RTK測(cè)量技術(shù)在公路測(cè)量中的應(yīng)用

RTK測(cè)量技術(shù)在公路測(cè)量中的應(yīng)用摘要:常規(guī)的GPS測(cè)量方法，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分（Real-timekinematic）方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來(lái)了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率【1】。本文簡(jiǎn)要介紹了GPSRTK的基本原理，GPSRTK的優(yōu)點(diǎn)，介紹了利用該技術(shù)進(jìn)行工程實(shí)測(cè)的過(guò)程。根據(jù)平差學(xué)理論及相關(guān)規(guī)程、規(guī)范對(duì)測(cè)量精度進(jìn)行了一定的比較和分析，總結(jié)得出RTK測(cè)量的誤差特性和一些有益的結(jié)論和體會(huì)。關(guān)鍵字：RTK，GPS，公路測(cè)量，原理，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 引言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展鐵路建設(shè)速度也不斷加快。公路工程有其自身特點(diǎn)：長(zhǎng)條狀，坡度多，在施工測(cè)量工作中對(duì)測(cè)量控制網(wǎng)的布設(shè)帶來(lái)諸多困難，常規(guī)控制測(cè)量既要考慮網(wǎng)行，點(diǎn)的密度，RTK技術(shù)運(yùn)用在實(shí)際工程測(cè)量中不僅提高了測(cè)量精度縮短了施工工期，而且還節(jié)約了工程成本。RTK技術(shù)應(yīng)用于鐵路測(cè)量是外業(yè)勘測(cè)的一項(xiàng)重大技術(shù)革命,其應(yīng)用及開(kāi)發(fā)的前景十分廣闊。尤其實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)在鐵路測(cè)量中蘊(yùn)含著巨大的技術(shù)潛力。RTK測(cè)量系統(tǒng)的組成RTK測(cè)量系統(tǒng)的組成主要包括空間部分，外業(yè)測(cè)量操作和內(nèi)業(yè)處理?？臻g部分是基于GNSS的全稱(chēng)是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem），它是泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括全球的、區(qū)域的和增強(qiáng)的，如美國(guó)的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以及相關(guān)的增強(qiáng)系統(tǒng)，如美國(guó)的WAAS（廣域增強(qiáng)系統(tǒng)）、歐洲的EGNOS（歐洲靜地導(dǎo)航重疊系統(tǒng)）和日本的MSAS（多功能運(yùn)輸衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)）等，還涵蓋在建和以后要建設(shè)的其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。【3】不過(guò)由于俄羅斯的定位系統(tǒng)缺少維護(hù)已經(jīng)無(wú)法使用，而其他的系統(tǒng)又大部分是區(qū)域系統(tǒng)，所以現(xiàn)在常用的系統(tǒng)是美國(guó)的全球定位系統(tǒng)GPS(GlobalPositioningSystem)。外業(yè)測(cè)量是一部RTK（雙頻動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)）接收機(jī)。基本配置包括2部分。（1）基準(zhǔn)站：雙頻GPS接收機(jī)、GPS天線、數(shù)據(jù)鏈發(fā)送電臺(tái)、天線、電源、腳架、聯(lián)接線等；（2）流動(dòng)站：雙頻GPS接收機(jī)、GPS天線、數(shù)據(jù)接收電臺(tái)、操作手薄、對(duì)中桿等；內(nèi)業(yè)處理，使用支持RTK測(cè)量數(shù)據(jù)的各種應(yīng)用軟件對(duì)外業(yè)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理，得到需要的結(jié)果。GPS及我國(guó)北斗的發(fā)展現(xiàn)狀傳統(tǒng)工程測(cè)量技術(shù)的服務(wù)領(lǐng)域包括建筑、水利、交通、礦山等部門(mén)，其基本內(nèi)容有測(cè)圖和放樣兩部分?，F(xiàn)代工程測(cè)量己經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破了僅僅為工程建設(shè)服務(wù)的概念，它不僅涉及工程的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)幾何與物理量測(cè)定，而且包括對(duì)測(cè)量結(jié)果的分析，甚至對(duì)物體發(fā)展變化的趨勢(shì)預(yù)報(bào)。蘇黎世高等工業(yè)大學(xué)馬西斯教授指出：“一切不屬于地球測(cè)量，不屬于國(guó)家地圖集的陸地測(cè)量，和不屬于法定測(cè)量的應(yīng)用測(cè)量都屬于工程測(cè)量”。隨著傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)向數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)轉(zhuǎn)化，我國(guó)工程測(cè)量的發(fā)展可以概括為“四化”和“十六字”，所謂“四化”是：工程測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)作業(yè)的一體化，數(shù)據(jù)獲取及其處理的自動(dòng)化，測(cè)量過(guò)程控制和系統(tǒng)行為的智能化，測(cè)量成果和產(chǎn)品的數(shù)字化?！笆帧笔牵哼B續(xù)、動(dòng)態(tài)、遙測(cè)、實(shí)時(shí)、精確、可靠、快速、簡(jiǎn)便。全球定位系統(tǒng)GPS(GlobalPositioningSystem)是美國(guó)陸海空三軍聯(lián)合研制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具有全球性、全天侯、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性導(dǎo)航定位和定時(shí)功能，能為各類(lèi)用戶(hù)提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。單點(diǎn)導(dǎo)航定位與相對(duì)測(cè)地定位是GPS應(yīng)用的兩個(gè)方面；對(duì)常規(guī)測(cè)量而言相對(duì)測(cè)地定位是主要的應(yīng)用方式?！?】GPS測(cè)地型接收設(shè)備是實(shí)現(xiàn)測(cè)地定位的基本條件，接收機(jī)有單頻與雙頻之分，雙頻機(jī)能以L2觀測(cè)值修正電離層折射影響，最適宜于中、長(zhǎng)基線(大于20km)測(cè)量，具有快速靜態(tài)測(cè)量的功能，可升級(jí)為RTK功能；單頻機(jī)適宜于小于20km的短基線測(cè)量，對(duì)于一般工程測(cè)量具有良好的性能價(jià)格比。相對(duì)測(cè)地定位是利用L1和L2載波相位觀測(cè)值實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，其原理是采用載波相位測(cè)量局域差分法：在接收機(jī)之間求一次差，在接收機(jī)和衛(wèi)星觀測(cè)歷元之間求二次差，通過(guò)兩次差分計(jì)算解算出待定基線的長(zhǎng)度；求解整周模糊度是其關(guān)鍵技術(shù)，根據(jù)算法模型，設(shè)計(jì)了靜態(tài)、快速靜態(tài)以及RTK等作業(yè)模式。而RTK技術(shù)代表著GPS相對(duì)測(cè)地定位應(yīng)用的主流?！?】北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)﹝BeiDou（COMPASS）NavigationSatelliteSystem﹞是中國(guó)正在實(shí)施的自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是：建成獨(dú)立自主、開(kāi)放兼容、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠的覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，促進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈形成，形成完善的國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)支撐、推廣和保障體系，推動(dòng)衛(wèi)星導(dǎo)航在國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)各行業(yè)的廣泛應(yīng)用。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶(hù)段三部分組成，空間段包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，地面段包括主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站等若干個(gè)地面站，用戶(hù)段包括北斗用戶(hù)終端以及與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端。3.1發(fā)展歷程衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是重要的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施。中國(guó)高度重視衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，一直在努力探索和發(fā)展擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)?！?】2000年，首先建成北斗導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，使我國(guó)成為繼美、俄之后的世界上第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于測(cè)繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運(yùn)輸、森林防火、減災(zāi)救災(zāi)和公共安全等諸多領(lǐng)域，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。特別是在2008年北京奧運(yùn)會(huì)、汶川抗震救災(zāi)中發(fā)揮了重要作用。為更好地服務(wù)于國(guó)家建設(shè)與發(fā)展，滿(mǎn)足全球應(yīng)用需求，我國(guó)啟動(dòng)實(shí)施了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)。3.2建設(shè)原則北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展，以應(yīng)用推廣和產(chǎn)業(yè)發(fā)展為根本目標(biāo)，不僅要建成系統(tǒng)，更要用好系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)質(zhì)量、安全、應(yīng)用、效益，遵循以下建設(shè)原則：1、開(kāi)放性。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)、發(fā)展和應(yīng)用將對(duì)全世界開(kāi)放，為全球用戶(hù)提供高質(zhì)量的免費(fèi)服務(wù)，積極與世界各國(guó)開(kāi)展廣泛而深入的交流與合作，促進(jìn)各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)間的兼容與互操作，推動(dòng)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2、自主性。中國(guó)將自主建設(shè)和運(yùn)行北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可獨(dú)立為全球用戶(hù)提供服務(wù)。3、兼容性。在全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國(guó)際委員會(huì)（ICG）和國(guó)際電聯(lián)（ITU）框架下，使北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與世界各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兼容與互操作，使所有用戶(hù)都能享受到衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展的成果。4、漸進(jìn)性。中國(guó)將積極穩(wěn)妥地推進(jìn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展，不斷完善服務(wù)質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)各階段的無(wú)縫銜接。【7】RTK技術(shù)測(cè)量技術(shù)原理RTK（RealTimeKinematic）技術(shù)又稱(chēng)載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)，是建立在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站的載波相位基礎(chǔ)上的技術(shù)?！?】它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)量點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，并達(dá)到㎝級(jí)精度要求。RTK測(cè)量系統(tǒng)一般由以下三部分組成：（1）GPS接收設(shè)備。（2）數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備：即數(shù)據(jù)鏈，是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的關(guān)鍵性設(shè)備。（3）軟件解算系統(tǒng)：對(duì)于保障實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量結(jié)果的精確性與可靠性，具有決定性作用。RTK定位技術(shù)的作業(yè)原理是將基準(zhǔn)站采集的GPS衛(wèi)星載波相位觀測(cè)量通過(guò)調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行編碼和調(diào)試，經(jīng)電臺(tái)數(shù)據(jù)鏈發(fā)射出去。而移動(dòng)站在對(duì)GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)并采集載波相位觀測(cè)量的同時(shí)，也接收來(lái)自基準(zhǔn)站的電臺(tái)信號(hào)。移動(dòng)站通過(guò)解調(diào)得到基準(zhǔn)站的載波相位觀測(cè)量，再利用OTF技術(shù)對(duì)由基準(zhǔn)站和移動(dòng)站采集的載波相位觀測(cè)量所確定的差分改正數(shù)動(dòng)態(tài)求解整周模糊度。在整周未知數(shù)解固定后，即對(duì)每個(gè)歷元進(jìn)行實(shí)時(shí)處理?！?】只要能保證4顆以上衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤和必要的衛(wèi)星幾何圖形，移動(dòng)站可根據(jù)給定的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)時(shí)給出㎝級(jí)的定位結(jié)果。RTK測(cè)量學(xué)的優(yōu)缺點(diǎn)徹底擺脫了由于粗差造成的返工，提高了GPS作業(yè)效率。作業(yè)效率高，每個(gè)放樣點(diǎn)只需停留1～2s，流動(dòng)站小組作業(yè)，每小組(3到4人)可完成中線測(cè)量5～10km。若用其進(jìn)行地形測(cè)量，每小組每天可以完成0.8～1.5km的地形圖測(cè)繪，其精度和效率是常規(guī)測(cè)量所無(wú)法比擬的。在中線放樣的同時(shí)完成中樁抄平工作。應(yīng)用范圍廣，可以涵蓋公路測(cè)量(包括平、縱、橫)，施工放樣，監(jiān)理，竣工測(cè)量，養(yǎng)護(hù)測(cè)量，GIS前端數(shù)據(jù)采集諸多方面。如輔助相應(yīng)的軟件，RTK可與全站儀聯(lián)合作業(yè)，充分發(fā)揮RTK與全站儀各自的優(yōu)勢(shì)。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示經(jīng)可靠性檢驗(yàn)的厘米級(jí)精度的測(cè)量成果(包括高程)。結(jié)束語(yǔ)基于以上材料，我的論文從介紹現(xiàn)在GPS的狀況及我國(guó)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展情況，然后簡(jiǎn)要介紹GPS定位的原理，介紹GPS的優(yōu)缺點(diǎn)，GPSRTK在公路測(cè)量學(xué)中的使用步驟，RTK測(cè)量中的誤差來(lái)源，減小誤差的方法，與傳統(tǒng)測(cè)量學(xué)的比較，得出GPSRTK技術(shù)在公路測(cè)量中的應(yīng)用與傳統(tǒng)測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，可以高效、高精度地完成公路平面控制測(cè)量；生產(chǎn)過(guò)程中采用常規(guī)方法和GPS技術(shù)相結(jié)合，整個(gè)生產(chǎn)流程可以極大地提高生產(chǎn)效率的結(jié)論。參考文獻(xiàn)［1］徐紹銓?zhuān)瑥埲A海，楊志強(qiáng)，王澤民測(cè)量原理及應(yīng)用武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社［2］劉基余，李征航，等全球定位系統(tǒng)原理及其應(yīng)用北京：測(cè)繪出版社［3］徐紹銓?zhuān)瑥埲A海，等測(cè)量原理及應(yīng)用武漢：武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社［5］徐紹銓,揚(yáng)志強(qiáng),等.GPS測(cè)量原理與應(yīng)用[M].武漢：武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社,1998.［6］高濤,安許東.GPS技術(shù)在公路測(cè)量用的應(yīng)用[J].河南科技,［7］王彩霞,薛建成.GPS在公路測(cè)量中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化［8］交通部第一公路勘察設(shè)計(jì)院.JTJ/T066-98.公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范[S].北京：人民交通出版社,［9］劉基余,李征航,王躍虎,等.全球定位系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].北京:測(cè)繪出版社［10］中華人民共和國(guó)交通部,公路勘測(cè)規(guī)范[M].北京:人民交通出版社［11］陳小明動(dòng)態(tài)定位的理論與實(shí)踐武漢：武漢測(cè)繪科技大學(xué)，［12］王增學(xué)如何提高GPS在工程測(cè)量應(yīng)用中的精度深圳市工勘巖土工程有限公司［13］ZhaoWanqiang,GaoBo,LinAnlin,GuangdusyntheticalenvironmentaleffectanalysisoftunnelportalengineeringSouthwestJiaotongUniversity［14］BrasRLandRodriguez-IturbeI1985RandomFunctionsandHydrology(Reading,Mass.:AddisonWesley),pp.359–425.［15］ChristakosG1984Ontheproblemofpermissiblecovarianceandvario-grammodels;WaterResour.Res.20(2)251–265.目錄目錄第一章總論 1一、項(xiàng)目概述 1二、可行性研究報(bào)告編制依據(jù)和范圍 2三、項(xiàng)目主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) 3四、******國(guó)家森林公園概況 3第二章項(xiàng)目背景及必要性 8一、項(xiàng)目背景 8二、項(xiàng)目建設(shè)的必要性與可行性 10第三章項(xiàng)目選址分析 13一、項(xiàng)目選址 13二、項(xiàng)目城市概況 13三、經(jīng)濟(jì)發(fā)展概況 14四、公共設(shè)施依托條件及施工條件 17第四章需求分析與建設(shè)規(guī)模 18一、****國(guó)家森林公園現(xiàn)狀與存在問(wèn)題分析 18二、****國(guó)家森林公園日容量預(yù)測(cè) 19三、****國(guó)家森林公園景區(qū)廁所需求面積分析 20四、****國(guó)家森林公園景區(qū)廁所建設(shè)規(guī)模的確定 20第五章項(xiàng)目建設(shè)方案 21一、景區(qū)廁所工程建設(shè)方案 21二、景區(qū)引水上山工程建設(shè)方案 27三、基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)方案 32第六章環(huán)境保護(hù)與勞動(dòng)衛(wèi)生安全 34一、環(huán)境保護(hù) 34二、勞動(dòng)衛(wèi)生與安全 35第七章節(jié)約能源 36一、節(jié)能的相關(guān)法律及設(shè)計(jì)規(guī)范 36二、節(jié)約資源措施 37第八章項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度與管理 39一、項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度 39HYPERLINK