gpsrtk技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用分析

1、<p>　　GPSRTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用分析</p><p>　　摘 要：本文介紹了GPS RTK基本原理和特點(diǎn)，主要闡述GPS RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用和測(cè)量成果的質(zhì)量控制，供大家參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：GPS RTK 水利工程測(cè)量 </p><p>　　Abstract: This paper introduces th

2、e basic principle and characteristics of GPS RTK, mainly expounds the application of quality control and measurement results of GPS RTK technology in water conservancy engineering measuring, for your reference. </p>

3、;<p>　　Keywords: GPS RTK hydraulic engineering survey </p><p>　　中圖分類號(hào)： TV文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p><b>　　1 前言 </b></p><p>　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家和地方政府對(duì)水利工程建設(shè)投資的加大，每年都有大批的水利工程建

4、設(shè)。而大多數(shù)水利工程都位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，高等級(jí)測(cè)量控制點(diǎn)極少，給水利工程施工測(cè)量帶來很大困難。由于全球定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)的快速發(fā)展， GPS RTK技術(shù)廣泛應(yīng)用于測(cè)量中，因其精度高、實(shí)時(shí)性和高效性強(qiáng)，成為最先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備和最經(jīng)濟(jì)的測(cè)量方法，在很大程度上提高了工作質(zhì)量和效率。 </p><p>　　2 GPS RTK基本原理 </p><p>　　RTK(Real Time Kinemati

5、c)測(cè)量技術(shù)即實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，是以載波相位測(cè)量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的以載波相位測(cè)量為依據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)，是GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展里程中的一個(gè)標(biāo)志，它由3部分組成： </p><p>　　(1)基準(zhǔn)站接收機(jī)；(2)數(shù)據(jù)鏈；(3)流動(dòng)站接收機(jī)。 </p><p>　　RTK工作原理是：在已知高等級(jí)點(diǎn)上(基準(zhǔn)站)安置1臺(tái)GPS接收機(jī)，對(duì)所有可見衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)的觀測(cè)，并將其觀測(cè)數(shù)據(jù)和測(cè)站信息

6、，通過無線電傳輸設(shè)備，實(shí)時(shí)地發(fā)送給流動(dòng)站，流動(dòng)站GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過無線接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)解算出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)及其精度。 </p><p>　　3 RTK測(cè)量的特點(diǎn) </p><p>　　相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)量學(xué)及GPS常規(guī)測(cè)量，RTK 測(cè)量主要有以下特點(diǎn)： </p><p>　　(1)定位精度高。RTK測(cè)

7、量標(biāo)稱精度可達(dá)到： lcm + 1ppm(平面)，2cm + lppm(高程)。 </p><p>　　(2)快速提供三維坐標(biāo)。RTK通過實(shí)時(shí)處理2s內(nèi)即可測(cè)得三維坐標(biāo)。 </p><p>　　(3)作業(yè)距離遠(yuǎn)、操作簡(jiǎn)便、效率高。作業(yè)半徑能達(dá)到15kin。RTK技術(shù)的自動(dòng)化程度高，觀測(cè)人員主要是擺好基準(zhǔn)站，然后進(jìn)行流動(dòng)站工作，而其它觀測(cè)工作如衛(wèi)星的捕獲、跟蹤觀測(cè)等均由儀器自動(dòng)完成。如采用1

8、+2配置，即1臺(tái)基站，2臺(tái)移動(dòng)站， 2個(gè)測(cè)量小組可以同時(shí)施測(cè)，可減輕現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。 </p><p>　　(4)測(cè)站之間無需通視，是相互獨(dú)立的觀測(cè)值，不存在誤差積累傳播。 </p><p>　　4 GPS RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用 </p><p>　　4．1 加密控制點(diǎn)的測(cè)量 </p><p>　　眾所周知，

9、要進(jìn)行某項(xiàng)測(cè)量首先要做控制測(cè)量，由于水利工程多位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，已知高等級(jí)控制點(diǎn)很少，常規(guī)的控制測(cè)量方法是測(cè)距儀導(dǎo)線和三角網(wǎng)測(cè)量，測(cè)量精度受到很多條件限制，且工作量太大。而用GPS RTK加密測(cè)量控制點(diǎn)則很簡(jiǎn)單，只需在測(cè)區(qū)15kin范圍內(nèi)有3個(gè)以上且包含測(cè)區(qū)的高等級(jí)測(cè)量控制點(diǎn)即可，操作簡(jiǎn)單方便，平均每天可測(cè)量30～40個(gè)加密控制點(diǎn)，效率較高。 </p><p>　　4．2 水下地形測(cè)量 </p><

10、;p>　　水利工程測(cè)量最難的是水下地形測(cè)量，水下地形復(fù)雜，人眼又看不見，水上作業(yè)條件差，水下地形資料的準(zhǔn)確性對(duì)水利工程建設(shè)十分重要，水下地形測(cè)量傳統(tǒng)的測(cè)量方法大多采用六分儀、三桿分度儀、全站儀配合測(cè)深儀，其缺點(diǎn)是：精度不高，測(cè)區(qū)范圍有限，工作量大，人員配置多等。隨著GPS RTK技術(shù)在測(cè)量中的空前發(fā)展，水下地形測(cè)量也得到了廣泛的應(yīng)用，主要有：徠卡GPS530動(dòng)態(tài)GPS，中海達(dá)數(shù)字單(雙)頻測(cè)深儀，海洋測(cè)量軟件。GPS進(jìn)行水下地形測(cè)

11、量的步驟：將GPS、測(cè)深儀和筆記本電腦連接成一起，導(dǎo)航軟件對(duì)測(cè)量船進(jìn)行定位，并指導(dǎo)測(cè)量船在指定測(cè)量斷面上航行，GPS和測(cè)深儀將實(shí)時(shí)測(cè)得數(shù)據(jù)導(dǎo)人筆記本電腦，由海洋測(cè)量軟件處理生成水下地形圖或?qū)С?．dat文件，再由南方測(cè)繪cass7．0地形地籍成圖軟件繪制水下地形圖。 </p><p>　　從幾年測(cè)量結(jié)果來看，GPS在水下地形測(cè)量的應(yīng)用，大大提高了測(cè)量的精度，減少了工作量，縮短了工作日，并且輸出的數(shù)字化的水下地形圖

12、為今后地理信息系統(tǒng)的建立和管理創(chuàng)造了有利的條件。 </p><p>　　4．3 施工放樣測(cè)量 </p><p>　　利用R FK隨機(jī)軟件中放樣的功能進(jìn)行點(diǎn)、直線、曲線放樣功能，進(jìn)行施工放樣測(cè)量。輸入設(shè)計(jì)好的已知坐標(biāo)作為參考點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)，流動(dòng)站實(shí)地所在位置的坐標(biāo)作為修正點(diǎn)，電子手簿屏幕上的圖形顯示出實(shí)地待定點(diǎn)相對(duì)于目標(biāo)點(diǎn)所偏移的距離，按照指示移動(dòng)流動(dòng)站，直到滿足所要求的精度。也可用來尋找已知坐

13、標(biāo)點(diǎn)，找尋坐標(biāo)已知的坐標(biāo)點(diǎn)的方法和上述方法一致。 </p><p>　　4．4 數(shù)字化地形圖測(cè)量 </p><p>　　利用R FK快速定位和實(shí)時(shí)得到坐標(biāo)結(jié)果的特點(diǎn)，可以進(jìn)行地形測(cè)量。地形點(diǎn)的測(cè)量可以在數(shù)據(jù)采集的功能下進(jìn)行，也可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形的實(shí)際情況進(jìn)行測(cè)量設(shè)定，采集完的地形點(diǎn)經(jīng)過成圖處理，作成數(shù)字化管道地形圖。地形點(diǎn)的采集可以單人作業(yè)，大大地節(jié)約了人力和時(shí)間。 </p>

14、<p>　　4．5 利用RTK進(jìn)行“三防”設(shè)施GIS數(shù)據(jù)的采集根據(jù)不同GIS平臺(tái)要求，RTK 在數(shù)據(jù)采集時(shí)可以將“三防”設(shè)施不同的施測(cè)點(diǎn)的屬性加進(jìn)去，對(duì)應(yīng)于每個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，再進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)處理，可以生成適應(yīng)GIS平臺(tái)數(shù)據(jù)格式要求的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫，并易于修改和完善。 </p><p>　　5 RTK的不足及測(cè)量成果的質(zhì)量控制 </p><p>　　5．1 受限因素分析 </

15、p><p>　　5．1．1 受衛(wèi)星狀況限制 </p><p>　　當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)位置對(duì)美國(guó)是最佳的時(shí)候，世界上有些國(guó)家在某一確定的時(shí)間段仍然不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋，容易產(chǎn)生假值。另外，在高山峽谷深處及密集森林區(qū)，城市高樓密布區(qū)，衛(wèi)星信號(hào)被遮擋時(shí)間較長(zhǎng)，使一天中可作業(yè)時(shí)間受限制。產(chǎn)生假值問題采用RTK測(cè)量成果的質(zhì)量控制方法可以發(fā)現(xiàn)。作業(yè)時(shí)間受限制可由選擇作業(yè)時(shí)間來解決。 </p>&l

16、t;p>　　5．1．2 天空環(huán)境影響 </p><p>　　白天中午，受電離層干擾大，共用衛(wèi)星數(shù)少，常接受不到5顆衛(wèi)星，因而初始化時(shí)間長(zhǎng)甚至不能初始化，也就無法進(jìn)行測(cè)量。在南寧郊區(qū)，我們做過試驗(yàn)，在同樣的條件和同樣的地點(diǎn)上進(jìn)行RTK測(cè)量，上午11：O0之前和下午3：30之后，RTK測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)而快，而中午時(shí)分，很難進(jìn)行RTK測(cè)量?？梢娺x擇作業(yè)時(shí)段的重要性。 </p><p>　　5．1

17、．3 數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小的問題 </p><p>　　RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸易受到障礙物如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號(hào)源的干擾，在傳輸過程中衰減嚴(yán)重，嚴(yán)重影響測(cè)量精度和作業(yè)半徑。在地形起伏高差較大的山區(qū)和城鎮(zhèn)密樓區(qū)數(shù)據(jù)鏈傳輸信號(hào)受到限制。另外，當(dāng)RTK作業(yè)半徑超過一定距離 (一般為幾公里，每種機(jī)型在不同的環(huán)境又各不相同)時(shí)，測(cè)量結(jié)果誤差超限，所以Rq’K的實(shí)際作業(yè)有效半徑比其標(biāo)稱半徑要小

18、很多，工程實(shí)踐和專門研究都證明了這&#8943;點(diǎn)。解決這類問題的有效辦法是把基準(zhǔn)站布設(shè)在測(cè)區(qū)中央的最高點(diǎn)上。 </p><p>　　5．1． 4高程異常問題 </p><p>　　RTK作業(yè)模式要求高程的轉(zhuǎn)換必須精確，但我國(guó)現(xiàn)有的高程異常圖在有些地區(qū)，尤其是山區(qū)，存在較大誤差，在有些地區(qū)還是空白，這就使得將GPS大地高程轉(zhuǎn)換至海拔高程的工作變得相當(dāng)困難，精度也不均勻。 </

19、p><p>　　5．2 RTK測(cè)量成果質(zhì)量控制 </p><p>　　研究表明，RTK確定整周模糊度的可靠性最高為95 ，RTK 比靜態(tài)GPS還多出一些誤差因素，如數(shù)據(jù)鏈傳輸誤差等。因此，和GPS靜態(tài)測(cè)量相比，RTK測(cè)量更容易出錯(cuò)，必須進(jìn)行質(zhì)量控制。質(zhì)量控制的方法主要有： </p><p>　　(1)已知點(diǎn)檢核比較法。在布測(cè)控制網(wǎng)時(shí)用靜態(tài)GPS或全站儀多測(cè)出一些控制點(diǎn)，

20、然后用RTK測(cè)出這些控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行比較檢核，發(fā)現(xiàn)問題即采取措施改正。 </p><p>　　(2)重測(cè)比較法。每次初始化成功后，先重測(cè)l～ 2個(gè)已測(cè)過的RTK點(diǎn)或高精度控制點(diǎn)，確認(rèn)無誤后才進(jìn)行RTK測(cè)量。 </p><p>　　(3)電臺(tái)變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)法。在測(cè)區(qū)內(nèi)建立2個(gè)以上基準(zhǔn)站，每個(gè)基準(zhǔn)站采用不同的頻率發(fā)送改正數(shù)據(jù)，流動(dòng)站用變頻開關(guān)選擇性地分別接收每個(gè)基準(zhǔn)站的改正數(shù)據(jù)從而得到2個(gè)以上解

21、算結(jié)果，比較這些結(jié)果就可判斷其質(zhì)量高低。 </p><p>　　以上方法中，最可靠的是已知點(diǎn)檢核比較法，但控制點(diǎn)的數(shù)量總是有限的，所以沒有控制點(diǎn)的地方需要用重測(cè)比較法來檢驗(yàn)測(cè)量成果，電臺(tái)變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)法的實(shí)時(shí)性好，但它需具備一定的儀器條件。 </p><p><b>　　6 結(jié)語 </b></p><p>　　GPS定位系統(tǒng)是一種高精度、高動(dòng)態(tài)、