RTK测量技术在市政公用工程中的应用

RTK测量技术在市政公用工程中的应用

汤淼

身份证号码：430121198703034113

摘要：随着近年来全球定位系统技术的快速发展和不断完善加之我国自主研发的北斗导航定位系统的全球组网完成。RTK（Real Time Kinematic）测量技术也日益成熟，并在市政公用工程中得到了广泛应用。本文旨在探讨RTK测量技术在市政公用工程中的应用，分析其工作原理、技术优势以及在具体工程中的实际应用，以期为市政公用工程的测量工作提供参考。

关键词：市政公用工程；RTK技术；测量应用

一、引言

市政公用工程是城市基础设施建设的重要组成部分，其质量和效率直接关系到城市的发展和居民的生活质量。而测绘及施工测量放线工作贯穿于整个市政工程的勘察设计与施工、运行维护阶段。传统的测量技术存在测量效率低、操作复杂、易产生累积误差受天气、光线和地形影响大等问题，难以满足现代市政公用工程的需求。而RTK测量技术以其高精度、高效率、受环境影响小等特点，逐渐成为市政公用工程测量领域的主流测量技术。

二、RTK测量技术的工作原理

RTK测量技术是一种实时、动态定位技术，其工作原理基于载波相位差分技术。在RTK测量系统中，通常需要设置一台GPS设备作为基准站，其余设备作为移动站，它们分别接收以下五个全球导航卫星系统‌：

‌GPS：即全球定位系统，是美国研发的卫星导航系统。

GLONASS：即格洛纳斯卫星导航系统，是俄罗斯研发的卫星导航系统。

BDS：即北斗卫星导航系统，是中国自主研发的卫星导航系统。

GALILEO：即伽利略卫星导航系统，是欧盟研发的卫星导航系统。

QZSS：即准天顶卫星系统，是日本研发的卫星导航系统。

基准站负责采集以上五种卫星导航系统的卫星信号，并通过数据链将观测数据实时传输给移动站。移动站根据接收到的基准站数据和自身观测数据，进行实时差分处理，从而得到高精度的三维坐标信息。

三、RTK测量技术的技术优势

1、高精度：采用RTK定位时精度可达厘米级，满足市政公用工程对高精度测量的需求。

2、高效率：RTK测量技术相较于传统光电仪器，减少了反复架设测站的繁琐程序和转站的时间消耗，大大提高了测量效率。除了自基站外还有成熟的CORS基站运营商提供服务，能全天候提供适时高精度差分信号，覆盖面广信号稳定，解决了自架基站移动站距离基站远，数据链传输不畅问题，登录CORS账号直接提供国家测绘局要求的全国统一CGCS2000坐标系统坐标，其工作效率进一步显著提高。

3、受环境影响小：RTK测量技术受天气、地形等因素影响较小，能够在各种复杂环境下及夜间进行稳定测量。

4、自动化程度高：RTK测量系统内置强大的操作软件，可视化操作如CAD图形放样轻松便捷快速地将构造物平面设计图纸在实地定位放样，且减少传统测量方法中的人为计算误差，其丰富的测量方式可轻松应对施工现场的需要，如直线放样、曲线方样、道路放样及面积实时计算都是传统测量设备无法比拟的，还可以通过网络或蓝牙等自动完成数据接收、输出等工作，方便快速。在此重点描述RTK的一项新技术即惯导倾斜测量功能，该技术能在点位上方有障碍物，影响测量对中杆垂直情况下根据对中杆倾斜方向和角度自动校正坐标，倾斜幅度在0-60° 所采集的坐标点及放样点都准确无误从而极大的方便了外业施工测量作业。

四、RTK测量技术在市政公用工程中的实际应用

勘察地形测量：RTK测量技术可以实时测量当前位置的三维坐标，即使在植被稍密的山林中五星十六频的RTK测绘设备也能获得良好的定位精度，精准的地形图有助于设计人员根据地形特点综合设计出合理的设计图纸。

施工放样：RTK测量技术可以实时计算并显示待测点的方位及距离引导放样人员移动至放样点上，不受传统放样的测站与放样点间的通视影响，这有助于确保施工过程的准确性和效率。尤其在道路路堑段的开挖线放样及路堤段坡脚线放样中通过RTK操作软件的强大功能输入定线数据及其它参数后能快速准确的放出开挖线及坡脚线，既大大减少了繁重的人工计算工作量又能避免错误发生。

管线测量：在市政公用工程中，管线测量是确保管线按图施工布置、准确施工的关键环节。RTK测量技术可以精确测量管线的走向、高程和埋深等信息，为管线施工提供可靠的数据支持并在完工后的竣工测量中准确测得空间位置数据并形成准确的竣工图便于运营管理单位在以后的运营中维护及管理。

五、RTK测量技术实际应用中应注意的事项及应对方法

虽然RTK测量技术具有诸多优点，但在实际应用中仍需注意以下问题：

1、电离层和对流层影响：在特定时间段（如中午12点到1点），电离层对RTK测量技术的干扰较大，应避开此时段进行测量，也可通过专业网站查询当地实时电离层活跃等级，如等级较高则应规避该时段作业或采用自设基站的方式来降低电离层对测量精度的影响。

2、数据链传输距离：移动站与基站的数据链传输距离受地形、建筑物等因素的影响，应确保基准站和移动站之间的通信畅通无阻，可将基站架设于地势较高的地方以利信号不受山体及建筑物屏蔽影响或根据测区的不同相应改变基站架设的位置或直接采用CORS账号来解决此问题。

3、坐标转换：如在市政公用工程中，采用的是本地坐标系进行测量。那么在RTK测量前，需要进行坐标转换，采用四参数或七参数法，如是带状工程，如道路项目，需对甲方提供的控制点进行取舍，如相隔太近的点在求转换参数时进行舍弃，保证每条边的长度尽量相等，不能相差过大，且需查看转换参数的精度是否符合规范要求，如不符合精度要求需查明原因，如果是控制点本身的问题应向建设单位或交桩单位及时反馈，不可私自使用。采集控制点坐标时应采用经校核后的对中杆并采用支架形式调平圆气泡后经平滑处理方可作校正参数用，以提高精度。

4、搜星数量少无法固定解：自设基站应将基站架设于地势较高且周边较开阔无建筑及树木遮挡处这样能使基站设备能搜索到更多的导航卫星，只有基站与移动站共同搜索到的卫星才会参与数据的解算，方能使测量精度更高更稳定。

5、CORS基站与自设基站的优缺点对比

CORS账号优点：使用方便无需每次使用时校正控制点、无需架设基站，可提高作业效率；不受基站与移动站之间的数据链传输距离的制约。

缺点：因CORS基站分布原因，有可能测区离最近的基站较远从而导致测量精度下降，尤其是高程精度不稳定；测量精度受电离层影响较大。

自设基站优点：因自设基站一般离测区较近，测量精度较高；测量精度受电离层影响较小；

缺点：每次架设基站后需要校正移动站；每次作业前后需架设和拆除基站降低了作业效率。如果测区范围过大因数据链传输距离原因需频繁改变基站位置，增加了工作量降低了作业效率。

六、RTK测量设备的实际操作使用步骤

1、架设基站情形：基站可架设于已知点上或未知点上，设置好通讯参数，移动站连接基站即可得固定解。

2、使用CORS账号情形：无需架设基站，移动站手簿终端上连网直接设置各参数及账号密码登录成功后即可得固定解。

3、设置好坐标系统，根据需要设置，目前一般使用目标椭球为CGCS2000、投影参数为：高斯投影、中央子午线点自动获取。

已知控制点要分布在整个作业区域，能控制整个区域，并避免短边控制长边。
    4、使用经校准后的对中杆采用支架形式在已知点上平滑10次采集大地坐标，依次采集所有已知控制点，进行四参数或七参数计算，并查看精度如比例尺因子K表示两个坐标系内同一段直线的长度比值，实现尺度的比例转换。通常，在实际应用中，比例尺（K值）的范围通常介于0.9999到1.0000之间。这个范围确保了转换后的坐标系在长度和距离上与原始坐标系保持高度一致，从而满足高精度的测量需求‌。

5、切记求完转换参数后开始正式测量作业前，一定要上一个非求参数的另外已知点，进行检核。这样可以减少测量误差和错误。

经检核无误后方可进行采点测量和施工放样测量。

七、结论

RTK测量技术以其高精度、高效率、低受环境影响、全天候等特点，在市政公用工程中得到了广泛应用。通过本文的探讨，我们可以看到RTK测量技术在地形测量、控制测量、工程施工放样和管线测量等方面都发挥着重要作用。然而，在实际应用中仍需注意电离层和对流层影响、数据链传输距离以及坐标转换等问题。未来，随着技术的不断进步和应用的不断升级，RTK测量技术的先进性和智能化将在市政公用工程中发挥更加重要的作用。

本文围绕RTK测量技术在市政公用工程中的应用进行了深入探讨，分析了其工作原理、技术优势以及在实际工程中的具体应用。希望本文能够为市政公用工程的测量工作提供参考和借鉴。