合的辦法測繪局部地形，操作步驟如下，利用RTK技術測設必要的圖根點，再設全站儀進行碎部測量。

（4）縱橫、斷面測量。RTK技術可以有效對隧道、橋梁等復雜工程進行精確有效的測繪，尤其是針對地形情況復雜，要求精確度高，常規地面測量方法難以實現測量精準度的工作。使用RTK技術進行工程地形斷面測繪，達到了靈活、高效和質優的效果。

（5）專業調查與測繪。對于項目設計要求調查和測繪的工作，需要實地調查和必要測繪，采用RTK技術進行作業能夠有效甄別需要測量的具體工作，避免常規方法作業頻繁支點和搬站的高強度工作量，提高工作效率，保證工作質量。

4 結束語

RTK（Real Time Kinematic）實時動態控制系統。這是一種新的常用的GPS測量方法，以前的靜態、快速靜態、動態測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態實時差分方法，是GPS應用的重大里程碑，它的出現為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業作業效率。

GPS PTK技術在工程測量中的實際應用極大提高了工程測量施工效率，保證了數據的精確性，繪圖的時效性，尤其是能夠避免傳統測繪方法出現的弊病，能夠適應不同情況下、不同地形對測量的精準度要求，解放了生產力，尤其是工人頻繁的人工作業，高強度的人工勞動得以解放，實現GPS PTK技術的大范圍推廣和應用。當然在GPS PTK技術的實際應用中還存在著一些限制性因素和操作中的問題，尤其值得我們不斷更新技術，解決問題，真正意義上實現工程測量的效率化，時效性，精確性，穩定性。

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U212.2

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1004-7344（2016）05-0149-02

2016-2-2