RTK 测量技术在施工测量中的应用研究

秦继芳

（山西冶金岩土工程勘察有限公司，山西太原 030002）

1 RTK 测量技术简介

RTK 是GPS 的一种，即实时动态定位技术，是采用实时处理接收机载波相位观测值的差分方法，从而获得目标点三维坐标的定位技术。RTK 测量技术因为采用了载波相位实时动态差分方法，因此能够达到厘米级定位精度，是GPS 技术应用的巨大进步。

RTK 测量技术是能够提供高精度观测值的定位技术，因其可以快速准确提供厘米级定位结果且能满足生产生活需要，因而在各行业被广泛使用。

传统GPS 技术需先观测一定时长的卫星数据，再经内业数据处理后才可获得测点的定位数据。RTK 技术与传统GPS 的最大区别就是动态测量实时获得较高精度的观测值，较大程度的提高了作业效率。

RTK 测量技术的基本工作原理是就是差分定位，流动站接收机采集卫星载波相位信号的同时通过数据链接收来自参考站的数据，根据差分解算的方法，动态实时的获得流动站的三维坐标，并对定位结果进行改正，从而提高定位精度，同时给出厘米级点位坐标[1]。

2 RTK 测量系统的组成

RTK 测量系统主要由三部分组成：①GPS 卫星信号接收系统：GPS 卫星信号接收系统由基准站和流动站组成，为保证数据统一，必须保证基准站与流动站采样率一致；②数据链系统：数据链有电台、网络通讯两种方式；③数据解算系统：内置在接收机中的解算软件是数据解算系统的重要组成部分，是RTK 测量结果正确的有效保证。

3 RTK 测量技术的优势

与传统测量技术相比，RTK 测量技术有以下显著的优势：

（1）操作简便、灵活、较传统测量技术可显著提高测放效率，大大降低劳动强度。

（2）定位精度高，因不受累计误差的影响，定位精度可达到厘米级，定位精度较高。

（3）RTK 测量技术受环境影响较小，在满足RTK 作业条件下，可全天候提供高精度定位服务，可随时满足施工现场需要。

（4）RTK 内置集成软件系统，自动化程度高，可智能化的实现多种测绘功能，大大减少了系统误差和人为误差，可有效保证成果精度和成果的可靠性[2]。

4 RTK 作业模式和优缺点分析

目前生产实践中常用的RTK 作业模式有电台作业模式、网络作业模式和CORS 作业模式。三种作业模式的工作原理、优缺点比较如下：

4.1 电台作业模式

电台作业模式下分为内置电台和外挂电台两种模式。该作业模式下必须架设基准站，配备一个或多个流动站和电台，组成1+N 模式开展作业。基准站将相关数据通过内置电台或外挂电台传送给流动站，流动站依据接收到的基准站的信息和自身采集的GPS 卫星观测数据进行实时解算，从而实时得到未知点的坐标。

电台作业模式的优点有：

（1）该模式是以电台作为数据链，通过无线电信号传输数据，不需要网络信号的支持也可工作，因此在无网络信号或者网络信号差的地方也可工作。

（2）电台模式信号比较稳定，可持续工作。

（3）操作简便，初始化时间短，可快速开始测量工作。

电台作业模式的缺点有：

（1）该模式下需要提前收集作业地已知的控制点，来求解转换参数。

（2）电台辐射范围有限，使得RTK 有效作业范围受限。

（3）每次变换基站位置均需进行点校正检查，程序烦琐。

（4）地形复杂作业区需多次架设基站，增加了作业强度。

（5）附属设备多，如外挂电台电瓶等，携带不方便，多次架设基站的情况下增加了野外作业的劳动强度。

（6）电台模式下，必须架设基准站，因此必须有一台接收机来作为基站使用，较其他模式降低了劳动效率。

4.2 网络作业模式

网络作业模式利用手机流量等方式代替电台传输信号数据，其与电台模式最大的不同只是数据传输方式的不同。

网络作业模式的优点有：

（1）无须外挂电台和相关设施，附属设备减少了，携带起来更方便，有效降低了作业劳动强度。

（2）只要有手机信号覆盖就可接收基站信息，作业距离和作业范围有效增加。

（3）因不受电台辐射范围的影响，只要有手机信号均可作业，因此基准站的架设位置的选择更多，更加灵活，并非必须架设在高点。

网络作业模式的缺点有：

（1）受手机信号强度影响较大，手机信号差的区域无法作业。

（2）手机信号差的区域不可用于需持续采集数据，稳定性要求较高的测量作业，对精度要求较高的作业成果精度难以保证。

（3）采用GSM 或GPRS/CDMA 通讯代替电台传输数据，设备硬件必须具备有GPRS 模块的接收机才可工作，对设备硬件要求较高，且必须保证流量卡不欠费才可工作。

4.3 CORS 作业模式

CORS 作业模式，网络RTK 作业模式的一种，其与网络作业模式最大的不同是无须架设基站，利用连续运行参考站系统提供的数据进行解算。CORS 模式下，用户无须架设基准站，只需注册CORS 账号并配备具有GPRS 模块的流动站即可作业。

CORS 作业模式的优点有：

（1）不需要建立基准站，通过虚拟参考站模式，不受基准站与流动站间距离的限制，有效解决了作业距离的影响。

（2）无须配备过多的附属设施，装备简单，降低了劳动强度。

（3）利用控制中心发送的多个CORS 站的观测数据参与解算，消除了共同的误差，解算结果更加精确。

（4）可随开机随作业，且无须安排专人值守基准站，真正实现多组同时作业，提高了仪器的利用率和工作效率。

（5）无须进行点校正，减少工作程序，提高了作业效率。

（6）多参考站数据参与差分解算，削弱了比例误差和电离层、对流层等误差，因此精度更高，成果更加可靠。

CORS 作业模式的缺点有：

（1）受手机信号影响较大，信号弱或者不稳定的区域使用受限。

（2）需注册CORS 账号和使用GPRS 传输数据，会产生额外的费用。

（3）CORS 系统如遇控制中心断电、维护、故障等突发情况，则RTK 无法作业，会耽误生产。

5 RTK 测量技术在桩基工程测量中的应用案例

拟建长水片区及杉松园片区住宅建设项目，山西冶金岩土工程勘察有限公司承接了主楼、地库及基坑支护的桩基施工任务，其中主楼和商业2338 根，地库1256 根、支护桩713 根，共4307根灌注桩，工程量大、工期紧。为高效快速的完成施工任务，测量方案的选择和测量仪器的选用尤为重要，项目部在施工前期就测量方案和测量设备的选用进行了比选，就各仪器的优缺点进行了分析。

（1）采用全站仪等传统仪器进行放样，采用该方法首先必须保证控制点间及控制点与待放点之间通视，通常在放样出一个设计点位的时候，必须多次移动目标，该过程至少需要两人才能完成操作，这样浪费劳动力且作业效率低。采用全站仪等传统仪器放样的优点是测放点位精度较高，不足之处是易被建构筑物遮挡，受遮挡影响后需多次转点，会导致工作效率下降、成果精度降低且增加了工作强度。项目工作量大、工期紧的情况下，该方法存在设备操作难度大、测量效率不高等问题，不能有效满足施工需要。

（2）采用网络RTK 模式完成施工放样，该方法只要一位操作人员，即可完成从基准站架设初始化到移动站求转换参数、点校正、放样等一系列工作，不但方便快捷，而且精度很高，山西冶金岩土工程勘察有限公司采购的U5 型惯导RTK 精度可达厘米级，均符合测量放样的相关要求。因项目区网络信号差，导致CORS 稳定性差，RTK 测放精度不能保证[5]。

（3）采用RTK 电台模式完成施工放样任务，该方法具有网络RTK 模式的所有优点，该模式下采用高频发射，可辐射15km，完全覆盖了施工区域，且该方法不受网络信号的影响，只要基准站位置选取合适、周边无遮挡，则流动站信号好，达到固定解速度快。RTK 测放点位后经全站仪检查，完全满足要求，这样既能满足要求又能提高效率。

综合比较后，结合项目实际情况，项目采用RTK 电台模式来完成施工测量。在实际施工过程中采用1 台基准站加2 台流动站的作业方式，高效准确的完成了施工放样任务。

6 结束语

综上所述，在特定的条件下，选择更适合特定环境的测量仪器，均能满足作业要求。在不同的作业区采用不同的测量仪器时，选取性价比更高的测量仪器，将会产生事半功倍的效果。随着社会与科技的发展和进步，RTK 精度将更高、稳定性将更好、抗干扰性将更强、测量效率将更高。性价比更高的仪器的出现，也将促使RTK 技术的应用更加的广泛。