浅析RTK在工程测量中的应用
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摘要：RTK技术，是GPS测量技术与数据传输技术的结合，是GPS测量技术中的一个新突破。文章阐述了RTK的含义、系统的组成以及其在测量领域内的应用，并结合实际举例其在城市测量中的应用。
关键词：RTK；GPS；工程测量
引言
随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK（Real Time Kinematic）实时动态测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。RTK测量技术因其无需通视、无误差积累、精度高、实时性和高效性，有着常规测量仪器如经纬仪、全站仪不可比拟的优势，使得其在工程测绘中的应用越来越广。
一、RTK技术概述
RTK及 Real Time Kinematic的简称，即实时动态测量系统，是GPS测量技术与数据传输技术的结合，是GPS测量技术中的一个新突破。RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，其基本思想是： 在基准站上设置1台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，实时地判定解算结果是否成功，从而减少冗余观测量，缩短观测时间。
RTK测量系统一般由以下三部分组成：GPS接收设备、数据传输设备、软件系统。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成，它是实现实时动态测量的关键设备。软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能。
RTK 测量技术除具有GPS测量的优点外，同时具有观测时间短，能实现坐标实时解算的优点，因此可以提高生产效率。
二、 RTK技术的应用
2.1控制测量
为满足城市建成区和规划区测绘的需要，城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面，常被破坏，非永久性控制点，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀。GPS静态测量，点间不需通视且精度高，但需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则必须返工。应用RTK技术进行Ⅰ、Ⅱ级加密控制点测量无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。
具体方法是，采用RTK技术测量，只需在测区内或测区附近空旷、视野开阔，高度角在15°以上的范围内，无障碍物，附近不应有强烈干扰接收卫星信号的干扰源或强烈反射卫星信号的物体处架设基准站，利用不少与于3个的高等级控制点进行7参数计算转换，将测量精度设定在《工程测量规范误》差允许范围内后，直接用移动站对中各控制点采用快速静态测量，在15km范围内，其定位精度可达1～2cm ，其平面精度和高程精度完全能满足规范要求。
2. 2 地形测量
对于地形条件不复杂的地方，用RTK进行地形测量更能体现它的优势。
但作业前后基站、移动站的架设应严格按照《工程测量规范》（GB50026-2007）及《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）操作执行。
只要满足RTK的工作条件，在无茂密植被及密集建筑物的环境下，用RTK进行地形测量，每小组每天可以完成0.8-1.5km2的地形图测绘，其精度及效率是常规测量仪器无法比拟的。
2. 3线路中线定线及横断面测量
RTK测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样，放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业手簿，即可实现可视化放样。放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。每小组每天可以完成4-6km的中线测量，
同样用线路的坐标参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等曲线要素等将需测设的平、纵、横断面编辑好后输入RTK的外业手簿，就可根据提示进行横断面的可视化数据采集，不用担心横断面的方向会偏离。完成外业测量后也可根据需要导出不同的横断面数据格式。
2. 4建筑物规划放线
建筑物规划放线，放线点既要满足城市规划条件的要求，又要满足建筑物本身的几何关系，放样精度要求较高。使用RTK进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系，对于短边，其相对关系较难满足。在放样的同时，需要注意的是测量点位的收敛精度，如果点位收敛精度不高的情况下，强制测量则有可能带来较大的点位误差。在点位精度收敛高的情况下，用RTK进行规划放线一般能满足要求。
2. 5用地测量
在建设用地勘测定界测量中，RTK技术可实时地测定界址点坐标，确定土地使用界限范围，计算用地面积，在土地分类及权属调查时，应用RTK技术可实时测量权属界限、土地分类修测，提高了测量速度和精度。
2. 6其他方面测量
RTK技术还可用于矿山测量、水域测量、管线测量、房产测量等方面。用RTK测图，可不用布设图根控制，仅依据少量的基准点，即可直接测定地形地物点坐标，如果用专业测图软件，通过电子手簿记录即可实现数字化测图。在水下地形测量是，RTK能自动导航和按距离或时间间隔自动采点，只要将天线高量至水面，加水深改正后，即可高精度的实时测定水下地形点的三维坐标。
三、 GPSRTK 在工程测量中的应用实例分析
下面笔者以贵阳市沪昆高速贵阳至清镇段征地用地测量工程中GPS RTK测量技术的应用为例，阐述该技术的应用情况。测区位于贵阳市金阳新区，该地区为新开发建设区和城乡结合部，新区城市建构筑物密集，交通繁忙，无线电信号复杂，沿线国道两旁农村居民建筑物密集。本次需测量的宗地地块贯穿金阳新区的野鸭乡及金华镇共计8个行政村的带状地形，线路全长11km，总测量面积约3km2，权属关系复杂，用地种类较多，宗地数目多，权属界址点数量大，采用常规测量手段施测十分困难，很难在短时间内完成所有宗地的权属界址点测量工作，以满足当地国土资源局对征地测量工作的要求。采用GPS RTK测量技术作为本测区宗地权属界址点坐标的实测技术手段，在充分调研论证并通过试验检测认证的基础上全面实施，取得了比较好的效果。
其作业过程是，选取精度高、可靠性好的城市基本控制网点作为RTK 测量的工作基准在试用试验阶段，针对所选用的GPS仪器，得出了该城区流动站在作用距离为4km范围内，能高质量、清晰地接收基准站发出的数据。以此为参考数据，选定了分布于该城区的城市D级GPS三维控制网点7点，组成本次征地测量工作的基准框架网，并利用7个控制点的W GS-84坐标系和贵阳独立城市坐标系成果计算出用于GPS RTK 测量的7个坐标转换参数。
3.1 本次测绘的精度评价
选取1个GPS RTK 测量基准网点，架设RTK基准站，流动站在离基准站4km范围内，有目的地施测了原本市城市5"级控制点、E级GPS控制点和宗地权属界址点共计19个点，并采用静态GPS测量技术、全站仪测量技术测量宗地权属界址点坐标，将这些测量结果、已知成果与RTK测量结果相比较，RTK测量结果与其他测量技术获取的测量结果互差均在厘米级，其中互差最大为1.8cm，最小为0.3cm，平均为1.12cm。可以认为GPS RTK测量结果的点位精度达到厘米级，而且各点位之间不存在误差累积，克服了传统测量技术的弊病，完全能满足本次征地用地测量对权属界址点的测量精度要求。
四、总结
4.1 RTK在控制测量以及地形测量、施工放样、征地测量等工程测量中有着广泛的运用，比传统的测量仪器的测量，它有着省时省工且精度高等优越性，其主要表现在以下：
（1）作业效率高
（2） 定位精度高, 没有误差积累
（3）全天候作业
（4） RTK 作业自动化、集成化程度高RTK 可胜任各种测绘外业。
4.2 虽然GPS 技术有着常规仪器所不能比拟的优点, 但经过多年的工程实践证明,GPS RTK 技术存在以下几方面不足。
（1） 受卫星状况限制
（2） 受电离层影响
（3） 受数据链电台传输距离影响
(4) 受对空通视环境影响
（5） 受高程异常问题影响
4.3 提高RTK在工程测量应用中效率的方法
虽然RTK 有如上所述的缺点,但经大量的工程实践证明,其优点远远大于缺点, 况且有些优点是常规测量方法所不能比拟的, 而且随着科技的发展，相信RTK在工程测量中的应用会越来越广。针对RTK 技术的缺点, 通过这几年的工程实践, 我们摸索出下面几条优化施测方法, 以在目前的GPS 技术水平下弥补RTK 技术的不足,提高作业效率。
（1） 摸清仪器特性
通过在各种条件下反复试验,摸清仪器各种特性,以便应用时得心应手。
（2） 注重基准位置的选择
基准站尽量设置在点位较高的控制点上,以利于接收卫星信号和数据链信号,控制点间距离应小于RTK有效作业半径的2/ 3倍。
（3）合理选择作业时间
通过下载星历文件了解测区的卫星分布情况,编制可行的作业计划,尽量避开卫星信号盲区和中午电离层干扰大的时段,提高作业效率。
（4） 选择合理的作业流程
在植被茂密等对空通视受限的测区,通过采用常规方法和GPS 技术相结合的生产流程可以极大地提高生产效率。
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