淺談GPS-RTK技術(shù)在工程測量放樣中的應(yīng)用

1、    淺談gpsrtk技術(shù)在工程測量放樣中的應(yīng)用    李守玉摘要： gps-rtk技術(shù)具有高精度、全天候、無須光學(xué)通視的特點(diǎn)，并且還能為工程測量提供實(shí)時(shí)動態(tài)的定位結(jié)果。在工程測量中應(yīng)用gps-rtk技術(shù)是測量史上的一次較大變革，本文結(jié)合實(shí)例淺談gps-rtk技術(shù)在工程測量放樣中的實(shí)際應(yīng)用。關(guān)鍵詞：gps-rtk技術(shù)；工程測量；放樣；應(yīng)用gps-rtk技術(shù)（本文簡稱rtk技術(shù)）是大地測量、空間技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)、無線電通訊與計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合集成，在許多領(lǐng)域發(fā)揮著重大作用。rtk系統(tǒng)主要由一個(gè)基準(zhǔn)站、若干個(gè)流動站、通訊系統(tǒng)3大部分組成?；鶞?zhǔn)站包括gps接收機(jī)

2、（接收機(jī)通常具有數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)、測量參數(shù)、坐標(biāo)系統(tǒng)等的設(shè)置功能）、gps天線、無線電通訊發(fā)射設(shè)備、電源、基準(zhǔn)站控制器等設(shè)備。流動站的基本配置是gps天線、gps接收機(jī)、無線電通訊接收設(shè)備、電源、流動站控制器。下面以筆者曾做過的一個(gè)實(shí)際工程為例闡述一下gps-rtk在工程測量放樣中的應(yīng)用。一、工程概況該工程gps-rtk工程測量放樣采用的rtk接收機(jī)是美國的trimble5700，trimble 5700 gps測量系統(tǒng)具有輕便、觸摸式顯示屏、全中文windows操作系統(tǒng)和菜單功能。trimble 5700 gps測量系統(tǒng)硬件主要包括trimble 5700接收機(jī)、zephyr geodetic天

3、線、trimmark3基準(zhǔn)站電臺及天線、tsc-1手簿控制器、gps主機(jī)和電臺數(shù)據(jù)通訊電纜、鞭狀天線、電源、連接電纜、對中桿及其他一些選購附屬配件。trimble 5700 gps測量系統(tǒng)配有功能強(qiáng)大的隨機(jī)配套軟件系列，包括trimble geomatics office（tgo）后處理軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)同步連接編輯軟件、trimble survey controller軟件等。這些軟件包含了gps測量及數(shù)據(jù)處理所涉及的應(yīng)用模塊、接13等軟件。所有軟件均可在windows95/98/2000/nt等操作平臺上運(yùn)行，視窗式界面，直觀、友好。二、gps-rtk技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用1.獲取放樣數(shù)據(jù)設(shè)置

4、觀測基站首先，應(yīng)該獲得所有待放樣點(diǎn)的三維坐標(biāo)。因?yàn)?，現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)已經(jīng)全部采用cad繪圖，故所有待放樣點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)均可以在cad設(shè)計(jì)圖上準(zhǔn)確獲取，所有待放樣點(diǎn)的高程在建筑設(shè)計(jì)圖上均有明確的標(biāo)注，因此獲得所有待放樣點(diǎn)的三維坐標(biāo)是一件輕而易舉的事情。其次，是獲得幾個(gè)控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)，控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)可以從城市規(guī)劃管理部門獲得。在獲得了三維坐標(biāo)的幾個(gè)控制點(diǎn)中優(yōu)選一個(gè)控制點(diǎn)作為gps-rtk基準(zhǔn)站。其余控制點(diǎn)作為rtk校驗(yàn)點(diǎn)。gps-rtk基準(zhǔn)站應(yīng)設(shè)置在已知控制點(diǎn)上，要求控制點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在地勢較高、視野開闊的位置，并要求控制點(diǎn)的周圍不得有高度角超過10°的障礙物，在控制點(diǎn)附近100m范圍內(nèi)不能

5、有強(qiáng)電磁干擾（無線電臺、高壓線、微波站、自動氣象站等），且不能有導(dǎo)致多路徑效應(yīng)的gps信號反射體（比如大面積水域、高大建筑物等）。2.配置儀器將trimble 5700 gps接收機(jī)主菜單“配置”中的“測量形式”選擇“rtk”模式，在該模式下并可對基準(zhǔn)站和流動站及其無線電進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置。（1）基準(zhǔn)站的設(shè)置基準(zhǔn)站選項(xiàng)設(shè)置過程如下：設(shè)置廣播格式。在cmr、cmr+、rtcm中選擇cmr+，這是trimble獨(dú)有的數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)傳輸更遠(yuǎn)。加載索引號。測站索引號設(shè)為33。主要是為在同一個(gè)測區(qū)內(nèi)有多個(gè)基準(zhǔn)站時(shí)以免互相干擾，如果要使用trimble同頻多基站技術(shù)則必須在每個(gè)基準(zhǔn)站加載索引號。設(shè)置高度截止

6、角。用于屏蔽低仰角衛(wèi)星信號，對于基準(zhǔn)站一般設(shè)置為5°00700。選擇天線類型。trimble 5700 gps的天線類型為zephyr geodetic。選定天線高測量方式，以便正確改正到相位中心。trimble 5700 gps天線相位中心為天線凹槽底部（bottom of notch）。輸入基準(zhǔn)站天線高。接收機(jī)接受后退出?；鶞?zhǔn)站無線電設(shè)置主要是對基準(zhǔn)站電臺的參數(shù)、數(shù)據(jù)傳輸率、接收機(jī)端口等進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置過程如下：設(shè)置電臺類型為trimmark 3/sitenet 450。設(shè)置控制器端口為coml。設(shè)置接收機(jī)端口為端口3。設(shè)置波特率為38400。設(shè)置奇偶校驗(yàn)為無。在控制器與主機(jī)連接時(shí)

7、直接查看電臺內(nèi)部設(shè)置，然后進(jìn)行“連接”，對電臺內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置包括電臺發(fā)射頻率、基準(zhǔn)站無線電模式等。接受后退出。（2）流動站的設(shè)置流動站選項(xiàng)設(shè)置過程如下：設(shè)置廣播格式。在cmr、cmr+、rtcm中選擇cmr+，這是trimble獨(dú)有的數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)傳輸更遠(yuǎn)。加載索引號。測站索引號設(shè)為331。如果使用了trimble同頻多基站技術(shù)則必須在每個(gè)基準(zhǔn)站加載索引號，而且流動站對基準(zhǔn)站要進(jìn)行測站索引，這主要是為在同一個(gè)測區(qū)內(nèi)有多個(gè)基準(zhǔn)站時(shí)以免互相干擾。衛(wèi)星差分模式設(shè)置為關(guān)。設(shè)置高度截止角，對于流動站設(shè)置為13°0000。將pdop限制設(shè)置為6.0。選擇天線類型為zephyr geode

8、tic。將“測量到”選擇為bottom of antenna mount（天線座底部）。輸入流動站天線高度。接收機(jī)接受后退出。流動站無線電設(shè)置過程如下。trimble 5700 gps流動站都是內(nèi)置電臺，所以無線電電臺類型設(shè)置為trimble internal。當(dāng)控制器與主機(jī)連接后，通過“連接”功能查看電臺內(nèi)部參數(shù)，并根據(jù)需要進(jìn)行選擇，設(shè)置包括電臺頻率、基準(zhǔn)站無線電模式等。3.放樣（1）啟動基準(zhǔn)站將基準(zhǔn)站架設(shè)在上空開闊、沒有強(qiáng)電磁干擾、多路徑誤差影響小的控制點(diǎn)上，正確連接好各儀器電纜，打開各儀器，對基準(zhǔn)站進(jìn)行前敘內(nèi)容的配置，完畢后，在“測量”主菜單中選擇“啟動基準(zhǔn)站接收機(jī)”，輸入基準(zhǔn)站的坐標(biāo)信

9、息，輸入完畢后，就可以啟動基準(zhǔn)站“開始”進(jìn)行測量了。當(dāng)基準(zhǔn)站啟動完成后，控制手簿顯示屏上會提示“切斷接收機(jī)和控制器的連接”。（2）建立新任務(wù)、定義坐標(biāo)系統(tǒng)定義要使用的作業(yè)名稱，所有的鍵入信息和觀測數(shù)據(jù)都保存在該項(xiàng)作業(yè)中。可以以多種方式定義坐標(biāo)系統(tǒng)，建筑施工放樣時(shí)應(yīng)選擇無投影/無基準(zhǔn)，坐標(biāo)顯示方式選擇“grid”（網(wǎng)格），水準(zhǔn)面模型選擇“否”。因?yàn)槲覀冊谑状芜M(jìn)入一個(gè)區(qū)域進(jìn)行測量放樣之前，通常需要通過點(diǎn)校正方式來求得坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。（3）流動站測量放樣用手簿控制器引導(dǎo)接收機(jī)開始測量后，首先，儀器進(jìn)行初始化（也就是進(jìn)行整周模糊度的固定），初始化過程大約需lmin左右。初始化完成后，控制器會提示“初始化完成”，此時(shí)就可以進(jìn)行rtk測量放樣了，在控制器狀態(tài)框中會顯示測量的水平精度和垂直精度。在進(jìn)行放樣之前，根據(jù)需要“鍵入”放樣的點(diǎn)、直線、曲線、dtm、道路等各項(xiàng)放樣數(shù)據(jù)。在初始化工作完成后，在主菜單上選擇“測量”圖標(biāo)打開，測量方式選擇“rtk”，再選擇“放樣”選項(xiàng)，即可進(jìn)行放樣測量作業(yè)。放樣作業(yè)時(shí)，手簿控制器上會顯示箭頭及目前位置到放樣點(diǎn)的方位和水平距離觀測值，只需根據(jù)箭頭的指示放樣。當(dāng)流動站到放樣點(diǎn)距離小于設(shè)定值時(shí)，手簿上顯示同心圓和十字絲分