RTK在市政工程测量中的应用

[摘 要]目前,在我国的市政工程建设过程中,电子全站仪等各种先进设备被广泛应用在工程测量环节,这在一定程度上保证了测量的精度,但是传统的测量技术仍然对测量精度存在较大影响,这难以满足现代市政工程测量的要求.本文对RTK技术在市政工程测量中的应用进行了分析,希望能够为相关的工作提供一定的借鉴.

[关 键 词]市政工程工程测量RTK

[中图分类号]P258[文献码]B[文章编号]1000-405X（2015）-2-199-1

1RTK技术

RTK（RealTimeKinematic）是一种基于载波相位观测值所实施动态定位技术,该技术能够对测站点的指定坐标系进行实时的三维定位,并返回实时定位结果,其测量的精度达到了厘米级别.[1]在应用RTK技术时,基准站通过无线电数据链对观测数据以及测量站坐标等信息进行传输.流动站在接收数据的过程中,会同时接收到来自基准站以及GPS卫星的载波相位信息,通过两种载波相位信息可以组成相位差分观测值,从而对观测点进行实时的定位.

载波相位差分GPS具体可以分为两类,其中一种是基准站将载波相位修正数据发送到用户站,从而对用户站的载波相位信息进行修正,最后对坐标进行求解,这并非真正的RTK技术；另一种是将基准站所采集的载波相位数据发送给用户,然后在用户站求出载波相位差值,最终求解.RTK技术的测量原理具体如图1所示.

为取得高精度的实时动态坐标,RTK仪器一般采用载波相位差分测量.进行载波相位差分测量的关键是要求取整周模糊度.

2RTK在市政工程测量工作中的应用

2.1RTK在地形测量中的应用

RTK测量能够随时对当前位置的三维坐标进行显示,可以利用这一特性对地物点进行测量和记录,其中主要对该地物点的序号及特征值进行记录.在实际测量的过程中,对独立地物的测量序号需要保持连续性,比如在进行建筑物的测量时,至少需要围绕建筑物的角测量对角线上的2个点或者任意的3个点,测量之后应现场绘制出草图.在外部作业结束之后,测绘人员根据草图绘制出完整的地形图.在这个过程中草图及完整的地形图应由同一个人绘制,这样可以保证地形图绘制的准确性及绘制效率.

2.2RTK用于控制测量

从理论方面来看,RTK技术的测量精度完全达到了控制测量规范对Ⅰ级导线点的点位测量精度要求.[2]由于采用RTK测量在20km内点位平面的标称精度为±3cm,根据控制测量规范要求,Ⅰ级导线点的点位误差上限为±3cm以内.因此,从理论上来看,RTK技术的测量精度完全达到了Ⅰ级导线点测量的精度要求.在某项市政道路工程中,我们利用RTK技术对道路进行放桩测量,测量时,通过一点法对基准站1-6km范围内的部分四等GPS控制点进行对比分析,发现其中最大的平面坐标分量差值为3.1cm,最大高程差值为4.9cm,测量的精度完全在Ⅰ级导线点测量规范要求的精度范围内.

尽管目前GPS测量的理论精度已经完全满足Ⅰ级导线点的测量精度要求,但是由于还没有明确的规范对GPS测量的具体方法、数量等方面进行规定,因此,测量过程中还是可能出现较大的误差,为了保证测量精度,还需要大量的实践进行总结,并建立完善的测量规范.

3RTK测量的误差及应用过程中应注意的问题

目前,RTK在市政工程测量应用的过程中主要产生以下几个方面的误差问题：

（1）信号传播相关的误差,主要包括电离折射、对流层折射、电磁干扰等；（2）接收机引起的误差,主要包括接收机位置的误差、天线误差及几何图形强度误差等；（3）无线信号传输稳定性等方面的影响.

在RTK技术应用的过程中,基准站与流动站之间通常距离较小,在这种条件下,由于卫星向两个观测站电磁波传播路径上的环境基本相同,基准站与流动站之间所产生电离层及对流层误差影响通常可以利用差分进行消除.另外,多路径效应是RTK技术测量过程中产生误差的主要原因之一.在通常情况下,可以对多路径效应的大小进行推导,如图2所示.但是在实际测量的过程中,多路径效应可能是同时由多个反射信号而引起的误差,在这种条件下,多路径效应的大小则难以进行具体分析,针对这种情况,为了尽量降低多路径效应带来的影响,通常可以从以下几个方面加强：

（1）选择合适的站址.在进行观测站选址时,应该尽量避开存在大面积平静水面、高层建筑物的区域,因为大面积的玻璃幕墙和水面具有较高的反射率.应该选择灌木丛、草地等地面植被覆盖丰富的区域,这样能够对微薄信号的能量进行较大程度的吸收.另外,地表不平整的区域由于反射能力较差,也可以作为观测站的选址区域.观测站不宜选取在山坡、盆地中,从而避免反射信号从天线的抑径板进入到天线中,引起较强的多路径效应；

（2）对GPS接收机可以通过安装抑径板的方式,或者选用对极化特性不同的反射信号具有极强抑制作用的天线,可以有效降低多路径效应带来的影响；

（3）由于GPS卫星具有较强的周期性特点,这使得同一点位的GPS数据中的多路径效应也表现出明显的周期性特点.在进行静态GPS测量的过程中,可以利用多路径效应的这一特点进行针对性的处理,通过建立模型来境地多路径效应的影响.

4结论

市政工程建设作为我国城市基础建设的重要组成部分,其测量精度非常重要,通过RTK技术的应用,有效提高了市政工程测量的精度,对提高工程的整体建设水平,推动城市发展具有重要意义.但是目前由于多种因素的限制,RTK技术测量的过程中仍然存在一些问题,极易影响测量精度,对此,需要在实际测量工作中积极采取措施对这些问题进行优化和控制,从而进一步推动市政工程测量水平的提高.