RTK测量技术在土石方量计算中的应用

廖咏峰

【摘 要】首先介绍了GPS RTK技术工作原理、作业方法及技术的特点，其次介绍了现在土石方计算的四种常用方法和优缺点。通过两者的结合运用，叙述了GPS RTK技术在土石方计算测量中的优点。 【期刊名称】《低碳世界》 【年(卷),期】2015(000)007 【总页数】2页(P112-113) 【关键词】GPS RTK;土石方计算 【作 者】廖咏峰

【作者单位】贵州省有色金属和核工业地质勘查局五总队，贵州安顺561000 【正文语种】中 文 【中图分类】P228.4

GPS是美国开发的全球定位系统的简称，可以在陆、海、空进行全方位的三维定位以及导航，是新一代的卫星导航定位系统。GPS静态、快速静态相对定位测量无需点间通视就可以高精度地进行各种控制测量，然而需要事后进行数据处理，无法实时定位并了解定位精度，内业处理后发现精度不合要求必须返工测量。而采用RTK技术进行测量不仅可以实时了解到定位结果，又可以了解定位的精度。这样能够有效的提高作业效率。

常规的GPS测量方法，比如静态、快速静态、动态测量都要通过事后解算才可以

获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分（Real Time Kinematic）方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。 1.1 RTK技术的原理

RTK的工作原理是把一台接收机置于基准站上，另外一台或者是多台接收机置于载体（称为流动站）上面，基准站与流动站会接收相同时间、相同GPS卫星所发射的信号，基准站所获取的观测值以及已知位置信息来对比，获取到GPS差分的改正值。进而再把这个改正值利用无线电数据链电台第一时间传递到共视卫星的流动站精化其GPS观测值，从而得到经过差分改正之后流动站较为准确的实时位置。 1.2 RTK技术的作业方法

RTK技术的作业方法主要为无转换法和键入数法两种。无转换法是直接使用设置在流动站以及基准站上的接收机进行WGS-84坐标的接收，之后将地方坐标和观测获得的WGS-84坐标通过相应的数学模型进行转换；此种方法并不要求基准站设置在坐标已知的点上，可以在地势比较高的地方，比如开拓地、土包、房顶等地方进行GPSRTK接收机的设置，并将其作为一个基准站；在采用不同转换方法的时候，所需要的提前观测的已知点的数目也存在着较大的区别。键入参数法是首先把地方坐标与通过静态观测所获得的WGS-84坐标键入手薄上然后再进行转换。通过此方法，基准站一定要设置在已知的点上，为了能够为检核提供方便，在条件允许的状态可以进行几个已知点的测定，也需要进行其他已知点的观测；在测量的时候，可以进行gps接收机的设置，同时进行基准站的建立，同时把如基准站的坐标转换参数、高程、坐标等相应的数据输入到控制手薄上面，流动站一般是由一台或者是多台GPS接收机组合而成；流动站以及基准站同时接收由GPS卫星所发射出的信号，基准站通过基准站电台把获得到的信号传递至流动站，流动站把基准

站传递出的信号和从卫星上所接收的信号进行平差和差分的处理，从而获知到本站的高程、坐标与精度等相应指标，并飞预测精度以及实测精度的指标展开对比，在实测精度以及预测精度之间的差值不大于限值的情况下，手薄会提示相应的测量人员是不是接受该数值，选择接受之后手薄就会存储测量所得到的精度、高程与坐标等相应的数据。 1.3 RTK技术的特点

RTK技术保留了所有经典GPS所具备功能，比如：静态测量的功能、快速静态测量的功能等等，所得到的观测数据也可采用后处理的办法进行；传统的GPS在进行技术测量的时候，对数据无法实现实时传递，只有在全站仪配合的情况下才可以展开测绘放样的工作，RTK技术不但能够直接展开放样测量，而且它的测量的精度能够精确到厘米级；RTK技术能够实现迅速动态的定位，如果在测量过程当中因为障碍物的原因而导致断链，可以重新进行GPS卫星的连接，并且较短的时间之内进行初始化，然后进行重新测量；RTK技术的使用无时间与地点的限制，只要是可以接收到GPS信号的地方才可以使用；在采用RTK技术进行测量的时候，可以采用1+n或1+1的方式进行，相应的基准站与流动站能够独立作业，在很大程度上促进了测量效率的提高；RTK技术的主要优势是在现场测量的时候，不但能够有效的确定定位的精度，而且还能够实时掌握定位的结果，与其他的测量方法相比，测量的精度十分均匀，在很大程度上提高了测量的工作效率。

土方量的计算对于建筑工程施工来说，是一个十分关键的步骤。工程施工开始之前的设计阶段一定要进行土石方量的预算，它在很大程度上影响着工程的费用概算与方案选优。在实际的工程项目当中，由于土方量计算的精确性而导致纠纷的出现是经常遇到的。怎样借助于测量单位现场所测出的地形数据或者是原先的数字地形数据较为准确的进行土方量的计算逐渐成了人们十分关注的问题。较为常见的几种土方量计算的方式主要有：DTM法、断面法、方格网法、等高线法等。

2.1 DTM法进行土方计算

由DTM模型来进行土方量的计算是按照实地测定的地面点坐标（X，Y，Z）以及设计的高程，通过生成三角网进行各个三棱锥的填挖方量的计算，最后可以得到指定范围之内填方以及挖方的土方量，从而绘出填挖方的分界线。DTM法土方计算共有三种方法：①由坐标数据文件计算；②依照图上高程点进行计算；③依照图上的三角网展开计算。前两种算法包括重新建立的三角网的过程，第三种方法直接利用图上已有的三角形，不进行三角网的重建。 2.2 用断面法进行土方计算

根据设计的相关原理，其被分为道路断面、场地断面、任意断面土方计算、二断面线间土方计算。一般被分为4个步骤：①里程文件的生成；②进行土方计算类型的选择；③给定计算参数；④工程量的计算。其中里程文件是通过离散的方法对具体地形进行描绘，接下来的全部工作都是在分析里程文件当中的数据之后才可以完成，对于里程文件的生成一般是通过纵断面、复合线、等高线、三角网、手工输入以及编辑等一系列的方法去实现。在进行土方量类型选择的时候，给定计算参数，就能够在图上将道路的纵横断面绘制出来，然后将此作为依据，展开土方量的计算，系统将会自动在图上绘制出土石方计算表。此外，二断面间土方计算是计算两工期之间或土石方分界土方的工程量。分别采用第一工程、第二工程（或是土质层石质层）的高层文件分别生成里程文件一与里程文件按照软件的提示，对二断面线间的土方量进行计算。

2.3 方格网法进行土方计算

由方格网来计算土方量是按照实地测量的地面点坐标（x、y、z）以及设计高程，通过生成方格网对各个长方体的填挖方量进行计算，最后累计得出指定范围之内填方以及挖方的土方量，进而将填挖方的分界线绘制出来。

由于某新二中要修建教师公租房，我院受新二中的委托对该校区范围内4358.5m2

进行土方量计算。

3.1 利用RTK进行实地测绘

①将RTK基准站架设在水库坝上。该处：a.离测区比较近；b.地势比较开阔，GPS信号能够全部覆盖整个测区。②在测区附近找到2个控制点N5、N6，将基准站和移动站都处于开机状态，将手薄与移动站通过蓝牙进行连接，等到移动站收到基准站发射的信号后，利用控制点N5、N6进行校正。并对校正后的控制点N5、N6进行测量检查其测量值是否在误差允许范围内。③按照所需计算土石方的范围进行实地测绘，根据土石方计算的要求采集高程点。利用GPSRTK采集高程点比常规全站仪采集高程点要提高4～5倍。 3.2 利用方格网法计算土方量

将实地测绘的数据文件传入电脑，打开Cass8.0软件，找到预先裁剪的地形图，在图上画出所要计算的土方量范围，然后点击Cass8.0软件的工程应用菜单-方格网法土方量计算，根据命令提示选择计算区域边界线，弹出方格网土方计算菜单，再根据相应的提示选择测量数据文件（即当天测绘的高程点文件），选择设计面 （该设计面为平面），并输入目标高程1420.8m（即设计平场标高），方格宽度输入10m（10m为经验值）。最后点击确定，即得出计算结果（如图1）。 随着科学技术的不断进步，测绘仪器技术也得到了飞速的发展，特别是GPSRTK仪器以普遍的用于测绘行业生产，并且发挥出了它的优越性，大大的提高了生产效率和测量精度。另外，由于方格网法具有测量精度高、作业方式方便快捷，并能保证地形特征点不会被遗漏，能够更确切的反映地形现状等优点，使之在土石方计算中经常利用。总之，通过GPS RTK仪器来测量，利用方格网法计算土石方量是一种高效、快捷、便利、准确的一种好方法。

【相关文献】

［1］南方测绘仪器有限公司.南方Cass8.0用户手册.

［2］徐绍铨，张华海，杨志强，王泽明.编著.GPS测量原理及应用.

［3］张婷婷，王铁良.土方量计算方法研究［J］.安徽农业科学，2006，34（22）：6047～6050.