關鍵詞： RTK技術;工程測量;應用
一、 RTK技術
RTK定位技術是以載波相位觀測值為根據的實時差分GPS技術，是GPS測量技術與數據傳輸技術的結合，是GPS測量技術中的一個新突破。實時動態測量(RTK)測量的基本原理是：在基準站上安置一臺GPS接收機，對所有可見的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，實時地發送給用戶流動站。在用戶流動站上，GPS接收機在接收到GPS衛星的同時，通過無線電設備，也接收到基準站傳輸來的觀測數據。然后根據相對定位的原理，實時地計算并顯示用戶流動站的三維坐標及其精度。其精華就是以載波相位觀測值為基礎。
二、RTK測量的基本原理
實時動態(Real Time Kinematic——RTK)測量系統，是GPS測量技術與數據傳輸技術相結合，而構成的組合系統。是GPS測量技術發展中的一個新的突破。
RTK測量技術，是以載波相位觀測量為根據的實時差分GPS(RTD GPS)測量技術。我們知道，GPS測量工作的模式有多種，如靜態、快速靜態、準動態和動態相對定位等。但是，利用這些測量模式，如果不與數據傳輸系統相結合，其定位結果均需通過觀測數據的測后處理而獲得。由于觀測數據需在測后處理，所以上述各種測量模式，不僅無法實時地給出觀測站的定位結果，而且也無法對基準站和用戶站觀測數據的質量，進行實時地檢核，因而難以避免在數據后處理中發現不合格的觀測成果，需要進行返工重測的情況。過去解決這一問題的措施，主要是延長觀測時間，以獲取大量的多余觀測量來保障測量結果的可靠性。但這樣以來，便顯著地降低了GPS測量工作的效率。
在基準站上安置一臺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，通過無線電傳輸設備，接收基準站傳輸的觀測數據，然后根據相對定位的原理，實時地計算并顯示用戶站的三維坐標，其精度可達到厘米級。這樣通過實時計算的定位結果，便可監測基準站與用戶站觀測結果的質量和解算結果的收斂情況，從而可實時地判定解算結果是否成功，以減少冗余觀測，縮短觀測時間。
單基站RTK技術。CORS站網由若干個 CORS站組成，GPS 差分信號可從各個CORS站發出，也可從數據中心發出。在這種網絡 RTK 模式下，每個基準站服務于一定作用半徑的GPS用戶，對于一般的RTK應用，服務半徑可以達到30km。GPS 差分數據播發的數據鏈，可以用無線電臺，也可用公用無線通信網，如移動GSM/GPRS或聯通CDMAIX。單工站CORS就是只有一個連續運行站。
類似于一加一的RTK，只不過基準站由一個連續運行的基準站代替，基站同時又是一個服務器，通過軟件實時查看衛星狀態、存儲靜態數據、實時向Internet發送差分信息以及監控移動站作業情況。移動站通過 GPRS、CDMA網絡兩種通訊方式基站服務器進行通訊。
多基站CORS網絡系統。多基站CORS是指分布在一定區域內的多臺連續運行的基站，每個基站都是一個單基站系統，由控制軟件自動計算流動站與基站間的距離，選點距離最近的CORS基站作為RTK 差分作業的參考站。
當前國內不同行業建設的CORS系統基本上還是獨立運行的，很多單位的數據只在本單位甚至是本部門內共享和利用。在當前技術水平和市場可供產品條件下，根據本部門實際情況，從提高投資效益角度出發，選擇單基站和多基站CORS系統是適合一些地、市、縣測繪部門的優選方案。
三、RTK技術的優點
與常規測量儀器相比主要有以下優點：(一)作業效率高。這是RTK技術的最大優點，在一般地形，將RTK設在較高的開闊位置，一次可施測半徑約為4km的范圍，大大減少了常規測量儀器的搬站次數和對控制點數量的要求。在一般的電磁波環境中幾秒鐘即可測得一點坐標。(二)作業條件要求低，自動化程度高。RTK技術不要求兩點間通視，只要求有電磁波信號，所以它受通視條件、能見度、氣候、季節等因素的影響和限制較小，作業自動化程度高。實時動態測量(RTK)一般至少要接收5顆衛星才能進行，為得到厘米級的測量精度，測量前必須進行初始化，雙頻RTK大大縮短了初始化時間，而且可以在運動中初始化。(三)自動化、智能化程度高。操作簡便，容易使用，數據處理能力強。只要在設站時進行簡單的設置，就可以邊走邊獲得測量結果坐標或進行坐標放樣。數據輸入、存儲、處理、轉換和輸出能力強，能方便快捷地與計算執、其他測量儀器通據。如輔助相應的軟件，RTK可與全站儀聯合作業，充分發揮RTK與全站儀各自的優勢。(四)成果質量有保證。PTK作業自動化、集成化程度高，測量功能強大。PTK可勝任各種測繪內、外業。流動站采用內裝式軟件控制系統，無需人工干預便可自動實現多種測繪功能使輔助測量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業精度。PTK測量可以大大提高工作及成果質量。它不受人為因素的影響。整個作業過程全部由測電子技術，計算機技術控制，自動記錄、自動數據處理、自動誤差計算。在中線放樣的同時完成中樁抄平工作。
四、 RTK技術在工程測量中的應用及推廣
RTK定位有快速靜態定位和動態定位兩種測量模式，兩種定位模式相結合，在工程測量中的應用及推廣可以覆蓋控制測量、碎部測量、施工放樣、水下測量和斷面及線路測量等各個領域。
(一)控制測量
控制測量是工程建設、管理和維護的基礎，控制網的網型和精度要求與工程項目的性質、規模密切相關。城市控制網具有面積大、精度高、使用頻繁等特點，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級導線大多位于地面，隨著城市建設的飛速發展，這些點常被破壞，影響了工程測量的進度。一般的工程控制網覆蓋面積小、點位密度大、精度要求高。用常規控制測量如：導線測量、邊角網，要求點間通視，且多數需要分段施測，以避免積累過大的誤差，費工費時，且精度不均勻。如何快速精確地提供控制點，直接影響工作的效率。采用RTK技術測量，只需在測區內或測區附近的高等級控制點架設基準站，流動站直接測量各控制點的平面坐標和高程，對不易設站的控制點，可采用手簿提供的交會法等間接的方法測量。采用載波相位靜態差分技術，可以保證達到毫米級精度。與傳統作業相比較，由于點與點之間不需要通視，可以敷設很長的GPS點構成的三角鎖，以保持長距離線路坐標控制的一致性，同時還具有點位選擇限制少、作業時間短、成果精度高、工程費用低等優點，對于建立工程勘探、施工控制網和變形監測控制網等具有顯著的優勢。與靜態GPS測量相比，能實時知道定位結果，不需事后進行數據處理，出現內業精度不符合要求返工的情況，縮短了作業時間，因而大大提高了作業效率，功效至少提高3~5倍。
(二)碎部測量與放樣
RTK技術可應用于測繪地形圖、地籍圖、測繪房地產的界址點、平面位置的施工放樣等。傳統的平板儀測圖、電子平板測圖，需要布設圖根控制點，并要求測站與測點之間能通視，至少需要2-3人操作。如果直接用RTK測圖的話，可以不布設各級控制點，測圖時僅需一個人背著儀器到測點上呆上1-2秒鐘并同時輸入特征編碼，依據一定數量的基準點，便可以高精度并快速的測定界址點、地形點、地物點的坐標。在室內繪圖時，把區域內的地形、地物特征點的數據傳入計算機，即可由繪圖軟件成圖。由于只需要采集碎部點的坐標和輸入其屬性信息，而且采集速度快，大大降低了測圖的難度，既省時又省力。采用RTK技術進行放樣，只需將參數如放樣起點終點坐標、曲線轉角、半徑等輸入RTK的外業控制器，即可放樣。放樣方法靈活，可以按樁號也可以按坐標放樣，并能隨時互換。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，直到誤差小于設定值為止。由于每個點位的測量都是獨立的完成的，不會產生累積誤差，各點放樣精度趨于一致。不像常規放樣那樣，需要后視方向、用解析法標定，因而簡捷易行。
(三)水下測量
水下測量一直是我們工作的一個難點，用常規方法測量，速度慢精度差。如果進行大面積水下測量，東北地區只能在冬天靠冰眼的方法來進行測量，費時費力，RTK配合測深儀進行水下地形測量，改變了傳統的水下地形測量方法，解決了大面積水域測量難定位、精度差的難題，使水下地形測量自動成圖變為現實。在實際作業中，首先把GPS基準站在岸上架設好，然后在船上把GPS流動站、測深儀、手提電腦連接好，確認無誤后，輸人各種參數和數據就可以進行測量。測量過程中，可在計算機屏幕上看見船的實時位置，可隨時校正船的方向。外業結束后，可以用專業軟件處理數據資料，生成水下地形圖。如果沒有測深儀，可以采用Rl，K定位，用測深尺量測水深的方法，最后用展點程序把點位展到繪圖軟件中，生成水下地形圖。這個方法只適用于小面積的水下測量作業中。
(四)斷面及線路測量
在常規斷面測量中，由于遮擋或距離過長等原因，要不斷地轉站來滿足測量的需要，耗費大量的人力、物力。采用RTK作業，首先把各拐點坐標輸人手薄，在實際測量中，調出所要測的兩點坐標，手簿內自動生成一條直線(斷面線)，并顯示在屏幕上，手簿同時顯示測量員所在原位置和距離起始點的樁號，這樣測量員就可以知道自已是否在斷面線上，也可以知道點位間距的大小。這樣就避免了偏離方向和點位間距疏密不等。在大的斷面測量中，如果拐點很多，可以分成幾段同時測量。在測量時要注意記好點號和植被注記，如果分成幾段測量，注意點號不能重復，以免內業處理時出錯。由于RTK只是測量出各點的坐標和高程，而斷面要用累加距離來表示，這就需要用Excel或其它軟件換算過來。Excel的公式計算功能可以很方便的求出各點的間距和累加距，最后應用斷面CAD軟件可以直接生成斷面，實現斷面的數字化測量。
五、結束語
總而言之，隨著RTK技術的不斷完善，RTK測量的初始化速度、成果精度及可靠性會越來越高。其應用領域還將進一步擴大。我們可以期待未來在大區域的地面沉降測量、建筑物變形監測、精密設備的安裝等諸多方面都將采用RTK技術。RTK的應用與研究必將進入一個嶄新的階段。
參考文獻
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