[摘要]介紹RTK技術的發展由來、組成、測量方法并介紹RTK技術在公路測量中的應用。

[關鍵詞] GPS RTK技術    公路測量    應用

一、RTK技術發展由來��

目前，全球有美國GPS全球定位系統、俄羅斯GLONASS全球定位系統、歐洲伽利略全球定位系統、我國正在完善建設的北斗星全球定位系統。其中GPS開發最早，應用更為成熟。其具有全球性、全天候、連續性、實時性導航定位和定時功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間。

二、 RTK的作業技術特點

1、RTK的設備組成

RTK測量系統一般由以下三部分組成：GPS 接收設備、數據傳輸設備、軟件系統。數據傳輸系統由基準站的發射電臺與流動站的接收電臺組成，是實現實時動態測量的關鍵設備。

2、GPS的軟件作業環境

RTK要求實時提供移動站指定點的三維坐標，并完成相對應的坐標轉換和投影計算，將GPS所接收的WGS84坐標轉換成自己所需的當地坐標或工程坐標。此過程都在RTK手簿軟件中完成。

3、GPS的測量方法

動態及差分技術適合于實時或后處理測量，快速靜態技術適合于后處理測量。

①實時動態測量

實時動態測量一般用5個或更多衛星到基站和流動站的相位進行測量。為了得到厘米級的測量精度，測量前必須初始化。

測量中，若收到的衛星數目少于四顆一下，當衛星數升至4顆或以上時，需要重新初始化。

②靜態測量

靜態測量可以用作是最高精度的測量，但其所需時間根據邊長長短大約要30分鐘至1.5小時。靜態測量需要經過后處理才能得到高精度的數據。

靜態作業模式主要用于地殼變形觀測、國家大地測量、大壩變形觀測等高精度測量；快速靜態測量以其高效的作業效率與厘米級精度廣泛應用于一般的工程測量；而RTK 系統整套設備在輕量化、操作簡便性、實時可靠性、厘米級精度等方面的特點，完全可以滿足數據采集和工程放樣的要求。

三、RTK的使用條件

1、不需要很強的光線，必須要對天光學通視。所謂對天光學通視，就是從地面要看的見比較大面積的天空，因為RTK使用的是人造衛星，衛星和RTK之間是通過無線電信號進行通訊的，由于距離非常遙遠，衛星大概在2萬公里的高空，而且無線電信號要通過大氣層和電離層，因此無線電信號非常弱，拿手機信號來比較的話，要弱上百倍，因此很難通過茂密的樹葉或者建筑物的墻壁，所以如果不對天通視的話，RTK主機將接收不到衛星的信號，而RTK是通過接收衛星數據來工作的，收不到衛星信號，那么RTK也無法工作，就和全站儀不能光學通視也無法工作一樣的道理。

2、RTK的兩臺主機不需要光學通視。RTK一套是由2臺主機組成的，一臺基準站即架設好以后固定不動的，一臺移動站即用來流動工作的，他們二者之間不需要光學通視，所謂不需要光學通視就是兩臺主機的連線上可以有障礙物。RTK兩臺主機之間需要通信使用無線電信號，是通過基準站的外掛電臺來實現，使用的無線電頻率為460MHz，波長要比可見光長得多，基準站使用的無線電波長為0.65米左右，從物理學可以知道，波長越長，無線電的衍射角度就越大，而且，電磁波也可以被反射，通過這個原理我們即可得知為什么兩臺主機之間可以存在障礙物了，所以只要二者之間的通信存在，那么二者之間就可以依靠電磁波傳送的信息進行坐標計算，不通視也可以工作。而全站儀工作要使用紅外線或者激光來測量距離用于推算坐標的，紅外和激光的波長非常短，用來測量直線距離，而且要反射回全站儀的測距頭，因此只能光學通視了才能工作。

三、RTK技術在公路測量中的應用

目前公路勘測中雖已采用電子全站儀等先進儀器設備，但常規測量方法受橫向通視和作業條件的限制，作業強度大，且效率低，大大延長了設計周期。勘測技術的進步在于設備引進和技術改造，在目前的技術條件下引入GPS技術應當是首選。當前，用GPS靜態或快速靜態方法建立沿線總體控制原理，為勘測階段測繪帶狀地形圖，路線平面、縱面測量提供依據；在施工階段為橋梁，隧道建立施工控制網等等。

1、繪制大比例地形圖高等級公路選線多是在大比例尺（通常是1：2000或1：1000）帶狀地形圖上進行，用傳統方法測圖，先要建立控制網，然后進行碎部測量，繪制成大比例尺地形圖。其工作量大速度慢，花費時間長。用實時GPS動態測量，構成碎部點的數據。在室內即可由繪圖軟件成圖，由于只需要采集碎部點的坐標和輸入其屬性信息，而且采集速度快，大大降低了測圖的難度，既省時又省力。

　　2、工程控制測量用GPS建立控制網，最精密的方法應屬靜態測量。對于大型建筑物，如特大橋、隧道、互通式立交等進行控制。宜用靜態測量。而一般工程的控制測量，則可采用實時GPS動態測量。這種方法在測量過程中能實時獲得定位精度。當達到要求的點位精度，即可停止觀測，大大提高了作業效率。由于點與點之間一要求必須通視，便得測量更簡便易行。

　　3、公路中線測設設計人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后，需將公路在地面標定出來。采用實時GPS測量，只需將中線柱點的坐標輸入GPS接收機中，系統就會定出放樣的點位。由于每個點位的測量都是獨立的完成的，不會產生累積誤差，各點放樣精度趨于一致。

　　4、公路縱、橫斷面測量公路中線確定后，利用中線樁點坐標，通過繪圖軟件，即可給出路線縱斷面和各樁點的橫斷面。由于所用數據都是測繪地形圖時采集來的，因此不需要再到現場進行縱、橫斷面測量。從而大大減少了外業工作。如果需要進行現場斷面測量時，也可采用實時GPS測量。與傳統方法相比，在精度、經濟、實用各方面都有明顯的優勢。

　　5、施工測量實時GPS系統既有良好的硬件，也有極豐富的軟件可選擇。施工中對點、線、面以及坡度等放樣均很方便、快捷。精度可達到厘米級。

　　6、變形觀測變形監測網具有毫米級的精度，比一般工程控制網高一個數量級。實踐表明，如果用較長的觀測時間，分幾個時段進行觀測，并采用強制對中，觀測時天線指北等措施，長度不超過4km的基線向量可達到2mm-3mm的精度。隨著研究深化，GPS廣泛用于變形觀測是完全有可能的。

四、RTK技術在公路測量中的應用前景��

隨著我國國民經濟的快速增長基礎設施建設大力發展，各等級公路建設發展迅速，這就對勘測設計、施工測量放樣提出了更高的要求，隨著公路設計行業軟件技術和硬件設備的發展，公路設計已實現數字化，有些軟件本身還要求提供地面數字化測繪產品的支持；建立勘測、設計、施工、后期管理一體化的數據鏈，減少數據轉抄、輸入等中間環節，是公路勘測設計“內外業一體化”的要求，也是影響高等級公路設計技術發展的關鍵所在。其實，公路測量的技術潛力蘊于RTK技術的應用之中，RTK技術在公路工程中的應用，有著非常廣闊的前景。

五、總論

實時動態RTK技術在公路勘測中的應用，對等級公路的勘測手段和作業方法產生了重大改變，極大地提高了勘測精度和勘測效率。雖然受高樓、大樹、高壓線影響比較大，在地形測量中各個環節都可能帶來平面及高程的測量誤差，平面及高程模型的處理不當也可能會帶來誤差。但隨著我國經濟的發展，測繪事業的發展，在GPS RTK全剪輯硬件方面不斷開發完善，其存在的弊端將逐步改善。對公路勘測、施工和后期養護等方面有著廣闊的應用前景。