1、GPS-RTK 技术在工程测量放线中的应用摘要：本文简要介绍了 GPS RTK 技术的基本原理，结合管线测量、放线的特点，对 GPS RTK 技术在室外管线工程放样中的应用进行了分析和总结。 关键词：GPS RTK 工程放样 中图分类号： P228.4 文献标识码： A 0 前言 随着全球定位系统 GPS（Gloal Positioning System）技术的快速发展，定位精度的不断提高。GPS 技术，特别是动态 GPS 技术(RTK-Real Time Kinematic)在工程放样中应用也越来越广泛。因其直观快捷、实时性强、点位误差不累积等优点在测量、放样施工中得到了普遍的使用。 工程放
2、样是测量的一个应用分支，它要求通过一定的方法采用仪器把人为设计好的坐标点在施工现场标定出来。由于 RTK 具有观测时间短、精度高、无需通视等优点，本文结合自己实际利用双频天骄 X90 在乘风地区系统配套工程中进行管线路由工程放样的应用，谈谈对 RTK 技术在工程放样中一些认识。 1 GPS 概况（简化） 全球定位系统 GPS 是由分布在地球两万多公里高的轨道上运行的 28颗人造卫星组成的卫星导航系统，它能够实现地球表面及其上空任何地点，任何时刻的三维定位、测速、定时。 1.1 GPS RTK 基本原理介绍 GPS 定位模式根据作业模式可分为三大类：绝对定位、相对定位、差分定位三类。 RTK(R
3、eal Time Kinematic)定位技术是以载波相位测量与数据传输技术相结合的实时差分 GPS 技术。它是 GPS 测量技术发展中的一个新突破。它能够实时地提供测站点的指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。它有三部分组成： 1）基准站 2）数据链 3）流动站 RTK 定位过程：基准站实时地将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等用无线电传送给运动中的流动站，在流动站通过无线电接收基准站发射的信息，将载波相位观测实时进行差分处理，得到基准站和流动站的坐标误差 X、Y、Z，坐标差加上基准站坐标就可以得到流动站的 WGS-84 坐标（也可以通过手薄的设置得到西安 1980 坐标
4、或北京 1954 坐标） ，通过坐标转换得到每个流动站点的 x、y、z。 2 工程放样的应用 2.1 工程概况 乘风地区系统配套工程供热部分：管线沿东湖路敷设至新城北路DN900 等各类保温管 38km，电力电缆 58 km，其路由位置多处有土堆、树带、围挡、临时建筑物，管线、电缆路由折点多，设计要求位置精确，路由位置没有现状坐标。甲方提供现场 4 个坐标控制点（G023、025、027、026） ，及城市乡村控制点成果表，见下图： 依据以上图表与设计图纸比较发现： 1）给出的坐标控制点均没有在管线路由上； 2）两个控制点间的距离较远，均大于 2km 以上； 3）坐标值均没有规律，基本很难采用
5、传统的方法进行现场测量、放线。 由于二级网、道路、电缆沟路灯均未施工，根据以往管线施工在图纸设计中多数给出管线的管顶埋深，施工中只要能满足设计覆土即可。但该工程管线路由有多处折点，必须在管线折点位置安装不同角度的弯头，因此现场的坐标点定位必须精确,所以我们采用了天骄 X90 进行了工程放样。 备注：根据上图，DN500 供热干线与 DN500 给水干线的中心距离为2650mm，根据计算，供热干线与给水干线的净距离为：2650-555-655*0.5-532*0.5=1501mm。参考：S1139-2、CJ/T123-2004。 2.2 放线作业流程 （1）启动设备：手薄通过数据线与基准站接收机
6、连接,当手薄下方出现“数据固定” （显示为黑色）则说明 RTK 工作正常，可以使用了。 （2）建立工程信息：在手薄中新建一个文件，依次按要求填写并选取一下工程信息：键入工程名称代号（如输入：CYC0915） 、中央子午线（大庆地区中央子午线为 126） ，其他为默认设置，连续点击“确认”2次，工程新建完毕。 （3）现场点放样：通过手薄与移动站接收机的连接，在手薄里输入待放点的坐标，点击“点查找”后选择刚才输入的点的信息后点击“导航” ，手薄立刻显示待放点位置导航图，根据导航位置的指示，在有效的固定解状态下，移动移动站接收机，当移动站接收机接近待放点位置时，会发出“嘀嘀嘀”的提示音，GPS 开始
7、进入有效解状态，通过手薄显示与待放点的相对位移，调整接收机位置，达到符合放样点坐标位置即可实地定点，然后进行下一个坐标点的放样。 （4）直线加密点、测量放样：下图中 4 点-9 点距离为 300m（创业城内多处为此种情况） ，且之间有建筑物暂时不能清除，不能通视，当使用 RKT 对点 4 和点 9 定位后仍然不能放线、开槽。需要在点 4 与点 9 之间加入多个控制点。 在手薄中输入点击“参考线放样” ，设置直线起始点的坐标，然后点击“放样” ，在点 4 至点 9 之间移动移动站接收机，在手薄上就会显示该点与点 4 与点 9 点的直线的垂直距离，当距离小于 1m 时，会发出“嘀嘀嘀”的提示音。并
8、且在手薄上还会显示该点与坐标起点、端点的的直线距离，也可以根据显示的距离进行现场线段的定位，提高距离测量的效率及精度。 （5）圆曲线放样：在手薄里输入圆心坐标、半径数据，再根据需要放样的圆曲线上的数据输入手薄，即可按照手薄导航图的指示实地定位点。当移动移动站时在手薄上就会显示距离待放曲线的距离。 3 GPS-RTK 技术工程放样与传统放样对比分析 3.1 不需要建立管线测量控制网 RTK 的作业模式进行测量放样时，不需要建立测量平面控制网，只需考虑与测区原有已知点的联测，如果测区已建立了精度到 2-3cm 的大地水准控制点高程，RTK 则同时得到满足精度要求的测量点的高程，而无需采用水准测量方
9、法来建立高程控制网。同时用 RTK 进行管线测量、路由放线，不受场地的限制，特别是在道路、小区管网施工建设的杂乱现场，不要求通视条件，夜间可以施测，也非常适合对正在施工的地下管线、电缆进行覆土前的竣工跟踪测量。 3.2 定位精度高 RKT 接收机标称精度可达 1cm1ppm（平面） ，2cm1ppm（高程） 。并且各测点精度均匀，点误差不累计。而常规的全站仪测量放样时测量点的精度：相对于临近控制点，平面测量中误差不大于5cm （实际全站仪的测量精度为 5cm5ppm） ，高程测量中误差不大于3cm，两者比较，RTK 测量具有较大的优势。我单位在创业城工程一级网管线、6KV 电缆施工的工程中均全
10、部使用了 RTK 进行了测量、放样（使用的全球定位系统GPS 接收机的校验结果为 1.81ppm，符合规范要求） ，在测量过程中均未出现过较大偏差。 备注：全站仪测距精度 5mm+5ppm，实际上应该这样写：5mm + 5ppm D km（其中 D 是测量的距离，用 km 作单位） 。其中 5mm 是由于仪器对中等因素产生的固定误差，为 5 毫米；而 5ppmD km 是与距离有关的误差（ppm 是百万分之一，公里化为毫米要乘以 10 的 6 次方，两者相乘，刚好抵消） 。假设测量 2km 的距离，那么精度为 5+52=15（mm） 。 3.3 适合长距离、大范围施测 我单位使用天骄 X90
11、的作业半径为 3km，将 RTK 支设在中心位置，可以覆盖到整个创业城 22 个地块的现场测量，特别适合于类似创业城新建小区内管线、电缆线路、道路的施工测量及复测。 3.4 采集速度快 采用常规的 1+2 配置的 RTK 作业模式，即一台基准站，两台流动站，可以同时进行两组人员测量放样。每个测点在几秒钟内即可实时获得三维坐标，非常适应管线、线路等测量采集点多的情况。 3.5 操作简单、设备轻便 采用常规全站仪进行工程放样，设备沉重，仪器设备场地要求高，前后视不能有遮挡，一般需要三个人共同协作才能完成一个点位的采集。搬站、转站繁琐，工作效率低。而使用 RTK 技术的自动化程度高。常规配置，观察人
12、员主要是摆好基准站，然后进行流动站采集，对于建立了GPS 连续运行参考站的地方，就只要进行流动站的工作。其他观测工作如卫星的捕获、观测记录等均由仪器自动完成。目前 RTK 设备已实现一体化，体积小，重量轻，便于携带和操作，大大减轻了施工测量人员的劳动强度，采集时可一个人单独作业，提高了采集的工作效率。 4 RTK 测量技术在工程放样中的局限性 RTK 技术同静态 GPS 测量一样都受到卫星信号的制约。现状地形位置地理环境复杂多样，特别是城市密集地区，狭窄街道上的测量点，靠近路边建筑物、树林等，由于 GPS 卫星信号穿过障碍物之后变得十分微弱，甚至被完全遮挡，RTK 接收机无法实现定位，或由于周
13、边建筑对 GPS 信号产生反射，形成多路径效应，产生较大的定位误差。 5 结论 通过 GPS- RTK 作业模式在乘风地区系统配套工程中的实践证明：RTK 技术在工程放样中的使用将会给现场测量放线带来很大的方便，将大大提高测量放线的作业效率和工作质量，降低了劳动强度，节省了测量费用，使测量放线变得轻松容易。 参考文献： 1CJJ73-2010， 卫星定位城市测量技术规范.北京：北京市测绘设计研究院，2010. 2CJJ8-2011， 城市测量规范.北京：北京市测绘设计研究院，2011. 3徐绍铨等，GPS 测量原理及应用.武汉，武汉测绘科级大学出版社，1998 4工程之星 2.0 用户手册修改版，2004.10.
