道路测量中RTK技术的应用与实现

摘 要：公路道路测量精度问题一直是困扰我国道路工程施工的重要因素，传统测量技术无法实现实时测量，造成道路测量误差较大，严重影响了后续道路建设工作。RTK技术的应用有效地弥补了此方面不足，其厘米级精度完全能够满足当前我国公路测量所需，在我国道路测量工作中得到了广泛应用。为了进一步探究RTK技术在道路测量中的应用价值，本次研究针对RTK技术应用与实现展开了深入研究。

关键词：公路道路；测量精度；RTK技术；实时测量；厘米级

目前在我国公路道路施工中，RTK技术由于具有厘米级测量精度及实时测量效率而被广泛应用在了道路工程施工准备阶段，对整体工程建设起到了重要的推动作用。为了能够详细了解RTK技术在道路测量中的运行原理，下文对其应用与实现进行详细分析并对其未来发展趋势做出了展望，以此来为RTK技术进一步完善改进提供借鉴参考。

1 RTK技术概述

1.1 RTK技术概念

RTK（Real Time Kinematic）实时动态测量系统，是一种将计算机技术、数字通讯技术、无线电技术及测量定位技术融为一体的高效测量组合系统。

1.2 RTK系统设计要求

1.2.1 硬件要求。RTK技术对硬件设备的要求相对较高。根据当前我国不同地区道路测量工作中RTK技术硬件配置标准分析后，文章得出了RTK技术对硬件配置的最低要求为：可用于装配的无线电信号接收装置、相应的数据链、供电设备。为了实现实时测量及数据传输，还需要配备无线数字通信系统。关于无线数字通讯系统，文章在总结了测量工作中所出现问题后，认为，该无线数字通讯系统应当满足以下两个条件：（1）信号抗干扰能力强。由于道路测量工作环境较差，受到各种自然因素，如：大雾、风沙、高山等阻挡，信号稳定性容易受到影响，继而干扰RTK技术应用。因此，无线数字通讯系统必须要具有较强的信号抗干扰能力。（2）数据传输通道畅通。数据传输使用的通讯信道不应该与其他系统功用相混淆，以避免不同信道信息传输过程中相互干扰。因此，在道路测量工作中必须要保证通讯信道的畅通。

1.2.2 软件要求。RTK技术在道路测量工作中需要不间断的接收实时流动站提供的三维坐标定位结果并将其进行快速转换，以实现测量结果实时呈现的目的。因此，RTK技术在实际应用过程中需要具备更加优异的软件系统来支持整个技术应用过程。随着科学技术及计算机网络技术快速发展，电子设备更新换代周期明显缩短，在软件系统应用中也需要预留出相应二次开发或软件升级空间，以实现整个系统能够紧随时代发展，做到快速更新。

1.2.3 数据处理。RTK技术数据处理问题不仅是困扰我国道路测量工作的难题，在世界的范围内也是一个控制器保持实时状态的未知技术难题。在深入研究之后，文章得出了RTK技术数据处理核心问题之所在——整周未知数的求解工作[2]。在道路测量工作中，为了能够对收集的数据进行仔细分析鉴别，RTK技术数据处理通常都会对整个圆周进行实施搜索。此过程中将会使用模糊函数法、优化分解法这两个实际工作中最常被用到的数据搜索方法来对未知数据进行搜索。

2 道路测量中RTK技术的应用与实现分析

2.1 工程放样测量应用与实现

工程放样是进行实地测量的首要步骤，也是当前测量重点所在。由于放样位置与工程整体质量有着直接的关联性，因此在放样控制点、坐标转换参数及坐标系等几方面求解措施就显得尤为重要。首先道路测量人员需要将放样点自身的坐标、线、各个桩号等信息参数录入到掌上电脑的RTK技术资料库中。之后另选择一个相对地势较高、附近空旷、受建筑物及自然因素影响较小的已知地点来进行基准站架设工作。在架设过程中需要保证无线数字通信系统能够同时接收到至少5颗以上的卫星信号，以此来保证RTK技术数据链运转的正常与高效性。在相关测量人员已经完成了流动站测量工作之后，便可以启动运行RTK系统，当程序初始化完成之后即可以开展道路测量数据分析工作。从RTK技术资料库中提取出事先存储的预置坐标等资料，利用图形化方式将各个坐标点进行连接架构，使之完全显示在操作者面前。在图形展现过程中需要不断对测量点位所呈现出的精度水平进行调整，当测量精度与道路测量预期值相一致时，即可以结束放样测量工作。在此过程中单人即可完成所有的放样点位设置、数据传输、运算处理、图形架构等一系列工作，节约了工程测量过程中人力、物力资源投入，为工程施工提供了更为直观的数据。RTK技术尤为适用地形复杂的地区道路测量工作中，能够显著提高测量工作效率，是当前道路测量必不可少的测量手段。

2.2 定位測量应用与实现

2.2.1 动态定位测量。动态定位测量是整个道路测量数据全面性、具体性的重要保障，在实际工作执行过程中一般需要测量者在某个放样控制点位保持静态几分钟时间，以避免系统初始化所导致的采样数据丢失现象发生。当整个RTK系统正常启动后，动态定位测量工作即可以按照事先预定的时间间隔及点位测量顺序来开展观测工作。测量过程中每个动态测量点位数据信息可以通过便携设备及时传输至系统终端进行综合汇总，并依据系统内部预先设计的运算模型来分析数据是否符合本次测量工作要求。如果测量人员测量收集的数据信息与实际测量工作存在较大偏差，则系统自动向现场测量人员发出警示，及时告知测量数据是在哪个环节、哪组数据出现异常，以方便及时纠正，确保整个测量工作能够收获真实准确的实地数据。由于RTK技术配备了无线数字通信系统，能够实现信息实时传输及共享，基准站也能够得到即时信息，实现了设备间数据转换一致性[3]。

2.2.2 三维坐标解算。RTK技术所配备的无线电信号接收装置能够同时接收来自于卫星传输与基准站共享的相关信息，并且能够利用自身数据处理程序进行三维坐标解算。目前三维坐标解算方法主要有：基于泰勒级数展开方法和基于罗德里格矩阵方法两种，RTK技术在综合验证了两种结算方法利弊后使用了基于罗德里格矩阵方法，在大角度测量坐标转换中更能得出精确结果。当所得出的解算结果并无明显变化，相关数值趋于一个稳定值后，即为道路测量的最终精度值。相较于传统测量方法，RTK技术受到外界客观因素影响明显较低，能够确保道路测量所得到的数值符合实际，起到了事半功倍的作用[4]。

2.2.3 控制测量应用与实现。根据我国颁布实施的控制测量规范内容之规定，Ⅰ级导线点点位误差>±5cm，而实际道路测量工作中RTK技术20km以内控制点位测量的平面精度误差为±3cm，无论是从理论上还是实践研究上RTK技术均能够满足道路测量Ⅰ级以下导线点的测量精度要求[5]。

3 RTK技术展望

随着我国北斗卫星导航系统的逐步完善，在卫星定位领域我国已经具有了与GPS导航系统一较高下的实力，其测控精度已经逐渐接近GPS卫星定位精度，但是使用价格却明显低于GPS。将北斗导航系统应用在RTK技术中，不仅能够为道路测量工作提供更多便利，也可以降低不必要成本支出，提高工作效率，发展前景极其广阔。RTK技术+北斗导航技术的应用与实现将会在我国道路测量工作中发挥更加显著的推动作用。

4 结束语

综上所述，RTK技术应用到公路道路测量工作中，能够显著提高测量精度，且具有全天候作业的能力，直接推动了我国道路工程建设工作发展进程，具有重要的应用价值。但是在实际测量工作中也需要注意细节的处理，避免操作失误所带来的定位误差超过规范要求，从而影响道路工程施工，以为测量体系发展做出更大的贡献。

参考文献

[1]杨志华.RTK技术在道路测量中的应用[J].成功（教育），2013（12）.

[2]司岩.浅析GPS-RTK技术在道路测量中的应用[J].科技与企业，2014（12）.

[3]张京礼，李华.GPS-RTK技术在道路测量中的应用[J].交通科技与经济，2010（12）.

作者简介：张占全（1983-），男，沧州双盛公路工程咨询有限公司，主要从事公路与桥梁设计工作，本科学历，土木工程（道路与桥梁方向）专业。