探討RTK在工程測量中的應用[權威資料]

探討 RTK 在工程測量中的應用 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 【摘要】 本文首先介紹了 GPS-RTK 技術特點，然后闡述了 RTK測量前的準備工作，最后分別分析了 RTK 在導線控制測量、公路線路及斷面測量、地形測量、施工放樣測量中的應用。 【關鍵詞】 RTK；工程測量；應用 E271 A 【引言】 GPS 以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，贏得廣大測繪工作者的信賴，并成功地用于大地測量 、工程測量、工程變形測量、資源勘查等多種學科，從而 GPS全球定位系統(tǒng)的應用給測繪行業(yè)帶來了一次技術革命。 GPS 不僅提高了測量的工作效率，而且改變了測量的作業(yè)模式和作業(yè)流程，使測量工作更加簡便快捷，流程自動化。 近幾年來， GPS 定位技術的發(fā)展主要集中在實時動態(tài)差分測量上。利用其測量精度高、測站間無需通視、觀測時間短、儀器操作簡便、全天候工作、提供三維坐標等性能。GPS-RTK（ Reat-Time Kinematigs）系統(tǒng)是 GPS 實時動態(tài)差分中最先進，精度最高，應用最廣泛的差分系，它采用了載波相位動 態(tài)實時差分方法，是 GPS 應用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖、各種控制測量帶來了新的曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。其實時精密差分定位精度，平面： 10mm+2ppm；高程： 20mm+2ppm。 1 、 GPS-RTK 技術特點 1.1、 GPS-RTK 的配置組成 RTK 系統(tǒng)主要由一個基準站、若干個流動站、通訊系統(tǒng)3 大部分組成?；鶞收景?GPS 接收機（接收機通常具有數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)、測量參數(shù)、坐標系統(tǒng)等的設置功能）、 GPS 天線、無線電通訊發(fā)射設備、電源、基準站控制器等設備。流動 站的基本配置是： GPS 天線、 GPS 接收機、無線電通訊接收設備、電源、流動站控制器。流動站可處于靜止狀態(tài)，也可處于運動狀態(tài)。 1.2 、 GPS-RTK 工作原理 RTK 是建立在全球導航定位系統(tǒng) (GPS) 基礎上的定位技術，是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，并達到厘米級精度。在 RTK 作業(yè)模式下，基準站對所有可見 GPS 衛(wèi)星進行連續(xù)地觀測，并通過數(shù)據(jù)鏈將接收到的衛(wèi)星信息（偽距和載波相位觀測值） 及基準站信息（基準站坐標、天線高等）一起由通訊 系統(tǒng)傳送給各流動站。在流動站上， GPS 接收機在接收 GPS 衛(wèi)星信號的同時，通過無線電接收設備，接收基準站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，當流動站完成初始化工作后，控制器即可根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理，根據(jù)相對定位原理，解算整周模糊度未知數(shù)并計算、顯示移動站的三維坐標及其精度。 1.3 、 GPS-RTK 數(shù)據(jù)處理 基準站三維坐標的準確性，是 RTK 實時差分測量系統(tǒng)高精度作業(yè)的一個重要條件。 RTK 系統(tǒng)之所以能快速準確地求解出整周模糊度，是因為 RTK 系統(tǒng)采用了模糊度函數(shù)法、最小二乘搜索法、 組合波搜索法、快速分解法（ FARA 法） 等快速算法。 優(yōu)質高效的數(shù)據(jù)處理技術和數(shù)據(jù)傳輸技術是 RTK 技術實現(xiàn)的關鍵。 RTK 定位時要求基準站與各流動站之間通過建立數(shù)據(jù)通訊鏈來實現(xiàn)基準站信息向流動站的實時傳輸，數(shù)據(jù)量比較大，一般都要求 9600 的波特率，并能對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行正確編碼和同步檢錯。因此要綜合考慮傳輸格式、傳輸頻率、傳輸距離等因素來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_與實時。 在工程應用中，控制點成果多采用適合本國需要和特點的地方坐標系統(tǒng)。 RTK 是以 WGS-84 系統(tǒng)作為基準坐標系統(tǒng)的，其全部觀測 值及解算結果均屬于 WGS-84 系統(tǒng)。因此就必須將 RTK 的 WGS-84 坐標系統(tǒng)轉換為地方坐標系統(tǒng)，要實現(xiàn)這種轉換就必須準確知道地方坐標與 WGS-84 坐標間的轉換參數(shù)（平移因子、尺度因子、旋轉因子）。 1.4、 RTK 系統(tǒng)的優(yōu)越性 RTK 技術作為 GPS 系統(tǒng)中高效定位方式之一，在各種測量中有著無比的優(yōu)越性： （ 1）控制測量。采用常規(guī)的 GPS 靜態(tài)測量、快速靜態(tài)、偽動態(tài)方法，在外業(yè)測量過程中不能實時知道定位精度，經(jīng)常導致返測，而采用 RTK 來進行控制測量，能夠實時知道點位精度，如果點位精 度要求滿足，用戶就可以停止觀測，這樣可以大大提高作業(yè)效率。 （ 2）地形測量測地形圖時，采用 RTK 時，僅需一人背著儀器在待測的地形地貌碎部點停留上 1、 2 秒鐘，并同時輸入特征編碼即可，到內(nèi)業(yè)有專業(yè)的軟件接口就可以輸出所采集的地形圖數(shù)據(jù)。這樣用 RTK 測量僅需一人操作，不要求點間通視，降低了作業(yè)條件，大大提高了工作效率。 （ 3）工程放樣常規(guī)的放樣方法很多，如經(jīng)緯儀的切線支距法、偏角法放樣，全站儀的坐標法放樣等。這些方法在操作中需要 2 3 人配合進行，在放樣過程中還要求點間通視情況良好，在生產(chǎn)應用上 效率不是很高；如果采用 RTK 技術放樣，僅需把設計好的點位坐標輸入到電子手簿中，背著 GPS接收機，它會提醒你走到待放樣點的位置，既迅速又方便，且放樣點的精度均勻且能達到厘米級。 （ 4）采用 RTK 是測量是某些特殊工程測量的唯一手段。如某跨海大橋工程采用網(wǎng)絡 RTK 法放樣，常規(guī)測量無法進行坐標定位。最后經(jīng)用 GPS 靜態(tài)相對定位方法進行檢測，平面坐標差為 4cm 左右，高程差不超過 7cm。可滿足定位要求。 2、 RTK 測量前的準備工作 到野外進行 RTK 測量前，有部分工作可以在室內(nèi)完成。首先在外業(yè) 觀測手薄里新建一個工作任務，并輸入測區(qū)的中央子午線經(jīng)度等，然后進行地方格網(wǎng)的設置。地方格網(wǎng)的設置主要用來實現(xiàn) WGS-84 坐標系與國家或者地方坐標系的坐標轉換。 由 RTK 的定位原理可知，要想在流動站獲取地方坐標系的平面坐標和高程，首先要輸入基準站的 WGS-84 坐標，然后在流動站輸入 WGS-84 系坐標與地方坐標系坐標，求解出兩個坐標系的轉換參數(shù)。首先要在測區(qū)周圍選取 3 個以上的地方坐標系的控制點，將它們的地方坐標系坐標輸入到野外觀測手薄中，然后再輸入這些控制點對應的 WGS-84 系坐標，最后可以通過擬合參 數(shù) Sacle 和 HRMS 的值來查看區(qū)域擬合的精度，所選取的參與擬合的點即可以單獨參與平面擬合或者高程擬合，也可以兩者都參與。當上述工作完成后還需要設定測量時的精度指標，主要設定決定衛(wèi)星是否鎖定時的 HRMS 值和 VRMS 值。 3、工程測量實例 3.1、導線控制測量 傳統(tǒng)的導線控制測量多采用全站儀布設導線的方法來施測，至少需要三個人才能進行，相鄰控制點還要求通視，每一站觀測時間長，還需要內(nèi)業(yè)進行導線平差計算，而且導線越長，導線點精度越低，由于觀測人員、外界環(huán)境、儀器等多方面的因素，誤差 積累也就越來越大。而使用 RTK 只需要幾分鐘就可實現(xiàn)厘米級的精度，各站獨立觀測，控制點的通視性可以很靈活，不必需要兩個點互相通視，且不存在誤差的積累。在測量時，基準站可以在一個全測區(qū)地勢較高、開闊、空曠且遠離高壓電線、變壓器（發(fā)射器）等具有輻射或磁場的控制點上架設，但該控制點的點位精度要高，否則會影響到整個控制成果的質量，流動站在測量前要到附近的已知控制點上進行檢核，通常情況下，檢核的結果較差不會超過 1cm。測量時，要注意外業(yè)觀測手薄顯示的 HRMS 值，該值說明了測量結果的精度，對于導線控制測量，由于要求點的精 度比較高，故可以設定 HRMS 值小于 0.02 時才取樣，大于該值的數(shù)據(jù)不予采樣，采樣次數(shù)可以設定 10 次以上，各個圖根點重復測量三次，為提高對中精度，還可以考慮將流動站假設在三角架上，使用光學對中來提高點位精度，像靜態(tài)測量的架設方法一樣，不同的是要安裝上 UHF 天線。 使用 Z-MAX GPS 接收機進行 RTK 導線控制測量時，主要應用于平面控制，上述措施在小于 4km 的范圍內(nèi)至少可以實現(xiàn) 8d 級的平面點位精度，不足的是當高程精度要求比較高時，還需要依靠四等水準。 3.2、公路線路及斷面測量 在常規(guī)的公路線形及斷面測量中，由于地物或地貌等的遮擋，造成兩點間不能通視，或測量距離過長等原因，需要不斷地轉站來滿足測量的要求，耗費大量的人力和物力。如果采用 rtk 進行作業(yè)，只需首先把各拐點坐標輸人電子手薄，在實際測量中，調(diào)出所要測的兩點坐標，手簿內(nèi)就會自動生成一條直線（斷面線），并顯示在屏幕上，手簿同時會顯示測量員所在的位置和距離起始點的樁號，這樣測量員就可以知道自已是否在斷面線上，也可以知道點位間距的大小。這樣就避免了偏離方向和點位間距疏密不等。在大的斷面測量中，如果拐點很多，可以分成幾段測量，在測量 時只需注意記好各點的點號和植被注記。如果分成幾段測量，注意點號不能重復，以免內(nèi)業(yè)處理時出錯。由于 rtk 只是測量得到各點的三維數(shù)據(jù)，而斷面則要用累加距離來表示，這就需要用 excel 或其它軟件換算過來。 excel 的公式計算功能可以很方便的求出各點的間距和累加距，最后應用 cad 軟件就可以直接生成斷面，實現(xiàn)斷面的數(shù)字化測量。 3.3、地形測量 傳統(tǒng)的地形測量是先外業(yè)數(shù)據(jù)采集，后內(nèi)業(yè)編繪成圖，而使用 RTK 進行地形測量時，一方面要求的作業(yè)人員要少，單人即可操作，另一方面，外業(yè)操作手薄軟件FastSurvey 在測量時可以輸入地物的編碼，其操作像 PDA 一樣，十分方便。并且， Z-MAX 雙頻 RTK 在良好的環(huán)境條件下，初始化所須時間僅為 2-10s，在不良環(huán)境條件下，如樹葉較濃密大樹下，在高壓電線下等干擾源附近，衛(wèi)星也很少會失鎖，仍能較順利地進行 RTK 測量，主要是這種機型擁有先進的 Z 跟蹤專利技術、快速 RTK(INSTANT-RTK)技術和多路徑消減專利技術，試驗表明，即使測區(qū)內(nèi)有一部分地方環(huán)境惡劣，其觀測值點位中誤差仍在 2.41cm 以下。此外也可以使用 RTK 布設圖根點，碎部測圖仍舊使用全站儀。 3.4、施工放樣測量 對于施工放樣測量，使用 RTK 無須像全站儀那樣，當放樣點距離控制點較遠的時候，必須引點轉站，只需要把待放樣點坐標輸入到外業(yè)操作手薄里，在放樣的時候，選取相應的點，然后就可以根據(jù)儀器的指示將點位正確的放出來。使用 RTK 進行放樣，點位精度一般都很高，各放樣點間的誤差影響也是獨立的，不存在誤差的積累；經(jīng)濟效益也十分明顯，一般放樣一個點只需要幾分鐘。此外，還可以使用 RTK進行直線、弧線、按照道路中心里程進行放樣。 【結語】 GPS-RTK 技術已為測量界普遍地接受，并得到 越來越廣泛的應用。雖然還有其不足之處，如受衛(wèi)星狀況限制、天空環(huán)境影響、數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、初始化能力和所需時間問題等，但由于其只要滿足工作條件， RTK 具有高精度、速度快的特點，在工程測量中應用越來越廣泛。不斷嘗試新的方法，積極探索更經(jīng)濟實用的測量技術，提高 RTK 觀測精度和儀器的使用范圍，拓寬 RTK 的應用領域，利用其優(yōu)勢提高工作效率，展現(xiàn) RTK 的優(yōu)越性，是測量工作者一直努力的目標。 【參考文獻】 1許志強 .GPS-RTK 技術在地形測量中的應用 J.中國科技博覽， 2009，（ 28）： 140. 2李建平，余元軍 . GPS 測繪技術在測量中的應用 J. 西部探礦工程， 2008，（ 5）： 3陳健華 .RTK 工程測量應用研究 J.科技資訊，2009(10). 文檔資料：探討 RTK 在工程測量中的應用 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 免費閱讀及下載 閱讀相關文檔 :談高速公路工程造價控制管理措施 隧道風機變頻節(jié)能技術方案 市政給排水工程施工技術要點探析 如何加強建筑電氣安裝工程質量控制 人性化設計在園林景觀設計中的應用 談 建筑工程的造價預算 談建筑施工安全管理的現(xiàn)狀與對策 試論園林工程施工及植物養(yǎng)護技術 談計算機和信息技術在工程項目監(jiān)理工作中的應用 水