1、RTK 技术在公路横断面测量中的应用【摘要】本文介绍了 RTK 技术及其特点，对传统公路横断面测量作业方法及存在的问题进行了分析，对采 RTK 技术测量公路横断面进行了阐述，以供参考。 中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号： 一前言 RTK 技术不仅能达到较高的定位精度，而且大大提高了测量的工作效率。随着 RTK 技术的提高，这项技术已经逐步应用到公路横断面测量工作中，RTK 技术在公路测量领域有着广阔的应用前景。本文对传统公路横断面测量作业方法及存在的问题进行了分析，对采 RTK 技术测量公路横断面进行了阐述，希望有所帮助。 二RTK 技术及其特点 目前，全球有美国 GPS 全球定
2、位系统、俄罗斯格洛纳斯全球定位系统、欧洲伽利略全球定位系统、我国北斗星全球定位系统。这四大全球定位系统中要数 GPS 开发最早，应用更为成熟。其具有全球性、全天候、连续性、实时性导航定位和定时功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。根据算法模型，设计了静态、快速静态以及 RTK 等作业模式。静态作业模式主要用于地壳变形观测、 国家大地测量、大坝变形观测等高精度测量；快速静态测量以其高效的作业效率与厘米级精度广泛应用于一般的工程测量； 而 RTK 系统由 GPS 接收设备、 无线电通讯设备、电子手薄及配套设备组成，整套设备在轻量化、 操作简便性、实时可靠性、 厘米级精度等方面的特点，完
3、全可以满足数据采集和工程放样的要求。 1. RTK 实时动态定位系统由基准站和流动站组成，建立无线数据通讯是实时动态测量的保证，其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，根据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少冗余观测，提高工作效率。 2. RTK 技术的优点 (一)作业效率高。在公路路线测量中, 每小组每天可完成中线测量 6
4、 8 km, 在中线放样的同时完成中桩抄平工作。若用其进行地形测量, 每小组每天可以完成 0. 8 1. 5 km2 的地形图测绘, 其精度和效率是常规测量所无法比拟的。 （二）定位精度高, 没有误差积累。只要满足 RTK 的基本工作条件, 在一定的作业半径范围内 , RTK 的平面精度和高程精度都能达到厘米级, 且不存在误差积累。 （三）全天候作业。RTK 技术不要求两点间满足光学通视, 只需要满足电磁波通视和对空通视的要求。因此和传统测量相比, RTK 技术作业受限因素少, 几乎可以全天候作业。 （四）RTK 作业自动化、集成化程度高。RTK 可胜任各种测绘外业。流动站配备高效手持操作手簿
5、, 内置专业软件可自动实现多种测绘功能, 减少人为误差, 保证了作业精度。 3RTK 技术的缺点 虽然 GPS 技术有着常规仪器所不能比拟的优点, 但经过多年的工程实践证明, GPS RTK 技术存在以下几方面不足。 （一）受卫星状况限制。随着时间的推移和用户要求的日益提高,GPS 卫星的空间组成和卫星信号强度都不能满足当前的需要, 当卫星系统位置对美国是最佳的时候,世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖。 （二） 受电离层影响。白天中午, 受电离层干扰大, 共用卫星数少, 因而初始化时间长甚至不能初始化, 也就无法进行测量。 （三） 受数据链电台传输距离影响。数据链电台信
6、号在传输过程中易受外界环境影响, 如高大山体、 建筑物和各种高频信号源的干扰,在传输过程中衰减严重, 严重影响外业精度和作业半径。另外, 当 RTK 作业半径超过一定距离时, 测量结果误差超限, 所以 RTK 的实际作业有效半径比其标称半径要小, 工程实践和专门研究都证明了这一点。 （四） 受对空通视环境影响。在山区、 林区、 城镇密楼区等地作业时, GPS 卫星信号被阻挡机会较多, 信号强度低, 卫星空间结构差, 容易造成失锁, 重新初始化困难甚至无法完成初始化, 影响正常作业。 （五） 受高程异常问题影响。RTK 作业模式要求高程的转换必须精确, 但我国现有的高程异常分布图在有些地区, 尤
7、其是山区,存在较大误差, 在有些地区还是空白, 这就使得将 GPS 大地高程转换至海拔高程的工作变得比较困难, 精度也不均匀, 影响 RTK 的高程测量精度。 三传统公路横断面测量作业方法及存在的问题 1. 公路的横断面设计需要进行纵横断面水准测量传统作业方法如下： （一）根据设计坐标测设公路中桩。传统的中桩放样多采用全站仪进行。随着 GPS 的应用越来越广泛，部分单位已尝试使用 RTK 进行中桩放样。 （二）用水准仪进行抄平工作，测线路纵断面。中桩放样完成以后，用水准仪测出中桩的高程。在线路附近都埋设有高等级的水准点，其精度都能满足要求。利用这些高程点测出中桩的高程,用来进行线路纵断面的设计
8、。 （三）用经纬仪结合水准尺测线路横断面。横断面的设计需要的是线路两侧的地形起伏状况，即两侧地面的高程变化。测量使用的是经纬仪结合水准尺的方法。 2. 存在的问题 随着测量技术的发展，GPS 技术正在被越来越多的测量单位所接受，它的平面定位精度高，作业速度快也已经是众所周知的。如果用 RTK 代替全站仪进行中桩点位的测设，在精度、 经济、 实用各方面都有明显优势。但是如果在断面图测绘方面仍然采用传统的方法，将会使整体的作业进度受到较大影响。 因此为了解决这一矛盾，利用 RTK 的高程数据代替水准测量数据，这样在满足要求的前提下大大提高了作业速度,从而用 RTK 完成整个水准测量。 四 RTK
9、技术在测量公路横断面的应用 1. 高程数据研究 RTK 实时测量点位与全站仪测的中桩点位高程精度为一个量级， 而平面精度则远远优于后者。 2. RTK 测量公路横断面一般步骤 （一） 计算各中桩处横断面上各端点的坐标。根据线形设计数据及待定断面的里程并按线路中线点位坐标计算公式，计算出各中桩和各加桩的坐标及相应横断面上端点的设计坐标。 （二） 将端点的设计坐标输入到 RTK 的手持机中。设计坐标数据可由相关软件输送到手持机中，也可由人工直接在手持机上进行数据输入，但人工输入工作效率较慢且容易出错，不适合大量点的输入。实际工程数据量较大，宜采用软件传送数据。 （三） 转换参数计算。首先确定采用哪
10、些点进行转换参数的计算，这些点应具有线路坐标和 WGS-84 坐标, 若没有 WGS-84 坐标,则可在野外利用 RTK 技术实测获得。 （四） 野外实测，设置基准站和流动站。 基准站可在测区内任意选择， 输入其单点定位值作为参考坐标。 （五） 在内业数据处理方面，根据测得的相邻点的三维坐标计算水平距离和高差， 即可绘出断面图。 五结束语 RTK 技术在公路勘测中的应用，对等级公路的勘测手段和作业方法产生了重大改变，极大地提高了勘测精度和勘测效率，对公路勘测、 施工和后期养护、 管理方面有着广阔的应用前景，为我国国民经济发展带来了可观的经济效益。 参考文献 1徐绍铨,张华海,杨志强.GPS 测量原理及应用M.武汉：武汉测绘科技大学出版社,2008. 2 许娅娅.RTK 在公路测量中的应用J.测绘通报， 2007 3 李仕东. RTK 技术在公路横断面测量中的应用J.测绘工程， 2005 4丁长跃.浅谈 RTK 技术在公路测量中应用问题. J. 测绘通报，2007, 5曹晓晗，曾洪周.RTK 技术在公路勘测中的应用J.测绘与空间地理信息， 2009
