城市道路工程测量中多基准站RTK技术的应用

城市道路工程测量中多基准站 RTK 技术的应用

陈仕彬

成都嘉泰万和测绘有限公司 四川成都 610051

摘要：随着我国经济发展，各类领域科技水平得以提升，GPS技术及多基准站RTK技术在城市道路工程测量中也越来越得以重用，伴随GPS的不断应用，我国在工程测量方面的工作效率和建设质量不幅度上升。在城市道路工程中运用其独特的技术为项目保障了质量安全和效益提升，在GPS测量领域中，多基准站RTK技术应用最多，其技术水平也是在众多技术中脱颖而出，在城市道路工程测量中能够大幅提升测量的精准及准确度，还能够对数据进行细化分析并结合已知坐标进行转化处理，本文依据其应用效果等等进行探讨，对多基准站RTK技术的技术、原理、流程、优势、应用等进行展开分析，希望能够给予相关项目和人员具有一定意义的参考方向。

关键词：城市道路；工程测量；多基准站RTK技术；应用

前言：多基准站RTK技术作为国内工程测量应用的先进技术，其发展过程迅速，并受大多数工程人员的认可，在精度和准确度方面得到业内专业人士的肯定，将其应用于城市道路工程测量中，能够提高城市道路质量和安全，为人民幸福生活作出保障。多基准站RTK技术作为一项受外界因素干扰较小的技术，能够适应各类天气及各地气候，同时在测量过程中不会破坏其生态环境，保证生态平衡，坚持我国可持续发展战略，是一项具有促进生态环境发展、推动城市道路工程测量技术、降低测量施工成本的新技术。为我国提升经济发展、提高我国居民幸福指数作出巨大贡献。

1. 多基准站RTK技术概述及技术类型

（1）多基准站RTK技术概述

多基准站RTK技术是在RTK技术基础上进行演变而来，与RTK却有所不同，多基准站RTK技术得出的数据更具有精准性和准确性。多基准站RTK技术是在传统技术的基础上，开拓了差分定位系统的一个新领域，能够发挥其得天独厚的优势，摆脱RTK技术的不足，实现中、远距离定位、被测区可控等，它需要建立多个GPS基准站作为基础，也可看作是卫星定位导航系统^[1]。我国已出台相关建设规范，至此多基准站RTK技术得到广泛应用。

2. 多基准站RTK技术类型

多基准站RTK技术在生产中也有不同的应用类型，如快速静态多基准站模式、简单RTK双基准站模式及连续运行卫星定位系统。快速静态多基准站模式下

2. 多基准站RTK技术原理

（1）RTK技术原理

RTK工作机制和原理主要是在两个GPS接收机中间再多加设置一个无线电通讯系统，从基准站将卫星信息以及基准台站的有关信号，经由无线电通信心痛转发至流动站，包括基准台站的位置、天线高等数据信号。流动站接收到信息后进行差分数据处理，可以获得二站点间实际的基线信息，然后根据基准站点的位置变化确定可以利用的位置坐标。

（2）多基准站RTK技术原理

多基准站RTK技术的工作原理是在RTK技术工作原理的基础上进行域差分GPS以及局域差分GPS，两种差分GPS原理经由科学方法组合后演变成为了多基准站RTK技术，经过其科学有效的组合形成其独特的工作原理，由控制中心收集实时坐标（实时坐标主要由移动站提供）；再依据基准站周围的有效数据进行网平差控制，在科学计算下高速的统计出虚拟的观测值，并在统计后的数据中进行计算分析；最后将得出的计算值转发回移动站采集系统中，经由系统处理后将计算得到的精密坐标精准显示出来，以供后期的使用^[2]。

3. 多基准站RTK技术系统组成及流程

多基准站RTK技术系统是由很多系统和数据共同集合而成的集合体系，主要系统有基准站网、数据处理中心和数据通讯线路，在基准站中放置与之匹配的GPS接收机（双频），并按照规定执行采样，保证采样率达到要求，通过其独特的传输能力有效地将实时数据传送给数据中心，并进行分析和处理，在选择方式中可选择数据网DON或与之匹配的方式进行传输和控制^[3]。流动站可选择与之对应的数据移动电话网络，控制中心接收实时有效的位置信息。随后要及时处理接收到的相关信息，计算出信息坐标隶属于哪个区域，再依据多个覆盖其坐标的基准站所得出的观测资料计算出系统误差，再由数据中心发送标准的KTCM数据信息，流动站接收到标准信息后会迅速对参数和位置信息做出相应调整，确保定位功能具备实施有效性。整套流程就是为了降低误差所带来的不利影响。具体流程及测量步骤如下。

1. 准备工作

多基准站RTK技术在城市道路工程测量中的能否得到较好的体现，主要是前期的准备工作是否充足。如前期工作中要制作城市道路工程中的地形地貌图示，按照规定比例进行缩放，便于施工人员的观看以及施工人员和管理人员能够掌握城市道路周边环境、地势及地形情况；有了有初步了解后再进行详细的勘察工作，保证工程施工期勘察资料的真实有效性；然后敲定工程的名称，并把已知的坐标转换参数进行输入、将控制点的资料进行整合；对之后放样流程做好基础

^[4]。

2. 定测区参数转换

在城市道路工程测量中，应用多基准站RTK技术，需要对当地坐标进行统计，以便在实时测量的坐标与当地坐标进行转换及计算。在城市道路测量中要切合实际情况，并均匀地铺设GPS控制点，其控制点要布置要科学、合理铺设在被测区的相应位置，在参数转换及计算后，探究其之间的联系。

3. 多基准站RTK技术测量步骤

多基准站RTK技术在城市道路工程测量中，实际的基准站要布置在被测区设计中的控制点上，布置好的基准站还要将接收器上的输入点号打开并在方案指导以及结合实际情况下，将天线高和全部的已知坐标进行输入，输入好数据后还要对GPS接收情况进行细致的检查，最后在发射指示灯是正常下则可开展后续的测量任务。在流动站中要对已知的控制点（1-2个）进行分析及计算，在一切确保无误后开展后续测量任务，最后要对采集到的数据展开进行有效分析，保证其准确性和精准度，将测量数据以坐标数据形式进行传输，利用数据处理将实时的数据分类整理，最后得到完整的、准确的、精准的数据^[5]。

4. 多基准站RTK技术优势

多基准站RTK技术相较传统RTK技术相比其主要扩大了移动站和基准站的作业半径，移动站和基准站之间的距离最高可达到70-100Km不等（适实际情况而定），站与站之间有着显著的扩大，便捷施工、节省建设成本；增加了在被测区域可进行控制，在控制区域中可达到1-2cm，大幅缩小费用；并且在OTF初始化的时间上做了相应调整，保证了施工作业的效率。总体来看，多基准站RTK技术相较于其他应用技术范围更广，同时在计算数据精准度上是其他技术不能比拟的，对于施工的便捷程度有显著提高，推动测量行业技术水平提高，促进我国经济发展。

5. 城市道路工程测量中多基准站RTK技术的参数计算

1. 高斯投影

城市道路工程测量中多基准站RTK技术的参数计算有很多，其中高斯投影计算是最规范且主流的计算方法，要有大量相应的数学理论基础作为支撑，高斯投影的主要参数是大地坐标和大地线方向，然后将各项参数投射在平面上，最后对平面坐标进行计算。在城市道路工程测量中应用多基准站RTK技术要采用相应公式进行高斯计算，计算公式为x=X+(N/2p²)sinBcosB·1²+（N/720p）sinBcos⁵B（61-58t²+t⁴）·1⁶+(N/24p⁴)sinBcos³B(5-t²+9μ²+4μ⁴)，测量过程中要结合实际情况设置坐标，对参数进行适当调整，保证其计算准确度^[6]。

2. 参数转换

在高斯投影方式获得工程量时会受到旋转平移及缩放等问题的影响，要对参数进行转换，通常是根据当地的X坐标以及Y坐标应用于高斯投影公式，通过四参数的转换，这样得出的计算结果较为准确，也是实际中应用的测量方式。其转换关系为X=ΔX+（X＇cosα-Y＇sinα）m，Y=ΔY+（Y＇cosα-X＇sinα）m，经过转换后的测量结果还不是最终的测量结果，还需要对其进行高程拟合^[7]。

3. 高程拟合

在转换完成后还需要进行高程拟合去确定最终的测量结果，高程拟合是将GPS测量水准点带入到计算中，拟合出被测区域大地高程异常情况，并给出具体异常数值，计算人员能够通过异常数值计算出正常数值，确保数据结果的精确度和准确度^[8]。

6. 多基准站RTK技术在城市道路工程测量中的应用

我国在多基准站RTK技术上的应用较为广泛，常应用在航空领域、军事方面、运输方式、工程测量等诸多领域。在工程测量行业中，变形观测、航空摄影测量、海洋测量、道路测量、地质测量等都可以使用多基准站RTK技术，并得到较好的应用效果，其中在城市道路建设工程中效果较为突出^[9]。在城市道路工程中主要涉及隧道测量、道路设计、土方计算、面积测量、电力勘探等工程测量作业，能够保证测量结果具备准确性、精准性前提下，大幅缩减测量时间，减少人工消耗，节约施工成本，提升企业效益。

7. 多基准站RTK技术应用实例

（1）工程概况

本工程隶属城市道路工程，道路呈南北走向，规划为城市道路重点示范项目，具有交通便利、环境美化、规划布局合理等特点。本工程道路全长xxxKM，共设置x个交叉口，共计x个车道，x个人行横道，为保证城市居民出行便利，特进行道路调查，合理规划布局，保障人民幸福指数。本工程道路测量采用多基准站RTK技术，将数据标准化、可视化，以供民众监督。

2. 应用效果

为了对多基准站RTK技术应用效果进行探究，本工程特进行选点测量，将测量数据与传统测量技术数据相比较，分别测算了多基准站RTK技术下的高程精度和传统技术的高程精度以及其他数据等，多基准站RTK技术测量结果是要比传统技术测量结果更优秀的，对比中包括了实时传输速率、测量便捷度及计算结果，多基准站RTK技术在实际应用中依旧得到很好地体现，达到预期使用此技术的成果。

结语：多基准站RTK技术的应用不仅能够为道路工程提高测量效率，且提升了工作效率，保证了测量精度，在各类应用多基准站RTK技术的项目都取得了良好反响，多基准站RTK技术的发展和应用是GPS技术未来发展的方向，其独特的计算方式和精准的计算结果以及灵活的机动性受世界各国信赖，部分国家已经开展或着手准备将其应用于城市道路建设。多基准站RTK技术在工程施工质量和安全上提供了诸多帮助，此技术无疑成为推动国家经济，促进城市道路建设发展的必要技术，其成果带来的经济效益有目共睹。

参考文献：

[1] 吴棣, 张波, 敬成,等. 基于数据分析的RTK技术在工程控制测量中的应用[J]. 施工技术, 2020, 49(24):4.

[2] 杨子维. 基于RTK测量技术在工程测量中的运用[J]. 科技创新与应用, 2020(12):2.

[3] 唐晓柏. 探究市政测量中GPS-RTK技术的运用[J]. 建筑与装饰, 2020(14):1.

[4] 柯振瑶. 浅探影响RTK观测质量的因素及其对策[J]. 科技创新导报, 2020, 17(26):3.

[5] 张春华. GPS-RTK测量技术在工程测绘中的运用分析[J]. 地矿测绘, 2021, 4(5):105-106.

[6] 魏亚峰. RTK技术在物探测量应用中的相关技术问题研究[J]. 世界有色金属, 2021(13):2.

[7] 曾勇,彭柳华. GPS-RTK技术在山区公路测量中的应用探讨[J]. 运输经理世界, 2020(3):3.

[8] 韩伟达. GPS-RTK技术在市政工程测量中的应用[J]. 交通科技与管理, 2021(2):2.

[9] 李壮. 工程测量中GPS RTK技术的应用[J]. 智能城市, 2020, 6(18):2.