淺析RTK技術及其在管線測量中的應用

曾賽珍　郭建如

摘要：隨著時代的不斷發展，RTK技術已廣泛的應用于現代城市工程測量中。文章主要闡述了RTK技術的工作原理、優越性及它在工程測量中的應用，并以某管線測量項目為背景，詳細介紹了其作業流程以及RTK技術在其中的具體應用方法。

關鍵字：RTK技術；管線測量；GPS

RTK是Real-time kinematic的縮寫，又可稱之為實時動態差分法。傳統的測量方法是通過靜態、動態、快速靜態來完成該操作，它們都需要事后進行精確解算才能得到厘米級的精度值，但RTK則是一種新的GPS測量方法，它能夠在野外及時獲取同等精確度的測量值。該項技術之所以能夠大大提高戶外作業效率，正是使用了載波相位動態實時的差分方法，這在GPS應用史上具有里程碑的意義。PTK技術的及時出現，為工程放樣以及地形測圖等帶來了更加光明的未來。

1 RTK技術的工作原理

RTK定位系統由以下四部分組成。第一，參考站。RTK在工作時需要GPS的全程配合，各參考站的工作與常規RTK的參考站工作相當，有GPS觀測數據載波相位、偽距等，誤差改正參數有電離層折射、對流層折射、衛星軌道誤差等。第二，控制中心?？刂浦行氖荝TK系統的核心和計算中心，它運行RTK軟件，處理參考站的數據，并形成校正數據。第三，通信網絡。它包括參考站到控制中心部分和控制中心到移動站用戶之間的通信網絡。通常采用Internet將參考站的記錄數據實時地傳給控制中心。通常RTK系統分單向和雙向兩種不同的工作方式。第一種，在單向方式下，通過控制中心到用戶間的通信網絡，用戶從控制中心獲取網絡校正數據；第二種，在雙向方式下，由通信網絡可知，用戶還需將自己的大概位置傳遞給控制中心記錄，控制中心針對用戶的不同的位置產生相應的網絡校正數據，然后分別傳輸給用戶。第四，移動站。移動站將不同的單點定位確定的位置坐標然后再傳送給控制中心，控制中心在移動站的附近位置再增創一個新的VRS，通過這種誤差改正模型，繼而推算出VRS上不同誤差影響的改正數，最后，把結果發送給移動站的用戶。移動站用戶收到改正參數后，進行改正再次進行測量。

2 RTK技術的作業模式

第一，快速靜態。它的流動接收機可以在未知點上保持靜止的狀態進行觀測，直到采集到的數據足以計算出來點位的三維坐標，在通常情況下，它的定位精度可以達到1cm-2cm。第二，準動態。在完成剛開始的快速靜態初始化后，在每個未知點上，用戶需要在靜止狀態下去觀測數歷元，和基準站的同步觀測數據放到—起，經過特定的計算機軟件處理，就可以實時計算出所需要檢測的點的平面坐標。它的精度也在厘米級。第三，動態。在這種模式下，在某一高級控制點架設好基準站，與此同時，在流動站內設定出一系列預定的采樣間隔后，流動站根據這些已定的間隔，去自動的進行采樣。它的采樣結果連同基準站檢測出的觀測數據，可以一起實時確定各采樣點的空間位置坐標。其定位精度也是保持在厘米級內。

3 RTK技術的優點

RTK技術與以往的傳統測量技術不同，它徹底改變了傳統的測量作業方式，與常規測量作業方式相比，RTK技術主要體現出以下優勢。第一，它有效地縮短了初始化時間，自動化程度高，集成化程度同樣也不可忽視。正是由于這種特性，他幾乎不需要人工干預，即可自行實現多種模式的測繪功能，在此操作中減少了人工干預部分，因此降低了人為誤差，大大提高了作業精度，并且為工作人員減少不必要的重復工作，提高了測繪效率。第二，RTK技術拓寬了有效工作的范圍，降低了作業條件要求。與傳統的測量方式相比，RTK技術不需要兩點間滿足光學通規，因此它受惡劣天氣、能見度、霧霾以及季節等不良因素的影響甚小。在以前，當遇到復雜地形地貌、物體障礙等難以通視的極端地區，我們通常束手無策，而如今，只要滿足RTK技術搭建的基本工作條件，就可以高效的完成以前難以想象的定位作業，并且能夠保證高精度，這實屬不易。第三，RTK技術采用了連續基站的策略，它便于用戶隨時觀測，這也大大提高了工作效率。第四，擁有完善的數據監控系統，能提供數據完整性的監控。并且定位精度極高，并沒有誤差積累的現象存在。和之前的全站儀等機器相比，PTK不需要多次的搬站，因此不存在誤差的積累，它在確定的作業半徑的范圍之內，精度高達厘米級。第六，操作簡便易學并且使用已經建立的通訊。RTK不需要任何無關緊要的設置，它可以邊走邊獲取所需的測量結果坐標。效率高到令人驚嘆。與此同時，該項技術的數據輸入、存儲、處理等能力極強。

4利用RTK技術進行管線測量

RTK技術在管線工程測量的應用當中，它必須要制定一套完整的作業流程。具體流程如下：第一，布設所需的基準站?；鶞收镜牟荚O在原則上，應該靠近所要測量的線路中線，這樣的話有利于RTK作業的順利進行，點位布設方面要遵守堅實穩定的原則，這樣布設的話，有利于長期保存，另外，在視野上應該開闊，附近不要出現具有強烈干擾接收衛星信號的不明物體。各個基準站之間的間距，在原則上應該根據GPS電臺的功率和覆蓋能力來決定，它們都盡量的布設在相對較高的地理位置，以獲得最大的數據有效半徑。提高作業效率。第二，我們根據實際情況，把基準站以及流動站內所要用到的參數進行統一的設置與記錄。第一步就是給該控制器起一個具體的名稱，并且把所需的橢球參數和相關的投影參數進行設置。

在此項工程進行實施之前，參數的準確值也是我們必須要了然于心的，只有具備了以上這些，我們才能進行下一步的操作。與此同時，在器材選擇方面也應該保持統一，比如說電臺的名稱以及電臺的通訊頻率等。在這之后，當流動站以接收到電臺信號為標志，它的初始化獲得成功。因此，在RTK技術的應用過程中我們保證該流動站在基準站電臺部分的信號覆蓋區域，然后才可放心的進行進一步操作。第三，這是最為重要的細部測量。該測量的操作步驟可以簡單易懂的理解為：第一步，在所需研究的地形圖上，標記出需要管線的每個轉角，接著把它們的具體坐標位置給標記出來，完成上述部分后，最終把這些坐標錄入到控制器當中做記錄。下一步則是進入GPS接收機，打開RTK與之對應的作業模式，把樣點給一一對應輸入進去。與此同時，我們也需要記錄測量出他們沿途的顯眼標志物，并把測量結果按照同樣的比例尺記錄到當中。第四步尤為重要，它需要完成數據的傳輸，并且修改相應的數據格式。當工作人員在野外采集這些數據時，他們是記錄在隨身攜帶的控制器里的，他們使控制器自始至終保持著相關記錄數據的傳輸。與此同時，計算機的相應數據庫內把這些數據下同步下載，此時就可以順利地對野外采集的數據進行編輯了。但是，值得注意的是，我們必須人工的將數據按照文本格式去進行輸出操作。再通過進一步的處理，才能使它能被相應的繪圖軟件所調用。第五，點的編碼。野外采集所得到的所有數據都會被記錄在計算機的同一個文件內，而野外采集的不同屬性的數據，它們在計算時需要進行不同的處理。因此，當在數據采集之前，建立一套編碼系統非常有必要，對于編碼的要求不乏就是簡單、力便，并且要易于保存和識別。第六，數據處理。通過前面的一系列過程，在數據采集結束之后，采集的數據將經過片爾曼濾法進行統一的處理，經過最后這道工序，數據最終得以使用。

結語：RTK技術實現了實時平面和高程測量達到厘米級的精度。而所測得的數據，是由控制器直接傳入到了計算機內，再通過計算機繪制成具體的圖，期間沒有可以造成精度損失的操作，這和傳統的方法相比，大大的減少了人為因素的干擾，它不僅獲得了我們期望已久的高精度，同時也降低了測圖的差錯率。