摘要:實時動態(RTK)定位技術應用于公路測量是公路外業勘測的一項重大技術變革,其應用及開發的前景十分廣闊,本文簡述RTK技術原理及其在公路測量中的應用。
　　關鍵詞:RTK，三維坐標，公路測量
　　
　　RTK（RealTimeKinematic）技術又稱載波相位動態實時差分技術，能夠實時地提供測量點在指定坐標系中的三維坐標，并達到厘米級精度。具備靈活、快速、省時、省力等優點，顯著地提高工作效率。RTK技術能夠替代常規控制測量，如一、二級導線測量，圖根控制測量，圖根水準測量等。目前，該技術已廣泛應用于地形測量、航空攝影測量、地籍測量、房產測量、勘界與撥地測量、工程測量等各個領域。
　　1、RTK測量原理
　　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，它是實現實時動態測量的關鍵設備。軟件系統具有能夠實時解算出流動站的三維坐標的功能。
　　RTK測量技術，其基本原理是：在基準站上設置1臺GPS接收機，對所有可見GPS衛星進行連續地觀測，并將其觀測數據通過無線電傳輸設備，實時地發送給用戶觀測站。在用戶站上，GPS接收機在接收GPS衛星信號的同時，通過無線電接收設備，接收基準站傳輸的觀測數據，然后根據相對定位原理，實時地解算整周模糊度未知數并計算顯示用戶站的三維坐標及其精度。通過實時計算的定位結果，便可監測基準站與用戶站觀測成果的質量和解算結果的收斂情況，實時地判定解算結果是否成功。
　　2、RTK在公路測量中的應用
　　2.1外業準備及踏勘。根據設計方案在1：10000地形圖上確定路線基本走向，與鐵路、公路、河流交叉位置以及起終點連接方案等，擬定首級控制網圖形。在現場踏勘中重點搜集地物、河流、村落等影響線路走向的因素，初步確定首級控制網的布設位置。
　　2.2首級控制測量。公路測量一般是在直角坐標系中進行，而RTK采集的是WGS84坐標，這就存在WGS84坐標與直角坐標系的坐標轉換問題，由于RTK作業要求實時給出直角坐標系的坐標，這使得坐標轉換工作非常重要。為了計算坐標轉換參數，就需要聯測不少于3個高等級的國家控制點，當然能聯測更多的國家控制點可以提高坐標轉換參數的精度，可以計算坐標轉換殘差，確定控制點的可靠性。聯測好國家控制點后，GPS接收機手薄能自動解算坐標轉換參數并進行坐標校正和高程擬合。接下來根據公路線路的長度，每隔3~5公里布設一個首級控制點，控制點的位置要離開公路中心線一定的距離，以免施工遭到破壞。對首級控制網進行靜態定位測量，在GPS衛星數≥5顆，觀測時間控制在20分鐘以上時，可達到1~2cm的平面精度。
　　2.3地形圖測繪。公路定線大多是在大比例尺（通常是1：1000或1：500）帶狀地形圖上進行，用傳統的方法測圖，首先要建立控制網，然后進行碎部測量，繪制大比例尺地形圖。這種方法受到公路交通、行道樹等諸多影響，工作量大、速度慢、花費時間長。采用RTK動態測量技術，在控制點上架設基準站，啟動流動站后在沿線每個碎部點上只需停留2~5秒，即可獲得點位坐標，結合輸入的點特征編碼及屬性信息，構成碎部點的數據，或采用野外繪制草圖的方法，室內用繪圖軟件成圖。數據采集速度快，大大降低了測圖難度，既省時又省力。
　　2.4道路中線放樣。RTK測量技術用于公路中線放樣，放樣工作一人即可完成。將公路定線參數如逐樁坐標、交點坐標等傳輸到RTK的外業控制器，即可放樣。放樣方法靈活，即能按樁號也可按坐標放樣，并可以隨時互換。放樣時屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移動，直到誤差小于設定的為止。對15km以內的公路將基準站架設于線路中部，即可滿足全線的放樣工作，無需搬站。每個點的測量都是獨立完成得，不會產生累積誤差，各點的放樣精度趨于一致。對于公路放樣，穿越水面、建筑等障礙物時，還可實現路中線上任意點放樣，這是常規測量無法實現的。
　　2.5公路縱、橫斷面測量。公路中線確定后，利用測區內的高程控制點，進行多點高程擬和，使RTK高程精度達到厘米級，便可用RTK采集斷面數據，通過繪圖軟件即可繪出路線縱斷面和各樁點的橫斷面，也可根據用戶的需要提供縱橫斷面數據，對于新建公路可以一邊放樣一邊測斷面，實現路中樁放樣和斷面測量一體化作業。RTK動態測量應用于公路縱、橫斷面測量，可獲得良好的效果，與傳統方法相比，在精度、經濟、實用各方面都有明顯的優勢。
　　2.6施工控制網的測設。在首級控制網的基礎上，施工控制網采用RTK技術，每隔500米左右測設一個施工控制點，其精度可達到一級導線的精度，在測設過程中用首級控制網進行檢驗，誤差控制住2cm以內即可滿足要求。
　　3、RTK實測中應注意的問題及對策
　　RTK技術在公路測量中有廣闊的應用前景，但由于公路交通的特殊環境，存在諸多不利于RTK作業的因素，如交通流、無線電網絡等。在大量實踐中發現許多測量過程中的問題，經過認真分析，主要有以下幾方面：
　　1、由于實時動態RTK測量與衛星分布以及數據鏈的性能有關，為了保證觀測數據的可靠性，在開始觀測前先聯測其他已知點進行對比，已確定基準站和流動站各參數設置是否正確，以及數據鏈通訊是否正常。在觀測一段時間或儀器失鎖以及觀測結束前都進行這一檢測，這樣可以有效判斷儀器是否處于正常狀態，從而確保觀測成果的可靠性。
　　2、為提高觀測成果的精度，在進行控制測量時流動站宜采用三角架或帶支架的對中桿，這樣流動站天線穩定性好，對中整平誤差小。
　　3、RTK作業時，有時出現數據鏈不穩定的現象。可能是由于流動站附近存在與電臺頻率相同的外界無線電，干擾了無線電的傳輸，這時應通知基準站重新選擇電臺發射頻率，流動站也同時選擇接受頻率。也可能是電臺的電量不足，應及時充電。
　　4、在RTK測量過程中，有時會出現在某個區域或某一時段，解算時間較長甚至無法獲取固定雙差解的情況。這可能是周圍存在反射性較強的建筑物、水面、臨時停車等引起的多路經效應，可選擇復位后重新觀測記錄；也可能沒有足夠的衛星可用或衛星分布不利，可選擇適當提高衛星高度角。
　　4、結束語
　　RTK實時動態測量技術是繼GPS全球定位技術之后，測量領域又一次技術變革。它改變了傳統的測量模式，在不通視的條件下遠距離傳輸三維坐標。在作業中通過良好的質量控制方法和優化作業方法，使RTK技術的應用效果更加良好。隨著RTK技術的日趨成熟，必將更好的服務于測繪各個領域。