摘要：本文主要闡述利用RTK具有快速、高效且精度高；不受通視、障礙物及地形條件的影響；不受兩站間距離長短的限制特點(diǎn)，淺談RTK在工程測量中的應(yīng)用。主要包括：全球定位系統(tǒng)實(shí)時差分RTK的基本概念、結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及在工程測量中的應(yīng)用。
　　
　　關(guān)鍵詞：RTK；原理；應(yīng)用；方便快捷
　　
　　2RTK系統(tǒng)的組成
　　（1）RTK基準(zhǔn)站
　　（2）RTK流動站
　　（3）數(shù)據(jù)鏈
　　RTK基準(zhǔn)站不同于靜態(tài)GPS測量的是多了一臺電臺，其作用是把基準(zhǔn)站的差分信號發(fā)送流動站的電臺，通過接收機(jī)處理后在電子手簿或WindowsCE上顯示出來。其數(shù)據(jù)流動為基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)鏈流動站。
　　3RTK原理
　　RTK技術(shù)又稱為載波相位差分技術(shù)，對于載波相位差分一般有兩種：（1）改正法，即把基準(zhǔn)站所計算的載波相位改正數(shù)發(fā)送給流動站，改正流動站所測的載波相位并計算該點(diǎn)的坐標(biāo)位置。（2）差分法，即基準(zhǔn)站所測量的觀測數(shù)據(jù)實(shí)時的發(fā)送給流動站GPS接收機(jī)，流動站快速解算所接收各顆衛(wèi)星的整周模糊度，從而通過計算獲取該點(diǎn)坐標(biāo)。
　　4RTK主要技術(shù)指標(biāo)
　　RTK作為新技術(shù)用于測量是對靜態(tài)GPS測量的有機(jī)補(bǔ)充，但對RTK測量的相關(guān)規(guī)范還沒有出臺，以下是結(jié)合實(shí)際情況所給出的技術(shù)指標(biāo)：
　　4.1RTK測量時的儀器標(biāo)稱精度
　　平面：1cm+1ppm；高程：2cn+2ppm。
　　4.2距離
　　建議工作距離：10km。
　　最大工作距離：40km(有時需用大功率電臺和中繼站的配合)。
　　4.3時間
　　RTK初始化時間：2～10秒(好的測量)。
　　RTK測量時間：2秒厘米級，20秒毫米級。
　　5RTK測量中的坐標(biāo)系統(tǒng)管理
　　對于GPS測量其本身運(yùn)作在WGS84地心坐標(biāo)系統(tǒng)下，但實(shí)際測量所面對的坐標(biāo)系統(tǒng)卻變化多樣，主要分兩種：
　　5.1基準(zhǔn)和坐標(biāo)系參數(shù)明確，可以確定兩個大地測量基準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，從而通過鍵入該坐標(biāo)系的相關(guān)參數(shù)求取轉(zhuǎn)換參數(shù)，把測量的WGS84地心坐標(biāo)系統(tǒng)下的三維直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到該坐標(biāo)系下，根據(jù)基準(zhǔn)站所鍵入的坐標(biāo)和確定的投影計算流動站所測點(diǎn)的坐標(biāo)。
　　5.2基準(zhǔn)和坐標(biāo)系參數(shù)不明確，分兩種情況
　　5.2.1知道該點(diǎn)的GWS84地心坐標(biāo)和該點(diǎn)的地方坐標(biāo)，通過一鍵入來確定該控制點(diǎn)所控制范圍的轉(zhuǎn)換參數(shù)(至少三個已知點(diǎn))，通過這種方法所確定的轉(zhuǎn)換參數(shù)適用于該控制點(diǎn)所控制，對該控制點(diǎn)無法控制該轉(zhuǎn)換對數(shù)不適用，但該方法適用于任意坐標(biāo)系統(tǒng)，特別在建立工程控制網(wǎng)中得到了大量的應(yīng)用。
　　5.2.2只知道該地方坐標(biāo)，這時需利用RTK定位方法，以基準(zhǔn)站為起算位置，確定各控制點(diǎn)之間的位置關(guān)系，并實(shí)時測定該控制點(diǎn)的WGS84地心坐標(biāo)。在這種情況下，基準(zhǔn)站的大地坐標(biāo)是GPS自動測定的，得用控制點(diǎn)的兩套坐標(biāo)系WGS84地心坐標(biāo)(實(shí)時測定的)和地方坐標(biāo)求取轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后岔氣轉(zhuǎn)換參數(shù)求取基準(zhǔn)站的地方坐標(biāo)，并刷新地方坐標(biāo)為基準(zhǔn)站的假定坐標(biāo)。這時就同(1)一樣了。
　　6動態(tài)操作流程
　　6.1基準(zhǔn)站
　　連接儀器(尤其注意一定確保電臺連接正確后再加電)
　　
　　
　　新建任務(wù)(取文件名，選擇坐標(biāo)系，我們常用無投影無基準(zhǔn)，在后面用3-4個已知點(diǎn)作校正)
　　
　　輸入點(diǎn)校正(平面至少兩個已知點(diǎn)，最好三個，要高程需四個點(diǎn)，每個點(diǎn)應(yīng)具有84和54兩個坐標(biāo)系)
　　
　　對主機(jī)及電臺進(jìn)行設(shè)置(注意天線類型，無線電頻率)
　　
　　
　　啟動基準(zhǔn)站(觀察電臺有閃動表示已啟動)
　　6.2流動站
　　連接儀器
　　
　　打開任務(wù)(選擇與基準(zhǔn)站同一個任務(wù))
　　
　　對主機(jī)及電臺進(jìn)行設(shè)置(注意天線類型，無線電頻率，看見手簿有電臺標(biāo)志表示收到無線電信號，等初始化完成后即可)
　　開始測量(可選擇測點(diǎn)，線)
　　放樣(可現(xiàn)場輸入，亦可內(nèi)業(yè)鍵入要放的要素)
　　7RTK在工程測量中的應(yīng)用
　　由于RTK測量下儀器標(biāo)稱精度為平面：1cm+1ppm；高程：2cm+2ppm；可以滿足城市各等級GPS控制網(wǎng)的要求，但考慮到TRK觀測時間短，受衛(wèi)星升降和隨機(jī)誤差的影響圈套，故對高精度的控制網(wǎng)仍采用靜態(tài)GPS測量的方法進(jìn)行。在作業(yè)時可采用靜態(tài)GPS測量做框架網(wǎng)，用RTK測量作框架網(wǎng)內(nèi)加密肉點(diǎn)的測量。為了克服RTK測量中手持對中桿對測量結(jié)果的影響，所有的測量可用腳架對中，用巨大基座整平，這種方法在實(shí)際測量中經(jīng)檢驗(yàn)確實(shí)極大的提高了測量的精度。對于水準(zhǔn)測量，用均勻頒布的水準(zhǔn)控制點(diǎn)做擬和，在較平坦的地區(qū)，完全可以達(dá)到等外水準(zhǔn)的測量要求。RTK在山區(qū)大比例尺地形測量。
　　7.1RTK在山區(qū)大比例尺地形測量
　　收集測區(qū)的控制點(diǎn)資料,對GPS靜態(tài)和RTK測量進(jìn)行技術(shù)設(shè)計。首先對儀器進(jìn)行了常規(guī)檢驗(yàn),包括電池電量、主機(jī)內(nèi)存等,使用Pccdu軟件設(shè)置截止高度角和采樣率;然后使用4臺GPS接收機(jī)對測區(qū)內(nèi)的4個全站儀1級導(dǎo)線點(diǎn)(19,21,24,25號點(diǎn))進(jìn)行一個時段(40min)靜態(tài)測量,并將19和24號點(diǎn)作為已知點(diǎn),使用Pinnacle軟件解算出它們在WGSO84坐標(biāo)系中的經(jīng)度、緯度和大地高程及21和25號點(diǎn)的平面坐標(biāo).已知點(diǎn)和待定點(diǎn)的平面坐標(biāo)和大地坐標(biāo)分別如表1和表2所示：
　　
　　表1GPS靜態(tài)測量所得控制點(diǎn)平面坐標(biāo)（單位：米）
　　
　　RTK作業(yè)時的人員安排：基準(zhǔn)站1人,3臺流動站每站2人,1人操作儀器,1人畫草圖。
　　基準(zhǔn)站上的工作：基準(zhǔn)站應(yīng)選在視野開闊、便于上點(diǎn)、遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源及高壓電線的地方。為了增加電臺的輻射半徑,基準(zhǔn)站應(yīng)選在較高的位置,作業(yè)中選擇19號點(diǎn)作為基準(zhǔn)站。在基準(zhǔn)站上安置好儀器、開機(jī),然后用手簿進(jìn)行基準(zhǔn)站設(shè)置,設(shè)定截止高度角為10,采樣率為1s,調(diào)整好基準(zhǔn)站電臺頻段,并輸入19點(diǎn)的大地坐標(biāo)(表2)。
　　流動站上的工作：流動站按要求連好線,用手簿進(jìn)行流動站的設(shè)置工作。首先新建一個工作項(xiàng)目,將流動站電頻段和基準(zhǔn)站設(shè)置相同,設(shè)置好截止高度角和采樣率同基準(zhǔn)站)后,輸入19,21,24,25號點(diǎn)大地坐標(biāo)和平面坐標(biāo),求解出4個坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù):2個坐標(biāo)平移a和b,1個旋轉(zhuǎn)參數(shù)θ,1個尺度比參數(shù)m。
　　對RTK圖根控制測量的可行性檢驗(yàn)：流動站設(shè)置完畢后,在碎步測量工作前,選擇測區(qū)內(nèi)的所有已知點(diǎn)坐標(biāo)和高程進(jìn)行檢核,即首先用RTK測量測區(qū)內(nèi)10,16,21,24,25號點(diǎn)的坐標(biāo),然后將實(shí)測坐標(biāo)與對應(yīng)各點(diǎn)的2s1級導(dǎo)線測量坐標(biāo)和4等水準(zhǔn)測量高程進(jìn)行比較,所得坐標(biāo)較差如表3所示。
　　
　　表3RTK測量坐標(biāo)和已知坐標(biāo)較差（單位：mm）
　　
　　由表3可以看出:RTK測量成果與已知成果相差較小,圖根點(diǎn)的點(diǎn)位精度等各項(xiàng)指標(biāo)符合《工程測量規(guī)范》要求,說明在山區(qū)進(jìn)行大比例尺測量的圖根控制可以采用RTK技術(shù)。由于用RTK測量無測站之間因搬站而引起的誤差傳遞,控制測量和碎部測量的精度是相同的,故碎部點(diǎn)的精度也完全滿足要求。
　　7.2水域測量
　　由于RTK最大工作距離可過40km，對于沒有建立差分站的洪口和碼頭，用RTK測量方法結(jié)合多波束測深儀可進(jìn)行各種比例尺水下地形測繪，航道內(nèi)的清理工作。
　　定位是水下地形測量的重要組成部分。測量江河湖海水下地形，其比例尺都比較大，根據(jù)用戶不同，測圖比例尺從1：1000到1：10000，即平面位置精度要過到0.1-1米。而水上定位不同于陸地定位，因?yàn)榇�是運(yùn)動的、實(shí)時的，不可能像陸地測量那樣靜止測量。水上定位有多種方法、如光學(xué)定位、無線電定位、衛(wèi)星定位、水聲定位以及組合定位等，光學(xué)定位以交會方法為主，即通常所用的前方交會法、后方交會法、側(cè)方交會法以及極坐標(biāo)法。由于后方交會法與側(cè)方交會法有致使缺陷，不適于水上定位，已基本淘汰，極坐標(biāo)法為近年來國內(nèi)外研制的沿岸測量自動化系統(tǒng)所常用的方法。無線電定位系統(tǒng)具有全天候、連續(xù)實(shí)時定位的特點(diǎn)，定位精度基本能滿足要求，作用距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍大，以成為目前海洋測量的主要定位手段之一。水下聲學(xué)定位是得用水下聲標(biāo)在水底建立測量控制網(wǎng)的一種水上測量定位手段。衛(wèi)星定位日前主要是得用GPS衛(wèi)星信號進(jìn)行定位，GPS單點(diǎn)定位由于至多種因素影響，精度不高。定位精度近100米，不適于水上定位。近年來，國內(nèi)外對運(yùn)用GPS進(jìn)行高精度動態(tài)測量作了大量研究，目前應(yīng)用較多的有位置差分、偽距差分相位平滑，但精度最高只能到3-5米。而使用實(shí)時載波相位差分RTK，精度可達(dá)厘米級，可以滿足高精度測量要求，水上一般沒有遮擋，開闊的環(huán)境專項(xiàng)適合運(yùn)用RTK。至于組合定位系統(tǒng)就是把幾種定位系統(tǒng)組合起來，使之互補(bǔ)償，使之提高定位精度。一般來說，組合定位系統(tǒng)價格昂貴，實(shí)際應(yīng)用較少。
　　7.4線路放樣測量
　　RTK測量中，線路放樣使RTK測量的優(yōu)越性得到了充分的體現(xiàn)，不僅表現(xiàn)在人和資源的節(jié)省上，更體現(xiàn)在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的價值上。其放樣的開工主要有三種：
　　7.4．1點(diǎn)位放樣
　　RTK測量實(shí)時獲取測量點(diǎn)的坐標(biāo)，并給出所測點(diǎn)的坐標(biāo)和放樣點(diǎn)的坐標(biāo)差異，并配以箭頭作為導(dǎo)航方向可幫助快速找到放樣點(diǎn)，并提供放樣點(diǎn)精度，而且可進(jìn)行采點(diǎn)。對于無法放樣點(diǎn)可得RTK測量的輔助工具來完成放樣工作。
　　7.4.2直線放樣
　　對于直線，首先在RTK測量的輔助工具定義直線，然后按照樁號放樣，方法同點(diǎn)位放樣。
　　7.4.3曲線放樣
　　應(yīng)按曲線的參數(shù)定義好曲線，然后按照樁號放樣，方法同點(diǎn)位放樣。鐵路曲線測量
　　7.5管線測量
　　隨著城市的建設(shè)和發(fā)展，地下管網(wǎng)的信息化管理顯得愈來愈重要，對地下管網(wǎng)建立可視的圖文信息管理系統(tǒng)對城市的建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展有很重要的意義，并且在大型工程如：地鐵、輕軌和高架橋的管線整改中，可以減少物力、財力和人力的投入。在管線信息庫的建立中，管線的位置跾是尤為生要的，在街道密布，走向曲折，高樓林立，白天交通繁忙，用常規(guī)方法(如全站儀)困難。工期緊，任務(wù)多，常規(guī)方法不能按時完成，用GPS靜態(tài)測量建立控制網(wǎng)，用RTK進(jìn)行碎部地物點(diǎn)的測量，實(shí)時得到管線位置的三維坐標(biāo)，得用該管線的位置信息加管線的屬性信息，就為城市管網(wǎng)圖文稿信息管理系統(tǒng)提供了直接的數(shù)據(jù)來源，建成的管線信息管理系統(tǒng)為管線的查詢、避免重復(fù)探測所造成的經(jīng)濟(jì)損失。
　　7.6RTK結(jié)合全站儀進(jìn)行測量
　　由于GPSRTK是被動式的接收二萬公里高空中的衛(wèi)星信號和無線電傳輸信號，所以決定了它對信號質(zhì)量的依賴性，所以對GPS信號影響的因素都會造成對GPSRTK測量的影響，對于像高壓線、墻角、樹叢邊等周轉(zhuǎn)的設(shè)有控制點(diǎn)的標(biāo)志，在RTK測量無法在確定每顆衛(wèi)星的整周模糊度時，用全站儀結(jié)合RTK測量，就可以高效率的完成測量任務(wù)，對于測量的成果，RTK測量成果可以和全站儀的測量成果一起處理。
　　參考文獻(xiàn)
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　　「5」 徐紹銓、張華海等編著《GPS測量原理及應(yīng)用》武漢大學(xué)出版社
　　「6」 周忠謨、易杰軍編著《GPS衛(wèi)星測量原理與應(yīng)用》.北京：測繪出版社
　　
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