GPS公路工程应用代码【谈GPS系统中RTK技术实际应用及公路工程勘测应用前景】

　　【摘 要】GPS系统在大地测量、工程测量、航空摄影测量等多学科都具有广泛的应用，文章分析介绍了GPS系统中RTK技术实际应用及在公路工程勘测中的应用前景。　　【关键词】RTK技术；工程勘测；GPS系统
　　全球定位系统GPS具有实时提供三维坐标的能力,因此在民用、商业、科学研究上也得到了广泛应用。它不仅具有全球性、全天候、连续的精密三维导航与定位能力,而且具有良好的抗干扰性和保密性。从静态定位到快速定位、动态定位,GPS技术已广泛应用于测绘工作中。对于我们所熟知GPS,可以说它是测量史上的一次变革,它为我们提供了全天候、高精度、高效率的测量方法。但是GPS也有它自己的不足之处,比如说作业时间长、数据要进行内业处理等。RTK(Real Time kinematic)是GPS发展的最新成果,它弥补GPS原有的不足之处,它不仅具有GPS原有的全天候、高精度、无须光学通视的特点,而且还可以为测量提供实时的定位结果,可以说RTK的产生是GPS应用的拓展,是测量方法的又一次突破,是测量史上的又一次变革。RTK系统由GPS接收设备、无线电通讯设备、电子手薄及配套设备组成，整套设备在轻量化、操作简便性、实时可靠性、厘米级精度等方面的特点，完全可以满足数据采集和工程放样的要求。
　　一、RTK技术及其优点
　　（一）RTK实时动态定位系统由基准站和流动站组成，建立无线数据通讯是实时动态测量的保证，其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，根据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少冗余观测，提高工作效率。
　　（二）RTK技术的优点：（1）彻底摆脱了由于粗差造成的返工，提高了GPS作业效率；（2）在中线放样的同时完成中桩抄平工作；（3）应用范围广—可以涵盖公路勘测、定界放样、监理、竣工测量、GIS前端数据采集诸多方面；（4）实时动态显示经可靠性检验的厘米级精度的测量成果(包括高程)；（5）如辅助相应的软件，RTK可与全站仪联合作业，充分发挥RTK与全站仪各自的优势。（6）作业效率高，每个放样点只需要停留1～2s，流动站小组作业，每小组(3～4人)可完成中线测量5～10km。若用其进行地形测量，每小组每天可以完成0.8～1.5km2的地形图测绘，其精度和效率是常规测量所无法比拟的。
　　二、RTK技术定位模式
　　RTK技术定位有动态定位和快速静态定位两种测量模式，两种定位模式相结合，在公路工程中的应用可以覆盖公路勘测、施工放样、监理和GIS(地理信息系统)前端数据采集。
　　（1）动态定位测量前需要在一控制点上静止观测数分钟(有的仪器只需2～10s)进行初始化工作，之后流动站就可以按预定的采样间隔自动进行观测，并连同基准站的同步观测数据，实时确定采样点的空间位置。目前，其定位精度可以达到厘米级。动态定位模式在公路勘测阶段有着广阔的应用前景，可以完成地形图测绘、界桩测量、中桩测量等工作。测量2～4s，精度就可以达到1～3cm，且整个测量过程不需通视，有着常规测量仪器(如全站仪)不可比拟的优点。
　　（2）快速静态定位模式要求GPS接收机在每一流动站上，静止的进行观测。在观测过程中，同时接收基准站和卫星的同步观测数据，实时解算整周未知数和用户站的三维坐标，如果解算结果的变化趋于稳定，且其精度已满足设计要求，便可以结束实时观测。一般应用在控制测量中，如控制网加密；若采用常规测量方法(如全站仪测量)，受客观因素影响较大，在自然条件比较恶劣的地区实施比较困难，而采用RTK快速静态测量，可起到事半功倍的效果。单点定位只需要5-10min(随着技术的不断发展，定位时间还会缩短)，不及静态测量所需时间的五分之一，在公路勘测中可以代替全站仪完成导线测量等控制点加密工作。
　　三、RTK技术测量实际应用
　　RTK技术测量实际应用较为广泛，如道路测量、城市控制测量、绘制大比例尺地形图等。其中，在绘制大比例尺地形图中，高等级公路选线多是在大比例尺(1：1000或1：2000)带状地形图上进行的。用传统方法测图，先要建立控制点，然后进行碎部测量，绘制成大比例尺地形图。这种方法工作量大，速度慢，花费时间长。用实时GPS动态测量可以完全克服这个缺点，只需在沿线每个碎部点上停留一两分钟，即可获得每点的坐标、高程。结合输入的点特征编码及属性信息，构成带状所有碎部点的数据，在室内即可用绘图软件成图。由于只需要采集碎部点的坐标和输入其属性信息，而且采集速度快，因此大大降低了测图难度，既省时又省力，非常实用。
　　四、公路工程勘测中RTK技术应用及前景
　　随着我国国民经济的快速增长基础设施建设大力发展，公路工程勘测迎来前所未有的发展机遇，这就对勘测设计提出了更高的要求。随着行业软件技术和硬件设备的发展，公路勘测已实现CAD化，有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持；建立勘测、放样、后期管理一体化的数据链，减少数据转抄、输入等中间环节，是公路勘测“内外业一体化”的要求，也是影响高等级公路勘测成本和精度的关键所在。目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制，作业强度大，且效率低，大大延长了设计周期。勘测技术的进步在于设备引进和技术改造，在目前的技术条件下引入GPS技术应当是首选。当前，用GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制原理，为勘测阶段测绘带状地形图，路线平面、纵面测量提供依据；在施工阶段为桥梁，隧道建立施工控制网，这仅仅是GPS在公路勘测中应用的起步阶段。因此，公路勘测的技术潜力蕴于RTK技术的应用之中，特别是实时动态RTK技术在公路勘测中的应用，对等级公路的勘测手段和作业方法产生了重大改变，极大地提高了勘测精度和勘测效率，对公路勘测、施工和后期养护、管理方面有着广阔的应用前景，为我国国民经济发展带来了可观的经济效益。
　　参考文献：
　　[1]黄新祥，GPS及其RTK技术在公路勘测中的应用探讨 [J]地矿测绘，2005.1
　　[2]刘业光、王磊，广州市建设工程测绘自动化系统的设计与实现[J]，地理空间信息，2006．3