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文檔簡介
1、<p> GPS技術在公路測量中的應用前景探討</p><p> 摘 要:GPS技術應用于公路測量是公路外業(yè)勘測的一項重大技術革命,其應用及開發(fā)的前景十分廣闊。尤其是實時動態(tài)(RTK)定位技術在公路測量中蘊含著巨大的技術潛力,本文主要介紹了GPS中的RTK技術在公路測量中的應用及其對公路勘測的巨大推進作用。 </p><p> 關鍵詞:GPS;RTK;靜態(tài)定位;動態(tài)定位 &
2、lt;/p><p> 中圖分類號:P228.4 文獻標識碼:A 文章編號: </p><p> 1、GPS技術發(fā)展現(xiàn)狀 </p><p> 全球定位系統(tǒng)GPS(GlobalPositioningSystem)是美國陸??杖娐?lián)合研制的衛(wèi)星導航系統(tǒng),具有全球性、全天侯、連續(xù)性、實時性導航定位和定時功能,能為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間。單點導航定位與相對測
3、地定位是GPS應用的兩方面;對常規(guī)測量而言相對測地定位是主要的應用方式。 </p><p> GPS測地型接收設備是實現(xiàn)測地定位的基本條件,接收機有單頻與雙頻之分,雙頻機能以L2觀測值修正電離層折射影響,最適宜于中、長基線(大于20km)測量,具有快速靜態(tài)測量的功能,可升級為RTK功能;單頻機適宜于小于20km的短基線測量,對于一般工程測量具有良好的性能價格比。RTK系統(tǒng)由GPS接收設備、無線電通訊設備、電子手
4、薄及配套設備組成,整套設備在輕量化、操作簡便性、實時可靠性、厘米級精度等方面的特點,完全可以滿足數據采集和工程放樣的要求。鑒于GPS系統(tǒng)在軌衛(wèi)星數有限,在對空通視受遮擋的條件下,不能保證正常解算,影響定位的精度和可靠性。實踐表明,單頻GPS系統(tǒng)由于多環(huán)境的制約,存在著很大的局限性。隨著俄羅斯的全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(CLONASS)的不斷完善,利用GLONASS來改善GPS性能的雙星座系統(tǒng)(GLONASS+GPS)已由美國Ashtech公司研
5、制成功,這種全天候、全地域、高精度的系統(tǒng)為用戶提供了更為完善的接收設備,雙星座系統(tǒng)的接收設備GPS接收設備的新水平。 </p><p> 2、GPS技術在公路測量中的應用前景 </p><p> 隨著我國國民經濟的快速增長的西部大開發(fā)的實施,我區(qū)的高等級公路建設迎來前所末有的發(fā)展機遇,這就對勘測設計提出了更高的要求,隨著公路設計行業(yè)軟件技術和硬件設備的發(fā)展,公路設計已實現(xiàn)CAD化,有些
6、軟件本身還要求提供地面數字化測繪產品的支持;建立勘測、設計、施工、后期管理一體化的數據鏈,減少數據轉抄、輸入等中間環(huán)節(jié),是公路勘測設計“內外業(yè)一體化”的要求,也是影響高等級公路設計技術發(fā)展的“瓶頸”所在。目前公路勘測中雖已采用電子全站儀等先進儀器設備,但常規(guī)測量方法受橫向通視和作業(yè)條件的限制,作業(yè)強度大,且效率低,大大延長了設計周期??睖y技術的進步在于設備引進和技術改造,在目前的技術條件下引入GPS技術應當是首選。當前,用GPS靜態(tài)或快
7、速靜態(tài)方法建立沿線總體控制測理,為勘測階段測繪帶狀地形圖,路線平面、縱面測量提供依據;在施工階段為橋梁,隧道建立施工控制網,這僅僅是GPS在公路測量中應用的初級階段,其實,公路測量的技術潛力蘊于RTK(實時動態(tài)定位)技術的應用之中,RTK技術在公路工程中的應用,有著非常廣闊的前景。 </p><p> 3、RTK技術在公路測量中的應用 </p><p> 3.1 實時動態(tài)(RTK)定位
8、技術簡介 </p><p> 實時動態(tài)(RTK)定位技術是以載波相位觀測值為根據的實時差分GPS(RTDGPS)技術,它是GPS測量技術發(fā)展的一個新突破,在公路工程中有廣闊的應用前景。眾所周知,無論靜態(tài)定位,還是準動態(tài)定位等定位模式,由于數據處理滯后,所以無法實時解算出定位結果,也無法對觀測數據進行檢核,這就難以保證觀測數據的質量,在實際工作中經常需要返工來重測由于粗差造成的不合格觀測成果。解決這一問題的主要方
9、法就是延長觀測時間來保證測量數據的可靠性,這樣就降低了GPS測量的工作效率。 </p><p> 實時動態(tài)定位(RTK)系統(tǒng)由基準站和流動站組成,建立無線數據通訊是實時動態(tài)測量的保證,其原理是取點位精度較高的首級控制點作為基準點,安置一臺接收機作為參考站,對衛(wèi)星進行連續(xù)觀測,流動站上的接收機在接收衛(wèi)星信號的同時,通過無線電傳輸設備接收基準站上的觀測數據,隨機計算機根據相對定位的原理實時計算顯示出流動站的三維坐標
10、和測量精度。 </p><p><b> 3.2 應用 </b></p><p> 實時動態(tài)(RTK)定位有快速靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩種測量模式,兩種定位模式相結合,在公路工程中的應用可以覆蓋公路勘測、施工放樣、監(jiān)理和GIS(地理信息系統(tǒng))前端數據采集。 </p><p> 3.2.1 快速靜態(tài)定位模式。要求GPS接收機在每一流動站上,靜止
11、的進行觀測。在觀測過程中,同時接收基準站和衛(wèi)星的同步觀測數據,實時解算整周未知數和用戶站的三維坐標,如果解算結果的變化趨于穩(wěn)定,且其精度已滿足設計要求,便可以結束實時觀測。一般應用在控制測量中,如控制網加密;若采用常規(guī)測量方法(如全站儀測量),受客觀因素影響較大,在自然條件比較惡劣的地區(qū)實施比較困難,而采用RTK快速靜態(tài)測量,可起到事半功倍的效果。單點定位只需要5-10min(隨著技術的不斷發(fā)展,定位時間還會縮短),不及靜態(tài)測量所需時間
12、的五分之一,在公路測量中可以代替全站儀完成導線測量等控制點加密工作。 </p><p> 3.2.2 動態(tài)定位測量前需要在一控制點上靜止觀測數分鐘(有的儀器只需2~10s)進行初始化工作,之后流動站就可以按預定的采樣間隔自動進行觀測,并連同基準站的同步觀測數據,實時確定采樣點的空間位置。目前,其定位精度可以達到厘米級。 </p><p> 動態(tài)定位模式在公路勘測階段有著廣闊的應用前景,
13、可以完成地形圖測繪、中樁測量、橫斷面測量、縱斷面地面線測量等工作。測量2~4S,精度就可以達到1~3cm,且整個測量過程不需通視,有著常規(guī)測量儀器(如全站儀)不可比擬的優(yōu)點。 </p><p> 3.3 RTK技術的優(yōu)點 </p><p> 3.3.1 實時動態(tài)顯示經可靠性檢驗的厘米級精度的測量成果(包括高程)。 </p><p> 3.3.2 徹底擺脫了由于
14、粗差造成的返工,提高了GPS作業(yè)效率。 </p><p> 3.3.3 作業(yè)效率高,每個放樣點只需要停留1~2s,流動站小組作業(yè),每小組(3~4人)可完成中線測量5~10km.若用其進行地形測量,每小組每天可以完成0.8~1.5km3的地形圖測繪,其精度和效率是常規(guī)測量所無法比擬的。 </p><p> 3.3.4 在中線放樣的同時完成中樁抄平工作。 </p><p
15、> 3.3.5 應用范圍廣—可以涵蓋公路測量(包括平、縱、橫),施工放樣,監(jiān)理,竣工測量,養(yǎng)護測量,GIS前端數據采集諸多方面。 </p><p> 3.3.6 如輔助相應的軟件,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。 </p><p><b> 3.4 推廣建議 </b></p><p> 3.4.1 GP
16、S靜態(tài)定位技術和動態(tài)定位技術相結合的方法可以高效、高精度地完成公路平面控制測量。 </p><p> 3.4.2 生產過程中采用常規(guī)方法和GPS技術相結合生產流程可以極大地提高生產效率。 </p><p> 3.4.3 隨著GPS技術特點是RTK技術的發(fā)展,各個廠家相繼推出了具有自主專利技術的儀器,其初始化時間越來越短,跟蹤能力也越來越強,精度越來越高,可靠性越來越強,有著良好的性價比
17、,在勘察設計單位具有代替全站儀的趨勢,單位設備更新時應考慮這一因素。 </p><p> 3.4.4 GPS技術在公路測量中的應用,是公路測量的一項革命性的技術革新,它將對傳統(tǒng)的作業(yè)理念予以更新。 </p><p><b> 4、結語 </b></p><p> GPS在公路勘測中的應用,對高等級公路的勘測手段和作業(yè)方法產生了革命性的變革
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