1、对 RTK 在工程测量中的应用分析摘要：RTK（Real Time Kinematic）技术是在 GPS 技术基础上发展而来的实时载波相位差分测量技术，它在测量过程中可以实时提供厘米级精度的三维坐标。RTK 技术与传统测量仪器相比具有作业条件要求低，效率高等优点，在工程测量中的应用及推广可以覆盖控制测量、碎部测量、施工放样、水下测量和断面及线路测量等各个领域。 关键词： RTK 技术;工程测量;应用 Abstract: RTK ( Real Time Kinematic ) technology is based on the GPS technology and development of
2、 real time differential carrier phase measurement technique in measuring process, it can provide real-time cm level precision three-dimensional coordinates. RTK technology with the traditional measuring instruments compared with operation requirements low, high efficiency advantages, application in
3、engineering survey and promotion can cover control measurement, measurement of the broken, construction lofting, underwater survey and cross section and line measurement and other fields. Key words: RTK technology; engineering measurement; application 中图分类号： P258文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012） 一、 RTK 技
4、术 RTK 定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分 GPS 技术，是GPS 测量技术与数据传输技术的结合，是 GPS 测量技术中的一个新突破。实时动态测量（RTK）测量的基本原理是：在基准站上安置一台 GPS 接收机，对所有可见的 GPS 卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户流动站。在用户流动站上，GPS 接收机在接收到 GPS 卫星的同时，通过无线电设备，也接收到基准站传输来的观测数据。然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户流动站的三维坐标及其精度。其精华就是以载波相位观测值为基础。 二、RTK 测量的基本原理 实时动态(Real Time Kin
5、ematicRTK)测量系统，是 GPS 测量技术与数据传输技术相结合，而构成的组合系统。是 GPS 测量技术发展中的一个新的突破。 RTK 测量技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分 GPS(RTD GPS)测量技术。我们知道，GPS 测量工作的模式有多种，如静态、快速静态、准动态和动态相对定位等。但是，利用这些测量模式，如果不与数据传输系统相结合，其定位结果均需通过观测数据的测后处理而获得。由于观测数据需在测后处理，所以上述各种测量模式，不仅无法实时地给出观测站的定位结果，而且也无法对基准站和用户站观测数据的质量，进行实时地检核，因而难以避免在数据后处理中发现不合格的观测成果，需要进行返
6、工重测的情况。过去解决这一问题的措施，主要是延长观测时间，以获取大量的多余观测量来保障测量结果的可靠性。但这样以来，便显著地降低了 GPS 测量工作的效率。 在基准站上安置一台 GPS 接收机，对所有可见 GPS 卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS 接收机在接收 GPS 卫星信号的同时，通过无线电传输设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标，其精度可达到厘米级。这样通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测结果的质量和解算结果的收敛情况，从而可实时地判定解算结果是否成功，以减少
7、冗余观测，缩短观测时间。 单基站 RTK 技术。CORS 站网由若干个 CORS 站组成，GPS 差分信号可从各个 CORS 站发出，也可从数据中心发出。在这种网络 RTK 模式下，每个基准站服务于一定作用半径的 GPS 用户，对于一般的 RTK 应用，服务半径可以达到 30km。GPS 差分数据播发的数据链，可以用无线电台，也可用公用无线通信网，如移动 GSM/GPRS 或联通 CDMAIX。单工站 CORS就是只有一个连续运行站。 类似于一加一的 RTK，只不过基准站由一个连续运行的基准站代替，基站同时又是一个服务器，通过软件实时查看卫星状态、存储静态数据、实时向 Internet 发送差
8、分信息以及监控移动站作业情况。移动站通过 GPRS、CDMA 网络两种通讯方式基站服务器进行通讯。 多基站 CORS 网络系统。多基站 CORS 是指分布在一定区域内的多台连续运行的基站，每个基站都是一个单基站系统，由控制软件自动计算流动站与基站间的距离，选点距离最近的 CORS 基站作为 RTK 差分作业的参考站。 当前国内不同行业建设的 CORS 系统基本上还是独立运行的，很多单位的数据只在本单位甚至是本部门内共享和利用。在当前技术水平和市场可供产品条件下，根据本部门实际情况，从提高投资效益角度出发，选择单基站和多基站 CORS 系统是适合一些地、市、县测绘部门的优选方案。 三、RTK 技
9、术的优点 与常规测量仪器相比主要有以下优点：(一)作业效率高。这是 RTK技术的最大优点，在一般地形，将 RTK 设在较高的开阔位置，一次可施测半径约为 4km 的范围，大大减少了常规测量仪器的搬站次数和对控制点数量的要求。在一般的电磁波环境中几秒钟即可测得一点坐标。(二)作业条件要求低，自动化程度高。RTK 技术不要求两点间通视，只要求有电磁波信号，所以它受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，作业自动化程度高。实时动态测量(RTK)一般至少要接收 5 颗卫星才能进行，为得到厘米级的测量精度，测量前必须进行初始化，双频 RTK 大大缩短了初始化时间，而且可以在运动中初始化。(三
10、)自动化、智能化程度高。操作简便，容易使用，数据处理能力强。只要在设站时进行简单的设置，就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算执、其他测量仪器通据。如辅助相应的软件，RTK 可与全站仪联合作业，充分发挥 RTK 与全站仪各自的优势。(四)成果质量有保证。PTK 作业自动化、集成化程度高，测量功能强大。PTK 可胜任各种测绘内、外业。流动站采用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。PTK 测量可以大大提高工作及成果质量。它不受人为因素的影响。整个作业过程全部由测
11、电子技术，计算机技术控制，自动记录、自动数据处理、自动误差计算。在中线放样的同时完成中桩抄平工作。 四、 RTK 技术在工程测量中的应用及推广 RTK 定位有快速静态定位和动态定位两种测量模式，两种定位模式相结合，在工程测量中的应用及推广可以覆盖控制测量、碎部测量、施工放样、水下测量和断面及线路测量等各个领域。 （一）控制测量 控制测量是工程建设、管理和维护的基础，控制网的网型和精度要求与工程项目的性质、规模密切相关。城市控制网具有面积大、精度高、使用频繁等特点，城市、级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度。一般的工程控制网覆盖面积小、点位密度大、精度
12、要求高。用常规控制测量如：导线测量、边角网，要求点间通视，且多数需要分段施测，以避免积累过大的误差，费工费时，且精度不均匀。如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。采用 RTK 技术测量，只需在测区内或测区附近的高等级控制点架设基准站，流动站直接测量各控制点的平面坐标和高程，对不易设站的控制点，可采用手簿提供的交会法等间接的方法测量。采用载波相位静态差分技术，可以保证达到毫米级精度。与传统作业相比较，由于点与点之间不需要通视，可以敷设很长的 GPS 点构成的三角锁，以保持长距离线路坐标控制的一致性，同时还具有点位选择限制少、作业时间短、成果精度高、工程费用低等优点，对于建立工程勘探、施工
13、控制网和变形监测控制网等具有显著的优势。与静态 GPS 测量相比，能实时知道定位结果，不需事后进行数据处理，出现内业精度不符合要求返工的情况，缩短了作业时间，因而大大提高了作业效率，功效至少提高35 倍。 （二）碎部测量与放样 RTK 技术可应用于测绘地形图、地籍图、测绘房地产的界址点、平面位置的施工放样等。传统的平板仪测图、电子平板测图，需要布设图根控制点，并要求测站与测点之间能通视，至少需要 2-3 人操作。如果直接用 RTK 测图的话，可以不布设各级控制点，测图时仅需一个人背着仪器到测点上呆上 1-2 秒钟并同时输入特征编码，依据一定数量的基准点，便可以高精度并快速的测定界址点、地形点、
14、地物点的坐标。在室内绘图时，把区域内的地形、地物特征点的数据传入计算机，即可由绘图软件成图。由于只需要采集碎部点的坐标和输入其属性信息，而且采集速度快，大大降低了测图的难度，既省时又省力。采用 RTK 技术进行放样，只需将参数如放样起点终点坐标、曲线转角、半径等输入 RTK 的外业控制器，即可放样。放样方法灵活，可以按桩号也可以按坐标放样，并能随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定值为止。由于每个点位的测量都是独立的完成的，不会产生累积误差，各点放样精度趋于一致。不像常规放样那样，需要后视方向、用解析法标定，因而简捷易行。 （三）水下测量 水下测量
15、一直是我们工作的一个难点，用常规方法测量，速度慢精度差。如果进行大面积水下测量，东北地区只能在冬天靠冰眼的方法来进行测量，费时费力，RTK 配合测深仪进行水下地形测量，改变了传统的水下地形测量方法，解决了大面积水域测量难定位、精度差的难题，使水下地形测量自动成图变为现实。在实际作业中，首先把 GPS 基准站在岸上架设好，然后在船上把 GPS 流动站、测深仪、手提电脑连接好，确认无误后，输人各种参数和数据就可以进行测量。测量过程中，可在计算机屏幕上看见船的实时位置，可随时校正船的方向。外业结束后，可以用专业软件处理数据资料，生成水下地形图。如果没有测深仪，可以采用 Rl，K 定位，用测深尺量测水
16、深的方法，最后用展点程序把点位展到绘图软件中，生成水下地形图。这个方法只适用于小面积的水下测量作业中。 （四）断面及线路测量 在常规断面测量中，由于遮挡或距离过长等原因，要不断地转站来满足测量的需要，耗费大量的人力、物力。采用 RTK 作业，首先把各拐点坐标输人手薄，在实际测量中，调出所要测的两点坐标，手簿内自动生成一条直线(断面线)，并显示在屏幕上，手簿同时显示测量员所在原位置和距离起始点的桩号，这样测量员就可以知道自已是否在断面线上，也可以知道点位间距的大小。这样就避免了偏离方向和点位间距疏密不等。在大的断面测量中，如果拐点很多，可以分成几段同时测量。在测量时要注意记好点号和植被注记，如果
17、分成几段测量，注意点号不能重复，以免内业处理时出错。由于 RTK 只是测量出各点的坐标和高程，而断面要用累加距离来表示，这就需要用 Excel 或其它软件换算过来。Excel 的公式计算功能可以很方便的求出各点的间距和累加距，最后应用断面 CAD 软件可以直接生成断面，实现断面的数字化测量。 五、结束语 总而言之，随着 RTK 技术的不断完善，RTK 测量的初始化速度、成果精度及可靠性会越来越高。其应用领域还将进一步扩大。我们可以期待未来在大区域的地面沉降测量、建筑物变形监测、精密设备的安装等诸多方面都将采用 RTK 技术。RTK 的应用与研究必将进入一个崭新的阶段。 参考文献 1于来法.我国工程测量的发展趋势及战略目标J.测绘通报，1996(2). 2徐绍铨.GPS 测量原理及应用(修订版)M.武汉:武汉大学出版社,2000. 3邬晓光，黄北新，丁锐.GPS-RTK 技术在城市测量中的应用J.城市勘测，2004(1).
