□王文禮（中國水利水電第四工程局有限公司向家壩項(xiàng)目部測(cè)量隊(duì)）

□賈 賓 □劉中慶（河南省鶴壁市工農(nóng)渠管理處）

1.RTK技術(shù)簡介

高精度的GPS測(cè)量必須采用載波相位觀測(cè)值，RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)精度。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果，歷時(shí)不足1s。流動(dòng)站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；可在固定點(diǎn)上先進(jìn)行初始化后再進(jìn)入動(dòng)態(tài)作業(yè)，也可在動(dòng)態(tài)條件下直接開機(jī)，并在動(dòng)態(tài)環(huán)境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知數(shù)解固定后，即可進(jìn)行每個(gè)歷元的實(shí)時(shí)處理，只要能保持4顆以上衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動(dòng)站可隨時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果。

2.屏新S307公路地形概述

四川省道307線四川屏山縣至四川省新市鎮(zhèn)段復(fù)建公路工程，起點(diǎn)位于四川省道307底壩大橋,與規(guī)劃的G213復(fù)建工程相接，路線全長44.19km。主要地形特點(diǎn)，該地以高山為主，次為丘陵。山高坡陡，山體連綿相對(duì)高差700～1500m，多為“V”型谷，平均比降15.5‰，植被茂密，很不利于開展地形測(cè)量工作。

3.使用RTK在地形測(cè)量中的原因

3.1 控制點(diǎn)距離遠(yuǎn)高差大不利于全站儀架設(shè)

該項(xiàng)目控制點(diǎn)多布設(shè)在原有公路上即EL380淹沒線以下，公路兩側(cè)樹木及房屋阻隔視線嚴(yán)重且高差一般在50～70m左右。

3.2 地形復(fù)雜不便于轉(zhuǎn)點(diǎn)

該地地形復(fù)雜，溝壑眾多，即使在公路主線范圍內(nèi)布設(shè)控制點(diǎn)測(cè)量范圍也有限，最多可以觀測(cè)到200m以內(nèi)地形。

3.3 河面寬闊不便于對(duì)岸架設(shè)儀器

該項(xiàng)目全線河面寬度在400m左右，河面航運(yùn)船只不斷。即使不考慮人員安全問題對(duì)岸架設(shè)儀器也會(huì)因植被茂密進(jìn)展緩慢效率低下。

綜上所述常規(guī)測(cè)量方案在該項(xiàng)目難以執(zhí)行，只能改用GPS－RTK技術(shù)進(jìn)行地形測(cè)量。RTK技術(shù)根據(jù)GPS的相對(duì)定位理論，將一臺(tái)GPS接收機(jī)設(shè)在一個(gè)已知點(diǎn)做為基準(zhǔn)站，并通過數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)發(fā)射差分信號(hào)，一臺(tái)GPS進(jìn)行同步接收衛(wèi)星信號(hào)及基準(zhǔn)站發(fā)射的差分信號(hào)作為流動(dòng)站。理論上不管通過何種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈傳輸，最小半徑也在5km。所以不用考慮視線問題極大地方便了地形測(cè)量。

4.RTK在地形測(cè)量中的應(yīng)用

4.1 測(cè)量準(zhǔn)備

測(cè)量使用設(shè)備為leica1200系列單星（只接收美國GPS衛(wèi)星信號(hào)）及配套天線2m高對(duì)中桿。前期使用PDL專用低頻電臺(tái)作為基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)鏈傳輸設(shè)備。后期因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)情況采用手機(jī)模塊通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

4.2 RTK技術(shù)在地形測(cè)量中的主要優(yōu)點(diǎn)

4.2.1 效率高縮短作業(yè)時(shí)間

與全站儀測(cè)量地形相比，節(jié)約時(shí)間。全站儀進(jìn)行地形測(cè)量需要有測(cè)量控制點(diǎn)，因?yàn)榭紤]視線問題要經(jīng)常性轉(zhuǎn)點(diǎn)搬站，而在屏新線地形測(cè)量這是個(gè)大問題，需要經(jīng)常性的轉(zhuǎn)點(diǎn)搬站，平均每天只能測(cè)量600m左右地形。利用RTK技術(shù)，它的理論工作半徑是5km，只要進(jìn)行一次架設(shè)基準(zhǔn)站大約20min，就可整天進(jìn)行地形測(cè)量，平均一天可以測(cè)量將近2km。

4.2.2 可操作性強(qiáng)、使用方便靈活

Leica系列GPS,接收機(jī)手部本身就以操作性強(qiáng)著稱，而實(shí)際應(yīng)用中可以通過放樣程序引導(dǎo)測(cè)量人員進(jìn)入公路地形范圍內(nèi)。通過測(cè)點(diǎn)圖形功能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)碎步點(diǎn)密度和范圍進(jìn)行判斷進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)，與全站儀地形測(cè)量相比無需現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算測(cè)量位置范圍，更無需進(jìn)行二次或多次補(bǔ)點(diǎn)。

4.2.3 精確度高

RTK在基準(zhǔn)站架設(shè)后，需要效驗(yàn)其點(diǎn)位差。然后在再發(fā)射差分信號(hào)，其精度經(jīng)過實(shí)際測(cè)算，流動(dòng)站測(cè)量點(diǎn)位差與測(cè)量控制導(dǎo)線點(diǎn)平面位置差為±3mm，高程偏差在±12mm。而且這個(gè)偏差不存在全站儀因多次架站的儀器累計(jì)偏差，還有人為觀測(cè)時(shí)的視差。在較長距離內(nèi)誤差沒有明顯變化所以不存在累計(jì)誤差。即使在地形變化大的地方最多停留1min時(shí)間基本可以精確定位。

4.2.4 全天候作業(yè)無視線

RTK由于它與常規(guī)全站儀的定位方法不同，所以不需要考慮視線問題。理論上只要可以接收到無線電臺(tái)數(shù)據(jù)鏈的差分信號(hào)和GPS衛(wèi)星信號(hào)就可以正常工作。由于屏新線屬于四川地區(qū)在秋季多雨而且多是小雨，用全站儀工作時(shí)間一長儀器需要遮蓋而前視棱鏡需要常常擦拭否則無法工作。而GPS就不存在這種問題，只要人行走沒問題就可以工作。另外在清晨四川山區(qū)一般多霧，這個(gè)時(shí)候全站儀是無法工作的。而RTK技術(shù)因?yàn)椴淮嬖谝暰€問題所以正常工作是沒問題的。

4.3 RTK技術(shù)地形測(cè)量中的主要缺點(diǎn)

4.3.1 無線信號(hào)的干擾

GPS-RTK技術(shù)主要靠移動(dòng)站和固定站同步對(duì)衛(wèi)星信號(hào)接收觀測(cè)，然后再通過固定站的無線設(shè)備傳輸差分信號(hào)進(jìn)行精確定位。所以如果這兩種信號(hào)任何一種受到干擾都無法工作。在屏新線地形測(cè)量中，在某些村莊有衛(wèi)星電視接收器或者大功率信號(hào)塔附近都無法工作，主要表現(xiàn)在于流動(dòng)站與固定站數(shù)據(jù)鏈斷開無法工作。流動(dòng)站衛(wèi)星信號(hào)受到干擾后3DCQ值（RTK流動(dòng)站工作時(shí)對(duì)三維坐標(biāo)的精確度評(píng)估值）偏高。

4.3.2 植被茂密無法接受衛(wèi)星信號(hào)

屏新S307沿線內(nèi)植被茂密，主要是由經(jīng)濟(jì)作物果樹、小竹林、點(diǎn)灌木叢組成。當(dāng)RTK流動(dòng)站進(jìn)入果樹林內(nèi)在高于2m的果樹旁由于衛(wèi)星天線受到遮擋會(huì)迅速丟失衛(wèi)星信號(hào)，無法正常工作。在密度較大的小竹林內(nèi)，衛(wèi)星信號(hào)同樣丟失無法正常工作。

4.3.3 陡壁附近無法工作

屏新S307沿線內(nèi)有些角度接近90°的斷崖陡壁，當(dāng)流動(dòng)站距離陡壁2m范圍時(shí)坐標(biāo)精度開始下降，尤其是高程誤差超過1m。主要原因在于陡壁高差太大、表面相對(duì)光滑，對(duì)流動(dòng)站接受的衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生了多路徑折射照成的。

5.結(jié)語

經(jīng)過40d的艱苦測(cè)量，目前屏新S307線地形測(cè)量業(yè)已全部完成。GPS-RTK在地形測(cè)量中發(fā)揮了重要作用，既保證了精度也提高了速度。雖然GPS-RTK技術(shù)仍然存在一些問題，但是隨著技術(shù)的不斷革新，這些問題都將解決，在以后測(cè)量工作中會(huì)被更廣泛的普及和應(yīng)用。