浅析RTK技术及其在管线测量中的应用
曾赛珍 郭建如
摘要：随着时代的不断发展，RTK技术已广泛的应用于现代城市工程测量中。文章主要阐述了RTK技术的工作原理、优越性及它在工程测量中的应用，并以某管线测量项目为背景，详细介绍了其作业流程以及RTK技术在其中的具体应用方法。
关键字：RTK技术；管线测量；GPS
RTK是Real-time kinematic的缩写，又可称之为实时动态差分法。传统的测量方法是通过静态、动态、快速静态来完成该操作，它们都需要事后进行精确解算才能得到厘米级的精度值，但RTK则是一种新的GPS测量方法，它能够在野外及时获取同等精确度的测量值。该项技术之所以能够大大提高户外作业效率，正是使用了载波相位动态实时的差分方法，这在GPS应用史上具有里程碑的意义。PTK技术的及时出现，为工程放样以及地形测图等带来了更加光明的未来。
1 RTK技术的工作原理
RTK定位系统由以下四部分组成。第一，参考站。RTK在工作时需要GPS的全程配合，各参考站的工作与常规RTK的参考站工作相当，有GPS观测数据载波相位、伪距等，误差改正参数有电离层折射、对流层折射、卫星轨道误差等。第二，控制中心。控制中心是RTK系统的核心和计算中心，它运行RTK软件，处理参考站的数据，并形成校正数据。第三，通信网络。它包括参考站到控制中心部分和控制中心到移动站用户之间的通信网络。通常采用Internet将参考站的记录数据实时地传给控制中心。通常RTK系统分单向和双向两种不同的工作方式。第一种，在单向方式下，通过控制中心到用户间的通信网络，用户从控制中心获取网络校正数据；第二种，在双向方式下，由通信网络可知，用户还需将自己的大概位置传递给控制中心记录，控制中心针对用户的不同的位置产生相应的网络校正数据，然后分别传输给用户。第四，移动站。移动站将不同的单点定位确定的位置坐标然后再传送给控制中心，控制中心在移动站的附近位置再增创一个新的VRS，通过这种误差改正模型，继而推算出VRS上不同误差影响的改正数，最后，把结果发送给移动站的用户。移动站用户收到改正参数后，进行改正再次进行测量。
2 RTK技术的作业模式
第一，快速静态。它的流动接收机可以在未知点上保持静止的状态进行观测，直到采集到的数据足以计算出来点位的三维坐标，在通常情况下，它的定位精度可以达到1cm-2cm。第二，准动态。在完成刚开始的快速静态初始化后，在每个未知点上，用户需要在静止状态下去观测数历元，和基准站的同步观测数据放到—起，经过特定的计算机软件处理，就可以实时计算出所需要检测的点的平面坐标。它的精度也在厘米级。第三，动态。在这种模式下，在某一高级控制点架设好基准站，与此同时，在流动站内设定出一系列预定的采样间隔后，流动站根据这些已定的间隔，去自动的进行采样。它的采样结果连同基准站检测出的观测数据，可以一起实时确定各采样点的空间位置坐标。其定位精度也是保持在厘米级内。
3 RTK技术的优点
RTK技术与以往的传统测量技术不同，它彻底改变了传统的测量作业方式，与常规测量作业方式相比，RTK技术主要体现出以下优势。第一，它有效地缩短了初始化时间，自动化程度高，集成化程度同样也不可忽视。正是由于这种特性，他几乎不需要人工干预，即可自行实现多种模式的测绘功能，在此操作中减少了人工干预部分，因此降低了人为误差，大大提高了作业精度，并且为工作人员减少不必要的重复工作，提高了测绘效率。第二，RTK技术拓宽了有效工作的范围，降低了作业条件要求。与传统的测量方式相比，RTK技术不需要两点间满足光学通规，因此它受恶劣天气、能见度、雾霾以及季节等不良因素的影响甚小。在以前，当遇到复杂地形地貌、物体障碍等难以通视的极端地区，我们通常束手无策，而如今，只要满足RTK技术搭建的基本工作条件，就可以高效的完成以前难以想象的定位作业，并且能够保证高精度，这实属不易。第三，RTK技术采用了连续基站的策略，它便于用户随时观测，这也大大提高了工作效率。第四，拥有完善的数据监控系统，能提供数据完整性的监控。并且定位精度极高，并没有误差积累的现象存在。和之前的全站仪等机器相比，PTK不需要多次的搬站，因此不存在误差的积累，它在确定的作业半径的范围之内，精度高达厘米级。第六，操作简便易学并且使用已经建立的通讯。RTK不需要任何无关紧要的设置，它可以边走边获取所需的测量结果坐标。效率高到令人惊叹。与此同时，该项技术的数据输入、存储、处理等能力极强。
4利用RTK技术进行管线测量
RTK技术在管线工程测量的应用当中，它必须要制定一套完整的作业流程。具体流程如下：第一，布设所需的基准站。基准站的布设在原则上，应该靠近所要测量的线路中线，这样的话有利于RTK作业的顺利进行，点位布设方面要遵守坚实稳定的原则，这样布设的话，有利于长期保存，另外，在视野上应该开阔，附近不要出现具有强烈干扰接收卫星信号的不明物体。各个基准站之间的间距，在原则上应该根据GPS电台的功率和覆盖能力来决定，它们都尽量的布设在相对较高的地理位置，以获得最大的数据有效半径。提高作业效率。第二，我们根据实际情况，把基准站以及流动站内所要用到的参数进行统一的设置与记录。第一步就是给该控制器起一个具体的名称，并且把所需的椭球参数和相关的投影参数进行设置。
在此项工程进行实施之前，参数的准确值也是我们必须要了然于心的，只有具备了以上这些，我们才能进行下一步的操作。与此同时，在器材选择方面也应该保持统一，比如说电台的名称以及电台的通讯频率等。在这之后，当流动站以接收到电台信号为标志，它的初始化获得成功。因此，在RTK技术的应用过程中我们保证该流动站在基准站电台部分的信号覆盖区域，然后才可放心的进行进一步操作。第三，这是最为重要的细部测量。该测量的操作步骤可以简单易懂的理解为：第一步，在所需研究的地形图上，标记出需要管线的每个转角，接着把它们的具体坐标位置给标记出来，完成上述部分后，最终把这些坐标录入到控制器当中做记录。下一步则是进入GPS接收机，打开RTK与之对应的作业模式，把样点给一一对应输入进去。与此同时，我们也需要记录测量出他们沿途的显眼标志物，并把测量结果按照同样的比例尺记录到当中。第四步尤为重要，它需要完成数据的传输，并且修改相应的数据格式。当工作人员在野外采集这些数据时，他们是记录在随身携带的控制器里的，他们使控制器自始至终保持着相关记录数据的传输。与此同时，计算机的相应数据库内把这些数据下同步下载，此时就可以顺利地对野外采集的数据进行编辑了。但是，值得注意的是，我们必须人工的将数据按照文本格式去进行输出操作。再通过进一步的处理，才能使它能被相应的绘图软件所调用。第五，点的编码。野外采集所得到的所有数据都会被记录在计算机的同一个文件内，而野外采集的不同属性的数据，它们在计算时需要进行不同的处理。因此，当在数据采集之前，建立一套编码系统非常有必要，对于编码的要求不乏就是简单、力便，并且要易于保存和识别。第六，数据处理。通过前面的一系列过程，在数据采集结束之后，采集的数据将经过片尔曼滤法进行统一的处理，经过最后这道工序，数据最终得以使用。
结语：RTK技术实现了实时平面和高程测量达到厘米级的精度。而所测得的数据，是由控制器直接传入到了计算机内，再通过计算机绘制成具体的图，期间没有可以造成精度损失的操作，这和传统的方法相比，大大的减少了人为因素的干扰，它不仅获得了我们期望已久的高精度，同时也降低了测图的差错率。
