GPS—RTK在土石方工程中的应用探讨

【摘 要】 土石方工程是一个面广、量大、劳动力繁重的工程项目，在施工过程中，施工的条件也极为复杂，因而施工前对其施工环境进行工程测量就对保证施工的顺利进行，确保施工安全和工程质量有着十分重要的意义。GPS-RTK测量技术的发展和日益成熟，使其在工程测绘中发挥着越来越重要的作用，本文简单介绍了RTK实时动态测量技术，叙述了其在土石方工程中的应用，论述了这一技术在工程测绘中的优势和重要意义。

【关键词】 GPS RTK 土石方工程 载波相位观测值

随着我国经济建设的不断发展，各地的土地开发项目也在逐年增多，在土地开放项目中，多数的土地需要平整，而这一过程中，土石方的测算必不可少，对土石方的精确测算在工程设计和造价预算上有着十分重要的意义。以往的土地平整测量中，常使用水准仪、经纬仪等测量仪器，采用方格法、断面法、等高线法等计算方法，不同的测量方法在实际应用中有着不同的效率。近年来，科学技术的不断发展促进了GPS RTK技术的产生和发展，这种日益成熟的GPS测量技术在工程测量中，以其独特的优点受到人们越来越多的关注，被广泛应用在包括土石方在内的工程测量的各个领域。

1 RTK实时动态测量

1.1 RTK实时动态测量

GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，RTK （Real Time Kinematic）实时动态测量，是将GPS测量技术与数据传输技术结合在一起的一种GPS测量方法，是GPS测量中一种常用的测量方法。RTK的定位技术，采用的是基于载波相位观测值的动态实时动态定位技术，在野外测量时，能实现坐标的实时解算，实时得到厘米级的定位精度，同时还具有观测时间短的优点，在工程测量中有着广泛的应用。

1.2 RTK工作原理

RTK实时动态测量系统包括有GPS接收设备、数据传输设备和软件系统三个部分。数据传输和处理技术是RTK技术的关键，因而，数据传输设备系统是RTK实时动态测量系统中最关键的部分，它通过基准站的发射电台和流动站的接收电台来实现实时动态测量。

RTK实时动态测量系统的工作原理简单来说，就是在基准台设一台GPS接收机，将对所有可见GPS卫星的连续监测数据用无线电设备实时传输给用户观测站，用户观测站依据相对定位的原理，将接收到的GPS卫星信号和传输过来的观测数据，进行实时解算，计算出显示用户观测站的三维坐标和精度，而通过定位的结果，可以对基准站和用户观测站的观测质量和结算结果进行检测，从而实时地判定出结算结果正确与否。由于这一过程是实时的，能有效地缩短观测的时间，提高工作效率。

RTK实时动态测量能够实现土石方工程项目中的各种控制测量和地形测图。

2 RTK在土石方工程中的应用

2.1 确定测量方案

RTK实时动态测量虽然能够有效地提高工作效率，进行精确的定位和计算，但在土石方工程的测量中，并非是所有的测量都适合使用RTK技术，因而在进行测量前，应先根据工程测量环境的实际情况，通过比较选择合适的测量方案和测量模式。

使用RTK实时动态测量技术进行土方测量时，需要对至少5颗以上的分布良好的卫星进行同步连续的跟踪，同时基准站和运动点之间的距离不应超过5千米，以确保测量结果的精确。在作业中时，还需要对最大点位的中误差进行限制，以保证实时动态状态下移动站的实时三维坐标和相应的坐标分量的中误差符合记录要求。

2.2 实施过程

2.2.1 数据采集

选定测量方案和模式后，可以在工程观测区的首级控制基础上，建立起RTK实时动态测量系统进行作业。基准站要设置在视通开阔、干扰性小的地点，在基准站设置一台GPS接收机，连续对测区五颗以上的可见卫星进行跟踪，将其连接到电台以发送实时的信息；对另外两台GPS接收机中静态的一台通过在基准站附近观测数分钟的方法进行初始化，对已知点进行坐标和高程检查确定系统无误后，将另一台接收机从站点开始进行运动，在运动的过程中，按照现场绘制的草图进行图根点的布设。现场草图的绘制可以参照大比例地形测图采集地形点的要求，测区内地形平坦的地方按照方格网法，地形复杂的死去则对沟、渠、坑等特征点进行加密测量。

2.2.2 数据处理

通过外业采集后，将采集的数据传输进计算机内，并对采集的多组数据进行合并比较，将点位不能满足计算要求和在外业采集中误操作记录的数据，以及超限数据进行删除，只保留符合计算要求的正确的数据。

确保保留的数据正确完整后，按照现场绘制的草图对图根点进行折断线的连接，以保证数字地面模型生成时，通过对测点之间的拓扑关系进行约束，使各个测点之间的拓扑连线与实际地形更加符合。在进行折断线的连接时，需要将属性相同的特征点进行连接，如沟边和沟底，使生成的数字模型最大程度地接近实际地形。

接着按照工程甲方的要求，计算确定工程施工的内外边界线，最后将测量的三维坐标点、折断线等数据进行分层储存，以方便数据管理和计算。

数据储存完成之后，即可根据规划设计要求计算土方数量，提供施工的最佳平面设计图，进而完成土石方工程的测量全过程。

3 结语

GPS RTK技术的高精度实时动态测量在工程测量中能够更好地进行工程放样、地形测图等外业作业，既能实现厘米级的精度定位，又能缩短测量时间，提高工作效率，是GPS在工程测量应用中的里程碑。但是RTK实时动态测量系统在作业时，需要保持对可见卫星的连续性跟踪，因而，一旦发生失锁的状况，就需要对系统重新进行初始化的工作。

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