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[摘 要] GPS技术应用于公路测量是公路外业勘测的一项重大技术革命，其应用及开发的前景十分广阔。尤其是实时动态（RTK）定位技术在公路测量中蕴含着巨大的技术潜力，本文主要介绍了GPS中的RTK技术在公路测量中的应用及其对公路勘测的巨大推进作用。
[关键词] GPS；RTK；静态定位；动态定位
1.前言
随着我国国民经济的快速增长，工程建设迎来前所未有的发展机遇，对工程测量的效率和精度也提出了更高的要求，虽然工程测量中已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制，效率低，作业强度大，大大延长了工程周期。因此，RTK技术因其高效率、高精度、操作简便等传统测量方法所不可比拟的技术优点，在工程中的应用有着非常广阔的前景。
2、GPS技术发展现状
全球定位系统GPS是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统，具有全球性、全天候、连续性、实时性导航定位和定时功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间．单点导航定位与相对测地定位是GPS应用的两个方面；对常规测量而言相对测地定位是主要的应用方式．相对测地定位是利用L1 和L2载波相位观测值实现高精度测量，其原理是采用载波相位测量局域差分法：在接收机之间求一次差，在接收机和卫星观测历元之间求二次差，通过两次差分计算算出待定基线的长度；求解整周模糊度是其关键技术，根据算法模型，设计了静态作业模式主要用于地形变形观测、国家大地测量、大坝变形观测等高精度测量；快速静态测量以其高效的作业效率与厘米级精度广泛应用于一般的工程测量；而RTK测量以其快速实时，厘米级精度的特点广泛应用于数据采集与工程放样中，RTK技术代表着GPS相对测地定位应用的主流。
GPS测地型接收设备是实现测地定位的基本条件，接收机包括单频和双频机，双频机能以L2观测值修正电离层折射影响，最适宜于中、长基线(大于20km)测量，具有快速静态测量的功能，可升级为RTK功能；单频机适宜于小于20km的短基线测量，对于一般工程测量具有良好的性能价格比．RTK系统由GPS接收设备、无线电通讯设备、电子手薄及配套设备组成，整套设备在轻量化、操作简便性、实时可靠性、厘米级精度等方面的特点，完全满足数据采集和工程放样的要求．鉴于GPS系统在轨卫星数有限，在对空通视受遮挡的条件下，不能保证正常解算，影响定位精度和可靠性．通过实践表明，单频GPS系统由于多环境的制约，存在着很大的局限性．随着俄罗斯的全球导航卫星系统(CLONASS)的不断完善，利用GLONASS来改善GPS性能的双星座系统(GLONASS+GPS)己由美国Ashteeh公司研制成功，这种全天候、全地域、高精度的系统为用户提供了更为完善的接受设备，双星座系统的接收设备GPS接收设备的新水平。
3、GPS—RTK定位的作业流程
3.1基准站的设置。根据工程需要在当地收集高等级已知控制点，并对收集到的控制点进行必要的检测，以保证起算数据准确可靠。多数情况下，收集的已知控制点不便于工程直接使用，此时要在测区内布设若干控制点，联测坐标与高程。RTK定位测量时，在选定的基准站上安置接收机，正确配置参数。
3.2坐标系统转换。一般工程项目的建设都是在地方独立坐标系中进行，因此需要计算坐标转换参数。利用控制点(至少三个)进行RTK参数修正(必须解得七参数)，求出坐标转换参数后，利用测量控制器即可实时解算出定位点的工程独立坐标。转换参数的确定有两种方法：第一是利用RTK设备中测量控制器在现场进行测算，首先从平面控制点中选择至少三个点(三个点均要有高程)，将其准确的当地坐标输人控制器中，然后在现场进行逐点定位测量，观测时间不少于5min，第三个点测量完成后，既可利用测量控制器中的自带软件计算出坐标转换参数。通过实践证明这种方法在现场花费时间较多，并不实用；第二是利用步骤l中得到的各个控制点的大地经纬度和测算出的当地坐标，在内业中计算得到坐标转换参数，直接将参数输入测量控制器。实践证明，这种方法算得的参数准确、花费时间较少。
3.3流动站测量定位。坐标转换参数确定无误后，即可在测区根据工程需要进行相关的测量定位放样和测绘工作。
4、GPS在公路工程中的应用
GPS在公路工程中的应用，目前主要是用于建立各种公路工程控制网及测定航测外控点等。随着高等级公路的迅速发展，对勘测技术提出更高的要求，由于线路长，已知点少，因此，用常规测量手段不仅布网困难，而且难以满足高精度的要求。日前，国内已逐步采用GPS技术建立线路首级高精度控制网，如沪宁、沪杭高速公路上的上海段就是利用GPS建立了首级控制网，然后用常规方法布设导线加密。实践证明，在几十千米范围内的点位误差只有2cm左右，达到了常规方法难以实现的精度。同时也大大提前了工期。利用wild200GPS接收机的快速静态定位功能施测了线路的全部初测导线，快速、高精度的建立了数百公里的高速公路控制网，取得了良好的网形，提高点位精度，同时对检测常规测量的支点也非常有效。如在大桥的建设中，首先用常规方法建立了高精度边角网，然后利用GPS对该网进行了检测，GPS检测时达到了毫米级精度，与常规精度网的比较符合较好。GPS技术在隧道测量中具有广泛的应用前景，GPS测量无需通视，减少了常规方法的中间环节，因此，速度快、精度高，具有明显的经济和社会效益。通过实施GPS测量可以看出：GPS测量灵活、方便，能大大节省人力、物力、减少野外砍伐工作量，减少一些过渡点；具有极高的精度，它完全能达《公路勘察规程》的要求；较红外仪导线测量，可提高效率4倍～5倍。
5、RTK技术在线路测量中的应用
由于RTK技术具有实时厘米级的定位精度。因此如能将RTK技术应用于线路定测将取得良好的效果。RTK技术应用于线路定测的特点：①以往的中线测量是先确定平面位置后确定高程，即先放中线，后做中平测量。而GPS技术具有三维坐标信息．无需再进行中平测量，大大的提高了效率。②一个参考站有10km左右的作用半径。因此整个线路上．只要布设首级控制网，便可覆盖整个路线，而不必布设以下几级的控制网，如一、二级导线。只要保存好首级点，即可随时放样中线或恢复整个线路，因此也不必担心一些重要桩位，如交点桩的丢失而给线路测量带来困难等。③一个参考站可服务于多个移动站，移动站可由一个人单独操作，大大节省人力并提高工作效率。④由首级网与中线直接联系，不存在误差积累，能达到很高的精度，适合高等级线路工程建设要求。
6、结束语
总之，GPS在公路勘测中的应用，对高等级公路的勘测手段和作业方法产生了革命性的变革，极大的提高了勘测精度和勘测效率，特别是实时动态RTK定位技术将在公路勘测、施工和后期养护、管理方面有着广阔的应用前景。
参考文献：
[1] 刘基余，GPS卫星导航定位原理与方法[M]，北京：科学出版社，2003.
[2] 邹应华，GPS RTK技术在公路测量中的应用[J]，科技广场，2009，（3）.
[3] 苗畅慧，石长城，张学栋，浅谈GPS在公路控制测量中的应用[J]，科技资讯，2008，（7）.
[4] 高永甲，孙加强，GPS RTK技术在公路测量中的应用[J]，物探装备，2009， (1).
[关键词] GPS；RTK；静态定位；动态定位
1.前言
随着我国国民经济的快速增长，工程建设迎来前所未有的发展机遇，对工程测量的效率和精度也提出了更高的要求，虽然工程测量中已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制，效率低，作业强度大，大大延长了工程周期。因此，RTK技术因其高效率、高精度、操作简便等传统测量方法所不可比拟的技术优点，在工程中的应用有着非常广阔的前景。
2、GPS技术发展现状
全球定位系统GPS是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统，具有全球性、全天候、连续性、实时性导航定位和定时功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间．单点导航定位与相对测地定位是GPS应用的两个方面；对常规测量而言相对测地定位是主要的应用方式．相对测地定位是利用L1 和L2载波相位观测值实现高精度测量，其原理是采用载波相位测量局域差分法：在接收机之间求一次差，在接收机和卫星观测历元之间求二次差，通过两次差分计算算出待定基线的长度；求解整周模糊度是其关键技术，根据算法模型，设计了静态作业模式主要用于地形变形观测、国家大地测量、大坝变形观测等高精度测量；快速静态测量以其高效的作业效率与厘米级精度广泛应用于一般的工程测量；而RTK测量以其快速实时，厘米级精度的特点广泛应用于数据采集与工程放样中，RTK技术代表着GPS相对测地定位应用的主流。
GPS测地型接收设备是实现测地定位的基本条件，接收机包括单频和双频机，双频机能以L2观测值修正电离层折射影响，最适宜于中、长基线(大于20km)测量，具有快速静态测量的功能，可升级为RTK功能；单频机适宜于小于20km的短基线测量，对于一般工程测量具有良好的性能价格比．RTK系统由GPS接收设备、无线电通讯设备、电子手薄及配套设备组成，整套设备在轻量化、操作简便性、实时可靠性、厘米级精度等方面的特点，完全满足数据采集和工程放样的要求．鉴于GPS系统在轨卫星数有限，在对空通视受遮挡的条件下，不能保证正常解算，影响定位精度和可靠性．通过实践表明，单频GPS系统由于多环境的制约，存在着很大的局限性．随着俄罗斯的全球导航卫星系统(CLONASS)的不断完善，利用GLONASS来改善GPS性能的双星座系统(GLONASS+GPS)己由美国Ashteeh公司研制成功，这种全天候、全地域、高精度的系统为用户提供了更为完善的接受设备，双星座系统的接收设备GPS接收设备的新水平。
3、GPS—RTK定位的作业流程
3.1基准站的设置。根据工程需要在当地收集高等级已知控制点，并对收集到的控制点进行必要的检测，以保证起算数据准确可靠。多数情况下，收集的已知控制点不便于工程直接使用，此时要在测区内布设若干控制点，联测坐标与高程。RTK定位测量时，在选定的基准站上安置接收机，正确配置参数。
3.2坐标系统转换。一般工程项目的建设都是在地方独立坐标系中进行，因此需要计算坐标转换参数。利用控制点(至少三个)进行RTK参数修正(必须解得七参数)，求出坐标转换参数后，利用测量控制器即可实时解算出定位点的工程独立坐标。转换参数的确定有两种方法：第一是利用RTK设备中测量控制器在现场进行测算，首先从平面控制点中选择至少三个点(三个点均要有高程)，将其准确的当地坐标输人控制器中，然后在现场进行逐点定位测量，观测时间不少于5min，第三个点测量完成后，既可利用测量控制器中的自带软件计算出坐标转换参数。通过实践证明这种方法在现场花费时间较多，并不实用；第二是利用步骤l中得到的各个控制点的大地经纬度和测算出的当地坐标，在内业中计算得到坐标转换参数，直接将参数输入测量控制器。实践证明，这种方法算得的参数准确、花费时间较少。
3.3流动站测量定位。坐标转换参数确定无误后，即可在测区根据工程需要进行相关的测量定位放样和测绘工作。
4、GPS在公路工程中的应用
GPS在公路工程中的应用，目前主要是用于建立各种公路工程控制网及测定航测外控点等。随着高等级公路的迅速发展，对勘测技术提出更高的要求，由于线路长，已知点少，因此，用常规测量手段不仅布网困难，而且难以满足高精度的要求。日前，国内已逐步采用GPS技术建立线路首级高精度控制网，如沪宁、沪杭高速公路上的上海段就是利用GPS建立了首级控制网，然后用常规方法布设导线加密。实践证明，在几十千米范围内的点位误差只有2cm左右，达到了常规方法难以实现的精度。同时也大大提前了工期。利用wild200GPS接收机的快速静态定位功能施测了线路的全部初测导线，快速、高精度的建立了数百公里的高速公路控制网，取得了良好的网形，提高点位精度，同时对检测常规测量的支点也非常有效。如在大桥的建设中，首先用常规方法建立了高精度边角网，然后利用GPS对该网进行了检测，GPS检测时达到了毫米级精度，与常规精度网的比较符合较好。GPS技术在隧道测量中具有广泛的应用前景，GPS测量无需通视，减少了常规方法的中间环节，因此，速度快、精度高，具有明显的经济和社会效益。通过实施GPS测量可以看出：GPS测量灵活、方便，能大大节省人力、物力、减少野外砍伐工作量，减少一些过渡点；具有极高的精度，它完全能达《公路勘察规程》的要求；较红外仪导线测量，可提高效率4倍～5倍。
5、RTK技术在线路测量中的应用
由于RTK技术具有实时厘米级的定位精度。因此如能将RTK技术应用于线路定测将取得良好的效果。RTK技术应用于线路定测的特点：①以往的中线测量是先确定平面位置后确定高程，即先放中线，后做中平测量。而GPS技术具有三维坐标信息．无需再进行中平测量，大大的提高了效率。②一个参考站有10km左右的作用半径。因此整个线路上．只要布设首级控制网，便可覆盖整个路线，而不必布设以下几级的控制网，如一、二级导线。只要保存好首级点，即可随时放样中线或恢复整个线路，因此也不必担心一些重要桩位，如交点桩的丢失而给线路测量带来困难等。③一个参考站可服务于多个移动站，移动站可由一个人单独操作，大大节省人力并提高工作效率。④由首级网与中线直接联系，不存在误差积累，能达到很高的精度，适合高等级线路工程建设要求。
6、结束语
总之，GPS在公路勘测中的应用，对高等级公路的勘测手段和作业方法产生了革命性的变革，极大的提高了勘测精度和勘测效率，特别是实时动态RTK定位技术将在公路勘测、施工和后期养护、管理方面有着广阔的应用前景。
参考文献：
[1] 刘基余，GPS卫星导航定位原理与方法[M]，北京：科学出版社，2003.
[2] 邹应华，GPS RTK技术在公路测量中的应用[J]，科技广场，2009，（3）.
[3] 苗畅慧，石长城，张学栋，浅谈GPS在公路控制测量中的应用[J]，科技资讯，2008，（7）.
[4] 高永甲，孙加强，GPS RTK技术在公路测量中的应用[J]，物探装备，2009， (1).