RTK在城市工程测量中的应用研究

李林

（长沙市规划勘测设计研究院湖南长沙410000）

RTK在城市工程测量中的应用研究

李林

（长沙市规划勘测设计研究院湖南长沙410000）

全球定位系统迅猛发展，其中的RTK测量技术也日益成熟。在测绘工作中，RTK技术的应用能够在野外实时得到厘米的定位精度。本文分析了GPS RTK技术在工程测量中的应用，以供参考。

RTK技术

引言

城市工程测量是建筑工程建设的基础性工作，为市政工程建设、规划红线定位、工程测图、房产图测绘、地籍变更测量等提供服务。传统的测量方法是导线测量，但是，随着全球卫星定位技术飞速发展，逐渐以高效率、高精度等优点，被城市工程测量所广泛采用。其中，实时动态定位技术（RTK测量模式），更是以实时、快速、操作简单的优势而倍受青睐。

1 RTK技术概述

1.1 RTK技术

RTK技术，即是实时动态测量系统，结合了数据传输技术和GPS测量技术。RTK测量技术的原理，是利用载波相位的观测来作为根据的，属于实时差分GPS测量技术：将一台GPS接收机安装于基准站上，连续观测所有可见的GPS卫星，并利用无线电传输设备，将所观测的数据实时传送至用户观测站。而用户站则会在接收GPS卫星信号的同时，接收来自基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，实时地判定解算结果是否成功，从而减少冗余观测量，缩短观测时间。

RTK测量系统的构成有三部分，即GPS接收设备、数据传输设备和软件系统。数据传输系统的组成，主要包括基准站的发射电台、流动站的接收电台（见图1），该系统的作用在于实现实时的动态测量，相应的软件系统，还具备实时解算出流动站三维坐标的功能。

1.2 RTK技术原理

RTK测量技术运用过程中，主要由基准站接收机、流动站接收机和数据链几个部分组成，其基本工作原理是（见图2）：至少配备2台GPS接收机，其中一台安放于固定的级点上（基准站），另一台接收机作为流动站。运用固定于级点上的接收机来观测所有卫星，并向流动站传输采集的信息、观测数据等。流动站的GPS接收机会接受来自于GPS的卫星信号，并通过无线接收设备来接收基准站数据，然后再依据相对定位原理，采用实时差分处理方法，即可算出流动站的三维坐标与精度。

图1 RTK测量系统

图2 RTK技术工作原理流程示意图

1.3 RTK技术的优点

我国当前的城市测量工作中，RTK技术的投入运用在大大促进了城市测量质量与效率。运用RTK技术的主要优势，就在于测站之间的无需通视、全天候作业，且操作简便、观测时间相对较短、定位精度高，能够提供准确的三维坐标等，具体表现如下：

（1）RTK技术作业效率高。相较于传统测量技术，RTK技术测量效率高，一次能够测设半径为8km的测区。如果是采用快速静态测量模式，其测量范围半径为15km，其定位精度可达1～2cm。

（2）测量精度高。RTK技术能够有效避免误差积累问题对工程测量结果的影响，从而保证测量数据的准确性与可靠性。一般来说，其测量数据的精度可以精确到厘米，因而对于城市的测量工作而言能够发挥重大作用。

（3）数据传输范围广。RTK技术基站与流动站之间，为了实现数据的传输，需要依靠无线电信号，因而甚至可以测量较远或存在视线阻碍的情况，大大降低了对于作业环境的要求。

（4）自动化程度高。该技术可利用电子手簿，对测量数据进行实时记录，然后导入专业测图软件，即可实现数字化测图，自动程度比传统作业方法高。

2 工程测量中RTK技术的应用

2.1控制测量

工程中的建成区和规划区，都对测绘工作的精准度有较高要求。城市迅速发展，为了避免测量过程中控制点的破坏，不仅要求加快测量进度，还要求能够准确提供控制点，并且对于控制点的要求精度较高。这种情况下，采集测量数据所需时间较长，因而获取定位结果所需时间也必然较长。RTK技术的采用，能够实时反映定位结果，大大提升了作业效率，减少了作业时间，提高了控制测量的精准度。

2.2 城市线路勘测

如果在城市线路勘测中运用传统方法，则需要通过不断指挥跑杆人员，才能够实现测点的保证，控制其位于断面线或中线上。但由于距离过长、不通视，往往还需要不断转站。而运用GPS RTK勘测仅需输入各拐点坐标，作业时调出测点坐标，即会自行生成直线，并显示测量员的方位，以及距离起始点的桩号，这样测量员不仅可以看到点位间距，而且可以判断出自己的位置是否在断面线上，省时高效，操作简便。

2.3 线路中线定线

在规划市政道路时，进行线或电力线的中线放样施工中，需要RTK测量技术的帮助，从而大大减少了工作人员的工作量。工作人员在RTK的外业控制器中输入线路参数，如线路起终点坐标、曲线转角、半径等数据，就能达到工作效果，快速方便。RTK测量技术使得工作方法更加灵活，在提高工作效率的同时，也避免了很多问题的发生。

2.4 建筑物规划放线

常规全站仪在进行放样时，需要2～3个工作人员共同操作，对于方向、距离的放样，往往对全站仪的放样通视情况，具有较高要求。而运用RTK，即可直接对坐标开展放样工作，手簿则会自动显示距离。RTK还适用于复杂曲线或直线的放样，该项功能在拆迁放样中，能够发挥重要作用。房屋拆迁过程中，容易出现通视问题，因而需要利用建筑物的交叉点、拆迁线等，才能够添加放样点，而RTK放样直线无需良好的通视条件，仍然可以顺利开展放样工作。

2.5 建筑用地测量

由于RTK技术具有效率高、测量精准的优势，将其运用到建设用地的勘测定界工作中时，可以实时地测定界址点坐标，确保土地使用在规定范围内，用于用地面积的计算等方面，测量权属界限、土地分类修测等工作也可应用RTK技术，这样既可以提升测量效率，也保证了测量的精准度。

2.6 地下管线测量

对于地下管线坐标系、高程基准的测量，均采用的是独立系统，若建筑物的密度较小，即可直接运用RTK来测量管线点；若建筑物的密度偏大，则使用RTK在相对开阔的区域，设置图根控制点，然后使用全站仪来进行管线点的详细测量。在管线调查工作中，针对管线分布未知的情况，运用RTK和全站仪相结合的测量方法，能够有效提高测量效率。

2.7 数字化地形图测量

运用RTK技术，还可以迅速定位，并获取实时坐标，进而实现对固定测量环境或地形的测量。一般来说，地形点的测量需要依据现场实际地形才可以进行，将所采集的地形点，生成数字化地形图。在使用GPS RTK技术进行测图作业的过程中，通常无需通视，无需布设各级控制点，即可快速完成相关工作，且仅需一人手持接收机即可完成。

2.8 纵横断面测量和土石方计算

在手簿中，建立施工放样点文件，采用横断面测量模式，挖、填或半挖半填方法，将边坡坡度、路肩宽度、设计高等相关设计数据输入手簿，明确所需要的测量横断面中线里程，即可进行放样。精确定位需要采集横断面的中线里程，生成一条与线路方向垂直的直线，沿该直线向线路的两端，分别采集相应的地面高程，并进行间隔采样，直至抵达线路设计所要求的横断面距离。然后利用数据绘图软件，在大比例尺带状地形图上，生成线路横断面图、纵断面图，计算工程量，并检验并提交最终的测量。

3 RTK技术的网络化发展

以CORS为基础而发展起来的RTK技术，逐渐取代了传统的测量方法，在很大程度上提高了测量工作的效率与精度。而网络RTK技术的应用，具有非常显著的优势。网络RTK技术能够解决控制点被破坏，控制测量费时费力、时效性差以及定位结果无法实时发布等方面的问题，并弥补这些不足，因为该技术的实施不需要在地面建立大量控制网点；且具备能够快速整周模糊度解算和网络差分的功能，可高效实现城市控制网点观测，以供工程放样、规划监督、地形图测绘等工作环节的使用。

另外，运用网络RTK技术还能提高航空摄影测量像控点测量、线路中线定线、建筑物规划放线、建设用地定界测量（实时测定界址点坐标）等城市测量工作的效率。通过建立RTK永久基准站，甚至可进一步实现高强度、大范围内差分信号的覆盖，从而节省建立测量基准站所耗费的人力物力，只需一台流动接收机，即可实现快速作业。

4 结语

RTK技术与网络RTK测量技术的发展应用，是科技时代发展的必然。我国城市测量中，RTK测量技术的应用随处可见，RTK及网络RTK测量技术将在城市测量中发挥更多潜在价值，提升测量工作效率和成果质量，为城市规划做出更大贡献。

[1]刘文强.GPS RTK技术在城市工程测量中的应用探讨[J].科技创新导报，2010：91.

[2]吴云丰.浅谈城市工程测量中GPS RTK技术应用[J].计算机光盘软件与应用，2010：22～23.

[3]王春华，焦志良.基于工程背景的RTK技术在城市控制测量中的应用研究[J].科技资讯，2010：91.

P228.4

A

1004-7344（2016）28-0217-02

2016-9-23