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【摘 要】本文介绍了常规RTK测量和网络RTK测量的基本原理。在比较了两种测量方式的优缺点的基础上，为提高工程效率和确保工程质量，结合长江航道工程测量工作特征和测量工作中RTK信号实际测试结果，探讨了在长江下游航道工程测量中如何合理应用RTK技术。在长江和畅洲河段航道工程测量中，因合理选择RTK技术大大提高了工作效率，取得良好的成效。
【关键词】GPS RTK C0RS 航道测量
1 引言
RTK这种新型GPS测量方法已在工程放样、地形测图和各种控制测量得到广泛应用，极大地提高了外业作业效率。随着网络、通信和计算机等领域的发展RTK使用方法也发了根本性的变化。长江下游航道范围内GPS各等级控制网布设均匀，控制点众多，这些条件为使用RTK测量提供了便利，同时该段航道拥有技术比较成熟的江苏省全球导航卫星连续运行参考站综合服务系统（简称JSCORS）。针对长江下游航道、地理分布等特性如何合理使用RTK技术为工程建设服务，对于提高航道工程测量的精度和效率起到至关重要的作用。
2 RTK技术的原理
2.1 RTK定位原理
RTK测量是根据GPS的相对定位理论，将一台接收机设置在已知点上，另一台或几台接收机放在待测点上，同步采集相同卫星的信号。
RTK测量系统通常由GPS信号接收部分（基准站）、实时数据传输部分和实时数据处理（流动站）三部分组成。基准站在接收GPS信号并进行载波相位测量的同时，通过数据链将其观测值、卫星跟踪状态和测站坐标信息传送给流动站，流动站通过数据链接收来自基准站的改正数据，然后利用GPS控制器内置的实时数据处理软件与本机采集的GPS观测数据组成差分观测值进行实时处理，实时计算待测点的坐标、高程值并统计其精度[1]。
2.2RTK技术分类
根据数据传输部分采用通信链路的不同将RTK测量技术分为常规RTK测量和网络RTK测量[2]。
2.2.1常规RTK测量
常规RTK测量系统的数据传输多采用电台播发差分信号，系统组成如图1所示。常规RTK数据链电台信号在传输过程中易受外界环境影响。另外，当常规RTK作业半径超过一定距离时，测量结果误差超限，所以常规RTK的实际作业有效半径比其标称半径要小[3]。
图1 常规RTK测量系统组成
2.2.2网络RTK测量
为了解决常规RTK所存在的缺陷，达到区域范围内厘米级、精度均匀的实时动态定位，同事随着计算机、通信等行业的发展，在常规RTK的基础上研发了网络RTK技术。网络RTK技术就是利用地面布设的一个或多个基准站组成GPS连续运行参考站（C0RS），综合利用各个基站的观测信息，通过建立精确的误差修正模型，通过实时发送RTCM差分改正数在修正用户的观测值精度，在更大范围内实现移动用户的高精度导航定位服务[4]。网络RTK测量系统组成如图2所示。
网络RTK技术集Internet技术、无线通讯技术、计 算机网络管理技术和GPS定位技术于一体，其理论研究及系统开发均是GPS技术科研和应用领域最热门的前沿[5]。
图2 网络RTK系统组成
2.3 两种技术的优缺点[6]
常规RTK模式和网络RTK优缺点比较见表1。
表1 常规RTK模式和网络RTK优缺点比较
常规RTK模式网络RTK
优点1、高可靠性和高频率稳定度
2、设备抗干扰能力强
3、工作电流小，功耗低，耗电省
4、收发转换时间短1、差分数据获取无距离限制，网络模块在好的情况下左右距离可达30KM
2、携带方便
3、网络模块功耗小
缺点1、电台的传输距离有限
2、设备携带不方便1、网络网络稳定性和可靠性不高
2、传输的实时性差
3、通信速率低
两种技术的优缺点也会随着技术的不断进步发生变化。如：电台的技术指标将会有更高提升，设备的体积变得更小。网络稳定性和可靠性不断提升，网络带宽越来越大，这些都促进着RTK技术的不断发展[7]。
3 长江航道工程测量RTK技术选择
长江江苏段江面总体比较宽阔，最窄处约1.5公里，最宽处约12公里，且江面离城市中心远近不同，部分区域江面通信信号较差，这些因素都会影响JSCORS系统的使用效率和精度。为此在开始航道工程测量前期有必要对测区信号覆盖情况进行测试。
图3 RTK信号测试轨迹图
长江南京以下12.5米深水航道建设工程建设前在长江干线通州沙和白茆沙河段进行了JSCORS信号测试，通讯方式分别采用电信的CDMA和中国移动的GPRS方式，RTK测量每隔50米记录一个点位，详细轨迹图3。测试结果分析得出固定解、浮动解和码差分的比例见表2。
表2 网络RTK航道测量定位结果统计表
网络类型固定解浮动解码差分
CDMA56%18%26%
GPRS80%13%7%
从结果可以看出，测量所得的固定解比例较低，难以满足航道测量的需要。为了保证工程区域GPS定位的高精度和高可靠性，计划采用常规RTK方式建立施工区GPS参考站系统，采用无线电传输方式发送差分信号。建设参考站前同时使用天宝和徕卡两套RTK设备现场进行航道测量，统计航道测量GPS定位固定解情况，详细数据统计见表3。
表3 常规RTK定位模式统计表
仪器品牌LeicaTrimble
作用距离（km）0～100～1515～200～100～1515～20
固定解82.5%79.7%13.7%99.5%99.3%97.8%
浮动解2.6%7.4%31.8%0.5%0.7%2.2%
单点定位14.9%12.9%54.5%0.0%0.0%0.0%
从上表可以看出白茆沙水域徕卡设备10公里以内固定解比率相对较低只有82.5%，但仍然高于JSCORS的最高值80%。天宝在测试中15公里以内固定解比例基本都在99%以上，原因在于天宝选用的电台功率较大。从测试结果来看，常规RTK定位方式模式在航道测量中稳定性要高于JSCORS，在本工程水域航道工程测量中采用常规RTK定位模式更为合适。在长江南京以下12.5米深水航道建设一期工程中建设了连续运行的常规RTK参考站，为航道整治建筑物施工放样和航道碍航段疏浚施工，以及航道施工前及整治后建筑物的沉降变形观测和航道地形监测提供保障。
4 工程应用
长江南京以下12.5米深水航道建设二期工程工可阶段为确保整治工程效果发挥，防止航道整治工程实施对护岸工程造成不利影响，拟对和畅洲北汊航道河段实施护岸加固和整治建筑物工程，设计需对拟建工程区域航道和护岸进行测量。
4.1施测内容与要求
4.1.1护岸平面地形测量
护岸平面地形测量范围分别为和畅洲左汊左岸，和畅洲左缘，和畅洲洲头及右缘，孟家港段。平面地形分为水下地形和陆地地形。
4.1.2横断面测量
横断面方向应尽可能与水流方向垂直。断面图使用投影法成图，将断面线附近5米以内的实测点垂直投影至断面线，断面图根据实测的投影点生成。
4.1.3整治工程测量
整治工程区域范围覆盖整治建筑物的工程范围，和畅洲北汊全水道水下地形测量。拟建整治建筑物接岸处，四周各150m范围内。
4.2 测区情况
项目工期较短，测区跨长江两岸，且和畅洲位于江心交通不便，因此方案制定时应充分考虑各项因素按期提交资料。测区已建有长江南京以下12.5米深水航道二期工程GPS控制网，业主提供了SPJT和SPCC两个控制点坐标以及测区WGS-84坐标系与北京54坐标系转换参数。同时测区周边有BTJY、BTZJ、BTDT等JSCORS站点。
4.3 RTK技术在项目中的应用
测量项目中水下地形测量和陆地地形测量都涉及定位方式选择问题。合理使用RTK技术对于提高测量工作效率以及减少测绘内业处理工作量起到至关重要的作用。
在建设长江南京以下12.5米深水航道二期工程GPS控制网已对该段航道的基准站点常规RTK定位方式的信号覆盖范围进行了测试。SPJT点架设基站时，距离基站上游11公里、下游14公里范围内均能收到RTK的固定解。而本次工程测量范围距测区约6公里。因此，项目实施过程中优先考虑选择传统RTK的定位方法，使用电台方式播发差分信号。JSCORS系统作为岸上地形测量备选设备，也可作为导航设备为断面测量提供定位。
4.3.1水下地形测量
水下地形测量的平面定位，采用Trimble 5800 RTK定位，安装前将移动站GPS在已知点SPCC上进行校核，详细见已知点校核统计，比对结果满足精度要求后方可用于测量。在实际测量过程中，RTK定位数据输出稳定，没有出现断链和失锁情况，确保了水下地形测量工作按计划按时完成。
表4 已知点校核统计
序号时间差值（实测值-已知值）
DXDYDH
114：370.0010-0.04
214：3900.001-0.039
314：390.0040.003-0.042
414：400.002-0.001-0.041
514：42-0.004-0.007-0.033
4.3.2岸上测量
岸上测量主要有两方面内容，一是岸线大堤内地形测量；二是横断面测量。
（1）地形测量。考虑到本测区为镇江和扬州交界处，为两市通信信号覆盖边缘区域，信号的频繁切换影响JSCORS网络的稳定性，频繁的连接网络影响工作的效率。但是对于一些工厂、码头门吊等对无线电干扰较大区域网络RTK可以弥补不足。因此本次地形测量确保工作的稳定性，决定以常规RTK作业为主，网络RTK作业为辅。
（2）断面测量。断面测量点采集时需要严格定位在断面线上。测量点按要求不能偏离计划线5米以上，否则在生成断面线时不能被引用，导致断面缺点影响断面生成精度。首先在AutoCad中绘制断面计划线，将AutoCad文件导入RTK手簿，测量过程中以计划线为底图严格按照计划线位置测量。
测量时遇到阔叶林地时，使用RTK配合全站仪的方法。RTK可为全站仪棱镜做导航定位，虽然在树林中无法得到固定解但浮动解能够满足5米定位的要求。在实际测量施工过程中取得了良好的效果，如图4中断面测量成果点与断面最大偏离距离2.3米。
图4 断面测量成果图
5结语
综上所述，常规RTK在和网络RTK在长江航道工程测量过程中有很多优势，同时也有些技术限制，只有了解各种作业方式的特点，结合特定的工作环境合理选择才能更好的为测量服务。在长江下游航道测量过程中如何更好的应用RTK技术总结如下，供参考探讨：
（1）对于航道水深监测测量建议使用常规RTK作业方式，采用电台传输差分数据，进一步研究讲常规RTK基站联网播发差分信号，减小因距离产生误差的影响。
（2）靠近城市的航道可以充分利用已建的CORS系统。建议JSCORS系统基站采用双发射模式，基站同时通过电台和网络模块发射当电台信号。
（3）随着北斗定位系统不断发展，GPS进入基于北斗卫星导航系统的多星应用时代[8]，具有快速固定与抗干扰遮挡的优点，合理加以应用RTK技术必将在航道测绘中发挥更大的优势。
参考文献：
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