浅谈RTK测量技术在市政工程中的应用|浅谈市政工程的道路质量管理

　　摘 要：伴随我国城市的快速发展，市政建设中的公路、桥梁以及土地测量等基本设施的建设也日新月异，在这个过程中，各种工程施工、土地测量、深水测量以及测绘等工作的科技含量也得到越来越广泛的应用和提升，尤其GPS实时动态定位技术（GPS—RTK）的应用大大提升了各种测量工作的效率，为此，本文对市政工程测量中普遍采用的RTK—GPS技术的工作原理和操作步骤，以及应用中的注意事项进行了介绍和分析。
　　关键词：PTK测量技术；市政工程；应用
　　随着GPS—RTK技术使用频率的提高和使用范围的扩大，无线电干扰的情况也日益增多，因此了解GPS—RTK技术的构造和原理，以及其在在市政工程中的应用不但能更好地保证工程质量，而且可良好配合我国无线电管理部门的相关工作。
　　一、GPS?—RTK技术的构造和测量原理
　　GPS—RTK技术是一种较新应用较广的GPS测量方法，其测量精度较高，即便在野外，也可以得到厘米级定位精度，相较以往的测量需要经过事后结算方可达到厘米级的情况，其具有明显的优势，在市政工程的测量中，其可极大提高测量的精度，而且对于工程放样、以及各种控制测量都有非常显著的效果。
　　RTK技术实际上是GPS实时载波相位差分的简称，这是一种将GPS与数传技术相结合，实时解算并进行数据处理，在1～2秒时间内得到高精度位置信息的技术。其工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于载体（称为流动站）上，基准站和流动站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值。然后，将所得的改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其GPS观测值，从而得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。
　　RTK系统基准站由基准站GPS接收机及卫星接收天线、无线电数据链电台及发射天线、直流电源等组成，其作用是求出GPS实时相位差分改正值，然后将改正值通过数传电台及时传递给流动站以精化其GPS观测值，进而得到更为精确的实时位置信息。一般情况下，精密GPS定位采用的均是相对技术，根据采用值类型的不同可分4类：（1）实时差分GPS，其精度为1m～3m；（2）广域实时差分GPS，其精度为1m～2m；（3）精密时差分GPS，其精度为1cm～5cm；（4）实时精密时差分GPS，其精度为1cm～3cm。
　　值得注意的是，在差分的数据类型中，源于伪距差分和坐标差分的定位误差相关性，会随基准站与流动站的空间距离的增加而直线下降，所以在RTK测量中均采用相位差分。
　　二、GPS实时动态技术在测量中的应用
　　1、应用前的准备工作
　　GPS实时动态技术需要经过6个步骤的准备工作，即外业踏勘；收集资料；制订观测计划；星历预报；器材准备和运输工具。
　　其中器材准备需要检定合格的GPS接收机，一般包括基准站和含有TSC1的流动站，含有充电器的12V/60A电源及相应的数据链电台，若干接收机，以及与之数目对应的手机（对讲机）和观测记录本。
　　2、RTK测量操作步骤
　　在使用GPS实时动态技术进行工程测量时，其作业方法一般分3步，具体操作如下：
　　（1）架设基准站，即将基准站GPS接收机安置在较开阔的地方，同时架设电台和天线。
　　（2）启动基准站，其主要是在TSC1控制器中进行两方面的操作：一是建立新工程，二是测量菜单设置。
　　建立新工程即在建立新工程时主要是进行相关的电脑操作：①打开TSC1控制器的开关，在自动调到的主菜单上选择文件菜单，然后给工程起一个文件名；②选择工程管理选项（Job management），点击确认；③打开选择坐标系统窗口，并在其中键入相应参数。此操作过程应注意，在键入参数窗口中选择输入转换参数时会有两种异常情况发生：即基准站没有WGS－84或BJ－54坐标的情况，此时则应视为没有转换参数设置；基准站只有BJ－54坐标的情况，此时应将测区相应参数输入或者直接输入0。另外应注意，在键入参数窗口中设置椭球参数时，应根据测区的不同变化而输入不同的椭球参数。
　　测量菜单设置即在TSC1控制器中选择Survey（测量）图标，进入测量方式菜单。然后选择测量工作方式菜单中的实时动态选项，点击启动基准站，待显示连接接收机后，再将基准站所在控制点的名称、天线高度数据输入，这时会有两种情况：①控制器存储了该点坐标，则直接按开始键；②控制器没有储存该点坐标，则应先按F3键求伪距（WGS—84坐标），再按回车键待高程变化稳定后再按开始键。另外，进行测量菜单设置时还应注意，当提示控制器显示可离开接收机，即表明基准站启动成功，此时可断开基准站与接收机的电源。
　　（3）启动流动站开始测量
　　将TSC1控制器的电缆插头插入流动站GPS接收机，并在测量菜单中选则开始测量选项，此时流动站已启动，会显示相应的电台标志。RTK的实际测量相对简单，只需要简单的4个步骤，即选择测量点，然后是对连续的碎部点的采集，接着是根据所得的资料输入相应的方位、距离等数据，进而计算不可到达的点位，最后进行放样。
　　三、应用RTK测量技术的注意事项
　　鉴于RTK测量时相对简单的操作，操作者无须过多研究，只需按照说明依次执行即可，但是，先进PTK技术并非完美无瑕，使用者在应用时，还应注意其存在的缺点，具体体现在以下4方面：（1）用户需要架设本地参考站；（2）误差随距离的增加而增长；（3）误差增长使流动站和参考站的距离受到限制，一般小于15公里；（4）精度为1cm+1ppm，可靠性随距离增大而降低。
　　所以说，GPS－RTK作业能否顺利进行，关键因素是无线电数据链的稳定性和作用距离是否满足要求。它与无线电数据链电台本身的性能、发射天线类型、参考站的选址、设备架设情况以及无线电电磁环境等有关。
　　在了解其缺点的基础上，还应注意一些相关事项，如此才能保证测量的效果和精确度。比如对采用传统 RTK GPS技术的测绘系统的数据链路电台的设置必须经过无线电管理部门的审批管理。目前，采用传统GPS RTK技术并且只能采用无线电台选件用于基准站与流动站之间改正信息传输的产品型号包括R3、5700、R7；既可采用无线电台选件也可采用GSM/GPRS选件的产品型号包括5800、R8、R8 GNSS；采用GPS网络RTK技术（VRS系统）的产品型号包括NetRS、NetR5。
　　另外，RTK测量技术在使用中还需要国家相应部门予以支持，笔者在此提出如下意见：（1）建议海关等部门严把进口关，严禁没有无线电发射设备核准证的电台入关；（2）对无线电台使用频率的指配和协调问题，无线电管理部门需要通过与国家规划、测绘等部门协商解决。此类频率指配工作还需要考虑跨省市作业及设备通用性问题；（3）设备必须实行严格的登记制度，因为相关测绘资料属国家机密资料，涉及国家安全问题。
　　总结：
　　随着我国城市建设脚步的较快，市政建设将面临更多、更复杂的测量任务，因此，切实地了解当下应用广发的GPS—RTK技术将有助于市政工程的顺利进行，从而保证城市建设的健康发展。
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