GPS RTK技术在公路工程测量中的应用研究

李 艳

   GPS RTK技术是数据传输技术和GPS测量技术下的产物，是在以载波相位的观测值为主的前提下，建立的一种实时动态定位技术，其作为GPS测量技术领域中的重大突破，在公路工程的测量中发挥着重要的作用。文章从GPS RTK的技术原理出发，分析了其在公路工程中的应用以及相关注意事项，为其准确性、及时性等的优化提供依据。

   GPS RTK技术在我国工程测量中具有广阔的发展前景，近些年来，由于国民经济取得了高速发展，出现了许多更为复杂、特殊且要求高精度的工程项目建设，这要求测量技术也不断提高。GPS RTK技术在公路建设中的测量具有时效性、灵活性、高精度等优势，在坐标及公路放样、碎部及地籍等的测量中占据着举足轻重的地位。

   一、技术原理

随着GPS定位系统的日趋成熟，GPS RTK技术也逐渐在工程勘测领域受到重视。GPS RTK，又被称为载波相位差分技术，以载波相位观测为根据的实时动态差分技术。其工作原理与移动站、基准站及数据链紧密相关，首先选定一台特定的接收机，将其设置为基准站并置于首级控制点的点位上，注意控制点的精度必须较高，以方便其持续跟踪观测可视卫星，获得较为精确地观测数据以及测站信息，此后将获得的数据通过特定的传输设备或移动网络即时传送至移动站，移动站在成功获得GPS信号的前提下，利用无线接收设备获得基准站所传送的数据信息，借助相对定位理论原理，即时得出移动站在每一个需要观测的点上的精度和三维坐标。

   二、在公路建设中的应用

（一）控制测量。静态测量作为GPS建立其控制网时最为精密的方式，在一些大型的建筑，如大桥、互通立交、隧道等的建设中发挥重要作用。而对于公路建设中控制测量，则比较适合采取动态测量。采用这种方式能够快速的获得观测点的精度，当点位精度达到要求时，可随即停止测量，这样可充分节约检测时间，提过工作效率。而且测量时可克服点之间的障碍（不通视），使整个测量工作更加的简单可行。公路建设中利用RTK进行控制测量有如下方法步骤：首先，选取一个可作为基准站的已知点，选择这个点的时候要综合考虑观测条件、精准度，尽量选择条件好、精度高的点。其次，将GPS接收机安装在基准站上并且与电台设备连接好，而后，在GPS的控制手簿中输入地方坐标及基准站WGS-84的坐标值。最后，在所要观测的区域中，均匀的选取多于三个的点，将这些点的WGS-84坐标值及地方坐标也输进GPS的控制手簿中，进而在待定点处设置GPS流动站，且观测时采用静态模式。流动站可快速的定位点的坐标和精度，此过程所耗费的时间一般为三到五分钟。利用RTK方式做公路中的控制测量得出的数据误差一般可用“厘米”计量，在一些测量精度要求不是特别严格的施工领域得到广泛的应用。

（二）线路勘测。在公路线路的选择中，我们需要规范的勘测设计作为参考，尽可能地少占用或不占用农田及房屋，如果有可能最好是利用旧路的路基，最大程度的减少给当地群众带来地损失。采用GPS RTK技术可较为准确的设计出符合要求的道路中线，将车载的GPS RTK接收机设置为流动站，沿着旧路的中线并且按特定的距离进行数据采集工作，同时选取一个已知的点作为参考站，将途中遇到的一些重要地物进行准确的定位，最后利用计算机导入相关数据，采用Autocad软件协助计算机选线。上述定线工作都是在地形图上进行，当设计人员完成图上定线后，还应将路线在实际地面上标出，并且得到坐标文件和中桩坐标数据。

（三）地形测图。 RTK技术可进行实时定位，并能达到厘米级的精度。在地形测图中，往往采用全站仪进行地形、地貌的特征采集工作，再利用电脑中测图软件制成图，此种方法在操作上存在许多局限，比如，观测点与被测地物间不能有障碍物，必须达到通视的状态，而且必须要几人同时进行才能完成。而利用RTK技术测图时，只需要两个人操作，待其中一人架好仪器之后，由另一人将仪器背到各个碎部点并进行立杆，而后用电子手簿记录特征编码，完成数据的采集，测量中记录单元一般取3s。需注意的是，测量人员必须保持立点的准确性，在尽可能地固定对中杆的基础上，画出草图，为内业整图提供参考依据。此后，在确定点位精度合格后，再对目标区域中的地物、地形点位进行测定，完成测定后将记录的数据导入到计算机内，利用绘图工具进行地形图的绘制。

（四）横断面与纵断面的测量。在确定公路中线后，根据中桩坐标数据及计算机绘图工具，可制出公路各个桩点处的横断面及线路纵断面的图形。由于制图所用的数据来源于地形图测绘时的采集，可靠性高，因而不必要重新进行现场横、纵断面的采集工作，极大地减少了外业工作量。如果必须现场重新测量断面数据时，也可利用GPS进行测量。采用这种方法能够具有很大的实用性，无论是在数据的精确度方面，还是在测量成本上，较之传统方法都有很大的优势。

   三、注意事项

  （一）尽量减少测量误差。首先采用RTK测量公路工程时，应避免对讲机的使用，使用对讲机可能会对测量数据产生影响，影响数据的准确性；其次，应保持测站方圆500米以内不能有无线电和TV发射台以及应用于航空的雷达设备。最后，参考站的位置应该选择在一些地形开阔、无反射面且视野好的地方。

  （二）因地制宜。在城区的公路建设中最好不采用RTK技术进行测量，因为在城区进行RTK的测量往往会使数据不那么精确，实际所得数据与预估中的数据存在较大的偏差，数据缺乏准确可靠性。另外，RTK技术测量的水平精度要高于高程精度，因此，测量时应根据实际的公路情况，对高程开展检核工作，局部地区可利用水准仪进行抄平处理。

四、结语

GPS RTK技术的应用，不仅能够大幅提升公路工程建设的效率，为施工人员减少工作量，还能突破天气的限制，实现全天作业的目标。总之，GPS RTK技术在不久的将来会被广泛应于各种特殊复杂的工程项目中。

（作者单位：郑州工业安全职业学院）