RTK技术在工程测量中的应用

RTK技术在工程测量中的应用摘要：随着社会的发展与进步，重视房RTK技术在工程测量中的应用对于现实生活具有重要的意义。本文主要介绍RTK技术在工程测量中的应用的有关内容。关键词：RTK技术；工程测量；应用；概述；应用；中图分类号：K826.16文献标识码：A文章编号：引言随着GPS技术的不断普及，以及应用的不断拓展，其应用已遍布测绘各个领域，甚至超出测绘范畴，特别是GPS动态实时差分RTK技术以其方便、快捷、高效率、高精度、高速度等优点被广大测量工作者所青睐。一、RTK技术的概述RTK技术意思是实时动态测量技术，又被称作载波相位差分技术，是根据载波相位观测的结果来进行的实时差分GPS测量技术，同时结合了数据传输技术和GPS技术的优点，也是将GPS技术应用在了更广的领域，给工程放样、地形测图等各种控制测量工程提供了新的技术方式和手段，这也就最大限度地提高了外业作业的效率，并且能够很好地保障作业的效果。由于RTK技术在外业测量的过程中能够随时获得工程测量定位的结果，并可以保证定位的精确性，同时也能够进行全天候的连续观测，所以RTK技术的应用范围就逐渐扩展到更多的方面，并取得了良好的实践效果。二、RTK的工作原理实时动态差分RTK测量系统，是GPS测量技术与数据通讯传输技术相结合而构成的系统。RTK差分技术目前有3种方法：坐标差分、伪距差分及载波相位差分。而采用载波相位为基本观测量的差分定位方法是目前GPS定位中精度最高的一种方法,其相对定位精度可达10lppm以上。RTK系统的最低配置可包括三部分：基准站接收机；流动站接收机,包括支持RTK的软件系统；数据链：包括基准站的发射电台及流动站的接收电台。RTK的作用距离很大程度上取决于数据链,一般可达10km40km左右，当使用GSM通信网络作为数据链时，其作用距离更长，日前最大可达70km。在利用GPS进行定位时，会受到各种各样因素的影响，为了消除这些误差源,必须使用两台以上的GPS接收机同步工作。GPS静态测量的方法是各个接收机独立观测，然后用后处理软件进行差分解算。那么对于RTK测量来说，仍然是差分解算，只不过是实时的差分计算。也就是说，两台接收机（一台基准站，一台流动站）都在观测卫星数据，同时，基准站通过其发射电台把所接收的载波相位信号（或载波相位差分改正信号）发射出去；那么，流动站在接收卫星信号的同时也通过其接收电台接收基准站的电台信号；在这两信号的基础上，流动站上的固化软件就可以实现差分计算，从而精确地定出基准站与流动站的空间相对位置关系。在这一过程中，由于观测条件、信号源等的影响会有误差，即为仪器标定误差,一般为平面1cm+1ppm，高程2cm+1ppm。空间相对位置关系不是我们要的最终值，因此还有一步工作就是把空间相对位置关系纳入我们需要的坐标系中。GPS直接反映的是WGS-84坐标,而我们平时用的则是北京54坐标系或西安80坐标系，所以要通过坐标转换把GPS的观测成果变成我们需要的坐标。这个工作有多种模型可以实现，我们的软件采用的是平面与高程分开转换，平面坐标转换采用先将GPS测得成果投影成平面坐标，再用已知控制点计算二维相似变换的四参数，高程则采用平面拟合或二次曲面拟合模型，利用已知水准点计算出该测区的待测点的高程异常，从而求出他们的高程。坐标转换也会带来误差，该项误差主要取决于已知点的精度和已知点的分布情况。三、RTK在工程测量中的应用3.1工程放样首先确定控制点及其坐标系、坐标转换参数的求解方法，把放样点的坐标或线及桩号成批地存入掌上电脑RTK手簿中，选择地势高、无干扰、宽阔的已知点架设基准站，保证接受到5颗以上卫星，数据链发射正常，设置好流动站，完成仪器的初始化后可以开始工作。从RTK手簿中读取当前测量点距放样点活线的纵横坐标差Dx、Dy、S以及方位，并以图像方式显示出来，同时显示测量的点位精度，当精度水平达到期望值时可结束该点的放样，操作直观方便。采用RTK放样，不必布设常规导线，可单人作业，工作效率高，RTK放样对于现场的通视条件要求较低，任何场地基本上都能完成放样工作，已经越来越多的取代了全站仪应用于工程放样测量中。3.2RTK用于控制测量由于RTK测量在20km内点位平面标称精度为3cm,根据控制测量规范要求I级导线点的点位误差为3cm,从理论上讲RTK测量完全可以满足I级以下导线点的技术规范要求。在某工程道路放桩RTK测量中,我们对距离基准站1km6km的一些四等GPS控制点采用一点法进行检核比较。结果表明平面坐标分量最大差值为31cm,高程最大差值为4.9Cm,完全符合I级导线点的规范精度要求。在某工程1:1000数字地形图测绘任务中,测区长约7km,宽0.7km,面积约5k。整个测区采用AshtechZ-X双频GPS接收机用静态法共布测了5个四等GPS点,21个一级GPS点,点位均匀分布,最弱点点位中误差为(Mx:4.Ocm,My:3.9cm),并联测了四等水准高程。为了进一步检核AshtechZX双频GPS系统的测量精度,采用GPS控制点联测法均匀地检测了其中12个GPS控制点,基准站设在测区中间。其x坐标中误差为3.1cm,Y坐标中误差为2.3cm,H高程中误差为5.0cm,结果完全可满足I级导线点(5”以下)的规范精度要求。尽管GPS测量的标称精度及实测精度完全满足I级导线点5点以下的规范精度要求,但目前的规范对利用GPS测量进行I级导线甚至更高的精度的控制测量,其采集数据的方法,数量等等还没有明确的规定,因此还需要用大量的实践来证实。实际测量中还必须采取足够的手段,确保测量的确性。四、RTK技术在城市测量应用中的局限性当然，每一种新的技术在投入使用的时候也总会有不尽人意的地方，RTK技术也不例外，经过实践证明，RTK技术的作业流程中的干扰因素包括卫星信号、数据链传输问题、多路径误差等，这些因素会使RTK技术的测量精确性大打折扣，所以在实际应用中要综合考虑到各种有利或者不利的情况，尽量扬长避短，将技术优势发挥到最大限度。具体来说，卫星信号问题产生的原因是目前为止全球的卫星定位系统的位置大部分都建立在考虑美国最佳位置的基础上，对别国的卫星系统定位的覆盖范围就不是十分精准和完备，很多地方的卫星定位系统化的数据信息容易出现假值的现象。而且城市环境自有其特殊的地方，高层建筑比比皆是，这些建筑群也最容易覆盖住卫星信号，使得有些地方的卫星接收出现无法初始化的现象。而数据链的传输问题可能是由于在城市中，高层建筑屏蔽了信号的接收，或者RTK在使用时受到另外的高频信号的强烈干扰，则导致数据链的传输质量大大降低，数据传输不稳定，这就使得流动站和基准站之间的信息根本不能实现有效对接，RTK技术就没有办法正常工作。另外，多路径误差的表现就是RTK技术在作业时候的有效距离越远，则城市工程的测量结果的误差就会增大，有效距离的影响因素主要有电台功率、数据链传输质量等问题。由上可知，这几种因素都会影响到RTK技术的测量效果，在城市的房屋密集的地方，或者是高层建筑云集的地方，或者是有很多辐射源的区域，都不能发挥出RTK技术的优势，在这样的情况下，就要考虑采用常规的方法来进行城市测量了。结束语总之，随着RTK测量精度的提高其应用领域还将进一步扩大。我们可以期待未来在大区域的地面沉降测量、建筑物变形监测、精密设备的安装等诸多方面都将采用RTK技术。RTK的应用与研究必将进入一个