浅谈RTK技术在道路测量放线中的应用
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摘要：道路测量工作中有时采用一般的测量技术不能很好解决道路施工中测量放线工作量大、道路弯曲测量不准的问题。RTK技术具有作业自动化、集成化程度、测绘功能强大、精度高的特点，能够很好的解决上述问题。本文介绍了RTK技术的优劣势及测量方法，并以实际道路放线测量为例探讨了其测量工作。
关键词：RTK；道路测量；放线
中图分类号： U41 文献标识码： A
一、RTK技术及其与传统放线对比分析
（一）RTK
RTK(RealTimeKinematic)技术即实时载波相位差分技术,是实时处理两个测点载波相位观测量的差分方法。载波相位差分方法分两类:一类是修正法,即将基准站的载波相位修正值直接发给流动站,改正流动站接收到的载波相位,然后求解流动站的实时坐标,该方法初始化速度慢,定位精度稍差,称准RTK技术;第二类是差分法,即求解起始相位整周模糊度,又称RTK初始化,然后再进行实时差分,是真正的RTK技术。差分法要求基准站GPS接收机实时地把观测数据及已知数据传输给流动站GPS接收机,流动站快速求解整周模糊度,在观测到5颗卫星或5颗以上卫星后,可实时求解出厘米级的流动站位置。
（二）与传统方式相比的优势
1、不需要建立管线测量控制网
RTK的作业模式进行测量放样时，不需要建立测量平面控制网，只需考虑与测区原有已知点的联测，如果测区已建立了精度到2-3cm的大地水准控制点高程，RTK则同时得到满足精度要求的测量点的高程，而无需采用水准测量方法来建立高程控制网。同时用RTK进行管线测量、路由放线，不受场地的限制，特别是在道路、小区管网施工建设的杂乱现场，不要求通视条件，夜间可以施测，也非常适合对正在施工的地下管线、电缆进行覆土前的竣工跟踪测量。
2、采集速度快
采用常规的1+2配置的RTK作业模式，即一台基准站，两台流动站，可以同时进行两组人员测量放样。每个测点在几秒钟内即可实时获得三维坐标，非常适应管线、线路等测量采集点多的情况。
3、操作简单、设备轻便
采用常规全站仪进行工程放样，设备沉重，仪器设备场地要求高，前后视不能有遮挡，一般需要三个人共同协作才能完成一个点位的采集。搬站、转站繁琐，工作效率低。而使用RTK技术的自动化程度高。常规配置，观察人员主要是摆好基准站，然后进行流动站采集，对于建立了GPS连续运行参考站的地方，就只要进行流动站的工作。其他观测工作如卫星的捕获、观测记录等均由仪器自动完成。目前RTK设备已实现一体化，体积小，重量轻，便于携带和操作，大大减轻了施工测量人员的劳动强度，采集时可一个人单独作业，提高了采集的工作效率。
（三）RTK技术的局限性
RTK也有其局限性，会影响到执行上述测量任务的能力。了解其局限性可确保RTK测量成功。
1、信号传输受对空通视环境影响
山区、林区、城镇密楼区等地作业时，GPS卫星信号被阻挡机会较多，信号强度低，卫星空间结构差，容易造成失锁，重新初始化困难甚至无法完成初始化，影响正常作业。
2、受高程异常问题影响
RTK作业模式要求高程的转换必须精确，但我国现有的高程异常分布图在有些地区，尤其是山区，存在较大误差，在有些地区还是空白，这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得比较困难，精度也不均匀，影响RTK的高程测量精度。
二、RTK测量方法与测量要点
（一）测量方法
1、直线放样
主要将一系列点放样到某一确定的直线上。先定义一条直线，再按要求计算出直线上的各点坐标，并将计算出的坐标自动存入放样点坐标文件。直线定义有两种方式：一是由直线两端点二维或三维直角坐标定义直线；二是由直线起点坐标和直线的坐标方位角及坡度定义直线。确定计算方式：一是按“固定间距”计算。即从直线起点开始，每隔一定的间距计算出一个点的坐标，直至计算到直线终点；二是按“固定段数”计算，即从直线起点到终点，按给定的段数等分直线段，然后计算各等分点坐标；三是按“任意距离”计算，即从直线起点开始，根据输入的距离，计算直线上对应点的坐标。通过输入“偏距”可以同时计算与定义的线路相平行的直线上各点坐标。坐标计算完毕，即可进入“单点放样”程序模块进行实地放样。
2、圆曲线放样
圆曲线放样时，首先放样曲线主要点，即ZY（直圆点）、QZ（曲中点）、YZ（圆直点）。α为交点JD上实地测出的偏角，圆曲线半径由设计给出。一般方法是根据曲线要素放样出曲线主点，再用已放样出的主点放样出其他点，由于放样时是依据已放样的主点，这样容易造成误差的累积。
常规仪器主点测设时，将经纬仪置于交点JD上，以线路方向定向，即自JD起沿两切线方向分别量出切线长T，即可定出曲线起点ZY和终点YZ，然后在交点上后视点ZY(或YZ)，拨（180°-α）/2角，得分角线方向，沿此方向量出外矢距E，即得曲线中点QZ。在将仪器架设在ZY(或YZ)用极坐标法或偏角法进行曲线的详细放样。
（二）测量要点
1、收集测区控制点资料
作业前应先收集测区的控制点资料，包括控制点的坐标、等级、中央子午线、坐标系，是常规网还是GPS控制网、控制点的地形和位置是否适合作动态GPS的参考站。如无可用控制点，尚需布设及测求GPS控制网。
2、测区布置及参数设置
在实施放样测量前，应对整个测区进行合理布置，一般应将测区分成若干个测段(测段长不超过10km)，且应使每个测段的控制点较均匀的分布在测段内。同时，还应设置相应的系统参数，如定义要求的配置集、数据保存位置、坐标系统、天线类型、限差、卫星高度角等。
3、求出测区转换参数
实际作业时，根据控制点的分布情况，选用每个测段内至少3个以上分别有WGS-84地心坐标和北京54坐标或当地坐标的控制点，由水准网资料可获得选用点的高程，利用系统的相关软件可求解出各测段的7个(或3个)转换参数。为了得到RTK高程，还要求取测段比较准确的高程异常模型。
4、基准站的选定和安置
根据各测段的控制点情况，选择坚实稳定、地势较高、临空面广阔、交通方便的位置作为基准站的架设点。为保证测量精度，基准站一般架设于各测段的中部，在基准站接收机上输入WGS-84坐标，各相关参数、天线高、作业名、测站名等。
5、野外放样测量
通过卫星预报，选择最佳观测时间，实测时在流动站要正确输入各项参数及设计线路坐标，并做好初始化工作。
三、RTK技术在道路测量放线中的应用
（一）工程概况
某工程道路全长2km，由4条圆曲线及2段直线路线组成。本工程完全是由多条曲线组成，如果采用传统放样方法，其过程相当复杂，采用网络RTK放样，通过在仪器手簿里输入路线参数进行路线模拟再进行放样就很方便。在初次放线时，本工程采用线路放样，将道路设计图中相关数据按步骤输入仪器，进行现场放线，RTK进行放样比较简便，进入线路放线菜单，选择要放样桩号，然后手簿上会显示点位距目前点便宜距离，通过观察手簿上DX和DY的变化，调整位置，直到DX和DY进入１cm范围内，即可确定桩位进行钉桩，然后通过微小挪动使DX和DY进入0.5cm范围内，在桩顶用小钉子做标记，进入下一个点位放样。在该项目中，我们运用南方S82RTK进行放线，其仪器本身误差及环境误差按最大2cm，结合放线误差0.5cm，点位误差为2.5cm，符合《公路勘察规范》要求。
运用RTK进行放线，要注意仪器状态，只有在正常的仪器状态下其点位精度才有可信行，RTK观测的基本条件如表1。
表2 RTK观测的基本条件要求
（二）检验
控制点采用测区附近国家Ｅ级GPS控制点，通过全站仪对放样点选取其中5个点位，按照四等三角测量要求进行测量，其测量的结果与RTK放样结果比较如表2，检查结果符合要求。
表2
（三）线路变更
由于条件限制，该道路在施工过程中出现了部分设计变更，在周围测量标志破坏严重的条件下，我们运用网络RTK的曲线放样功能，通过重新输入圆曲线参数，能够迅速的对变更路段重新放样。
参考文献
[1]胡立波.GPS-RTK在测量放线技术中的应用[J].建筑工程技术与设计,2014年18期.
[2]许芝勇,郭斌.网络RTK技术在道路放线中的应用探讨[J]. 科技创新导报,2010年17期.
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