rtk技術(shù)在公路橫斷面測量中的應用

1、<p>　　RTK技術(shù)在公路橫斷面測量中的應用</p><p>　　【摘要】本文介紹了RTK技術(shù)及其特點，對傳統(tǒng)公路橫斷面測量作業(yè)方法及存在的問題進行了分析，對采 RTK 技術(shù)測量公路橫斷面進行了闡述，以供參考。 </p><p>　　中圖分類號：X734 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　一．前言 </b>&

2、lt;/p><p>　　RTK技術(shù)不僅能達到較高的定位精度，而且大大提高了測量的工作效率。隨著 RTK技術(shù)的提高，這項技術(shù)已經(jīng)逐步應用到公路橫斷面測量工作中，RTK技術(shù)在公路測量領(lǐng)域有著廣闊的應用前景。本文對傳統(tǒng)公路橫斷面測量作業(yè)方法及存在的問題進行了分析，對采 RTK 技術(shù)測量公路橫斷面進行了闡述，希望有所幫助。 </p><p>　　二．RTK技術(shù)及其特點 </p><

3、p>　　目前，全球有美國 GPS全球定位系統(tǒng)、俄羅斯格洛納斯全球定位系統(tǒng)、歐洲伽利略全球定位系統(tǒng)、我國北斗星全球定位系統(tǒng)。這四大全球定位系統(tǒng)中要數(shù) GPS 開發(fā)最早，應用更為成熟。其具有全球性、全天候、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。根據(jù)算法模型，設計了靜態(tài)、快速靜態(tài)以及 RTK等作業(yè)模式。靜態(tài)作業(yè)模式主要用于地殼變形觀測、 國家大地測量、大壩變形觀測等高精度測量；快速靜態(tài)測量以其高效

4、的作業(yè)效率與厘米級精度廣泛應用于一般的工程測量； 而 RTK 系統(tǒng)由 GPS 接收設備、 無線電通訊設備、電子手薄及配套設備組成，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(shù)據(jù)采集和工程放樣的要求。 </p><p>　　1. RTK 實時動態(tài)定位系統(tǒng)由基準站和流動站組成，建立無線數(shù)據(jù)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

5、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(shù)據(jù)，隨機計算機根據(jù)相對定位的原理實時計算顯示出流動站的三維坐標和測量精度。這樣用戶就可以實時監(jiān)測待測點的數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量和基線解算結(jié)果的收斂情況，根據(jù)待測點的精度指標，確定觀測時間，從而減少冗余觀測，提高工作效率。 </p><p>　　2. RTK 技術(shù)的優(yōu)點 </p><p>　　(一

6、)作業(yè)效率高。在公路路線測量中, 每小組每天可完成中線測量 6~ 8 km, 在中線放樣的同時完成中樁抄平工作。若用其進行地形測量, 每小組每天可以完成 0. 8~ 1. 5 km2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>　?。ǘ┒ㄎ痪雀? 沒有誤差積累。只要滿足 RTK 的基本工作條件, 在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi) , RTK 的平面精度和高程精度都能達到厘米級, 且不存在誤差積

7、累。 </p><p>　　（三）全天候作業(yè)。RTK技術(shù)不要求兩點間滿足光學通視, 只需要滿足電磁波通視和對空通視的要求。因此和傳統(tǒng)測量相比, RTK 技術(shù)作業(yè)受限因素少, 幾乎可以全天候作業(yè)。 </p><p>　?。ㄋ模㏑TK作業(yè)自動化、集成化程度高。RTK 可勝任各種測繪外業(yè)。流動站配備高效手持操作手簿, 內(nèi)置專業(yè)軟件可自動實現(xiàn)多種測繪功能, 減少人為誤差, 保證了作業(yè)精度。 <

8、;/p><p>　　3．RTK技術(shù)的缺點 </p><p>　　雖然 GPS 技術(shù)有著常規(guī)儀器所不能比擬的優(yōu)點, 但經(jīng)過多年的工程實踐證明, GPS RTK 技術(shù)存在以下幾方面不足。 </p><p>　?。ㄒ唬┦苄l(wèi)星狀況限制。隨著時間的推移和用戶要求的日益提高,GPS 衛(wèi)星的空間組成和衛(wèi)星信號強度都不能滿足當前的需要, 當衛(wèi)星系統(tǒng)位置對美國是最佳的時候,世界上有些國家

9、在某一確定的時間段仍然不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋。 </p><p>　?。ǘ?受電離層影響。白天中午, 受電離層干擾大, 共用衛(wèi)星數(shù)少, 因而初始化時間長甚至不能初始化, 也就無法進行測量。 </p><p>　?。ㄈ?受數(shù)據(jù)鏈電臺傳輸距離影響。數(shù)據(jù)鏈電臺信號在傳輸過程中易受外界環(huán)境影響, 如高大山體、 建筑物和各種高頻信號源的干擾,在傳輸過程中衰減嚴重, 嚴重影響外業(yè)精度和作業(yè)半徑。另

10、外, 當 RTK 作業(yè)半徑超過一定距離時, 測量結(jié)果誤差超限, 所以 RTK 的實際作業(yè)有效半徑比其標稱半徑要小, 工程實踐和專門研究都證明了這一點。 </p><p>　　（四） 受對空通視環(huán)境影響。在山區(qū)、 林區(qū)、 城鎮(zhèn)密樓區(qū)等地作業(yè)時, GPS 衛(wèi)星信號被阻擋機會較多, 信號強度低, 衛(wèi)星空間結(jié)構(gòu)差, 容易造成失鎖, 重新初始化困難甚至無法完成初始化, 影響正常作業(yè)。 </p><p&g

11、t;　　（五） 受高程異常問題影響。RTK 作業(yè)模式要求高程的轉(zhuǎn)換必須精確, 但我國現(xiàn)有的高程異常分布圖在有些地區(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比較困難, 精度也不均勻, 影響 RTK 的高程測量精度。 </p><p>　　三．傳統(tǒng)公路橫斷面測量作業(yè)方法及存在的問題 </p><p>　　1. 公路的橫斷面設計需要

12、進行縱橫斷面水準測量傳統(tǒng)作業(yè)方法如下： </p><p>　?。ㄒ唬└鶕?jù)設計坐標測設公路中樁。傳統(tǒng)的中樁放樣多采用全站儀進行。隨著 GPS 的應用越來越廣泛，部分單位已嘗試使用 RTK 進行中樁放樣。 </p><p>　?。ǘ┯盟疁蕛x進行抄平工作，測線路縱斷面。中樁放樣完成以后， 用水準儀測出中樁的高程。在線路附近都埋設有高等級的水準點，其精度都能滿足要求。利用這些高程點測出中樁的高程

13、,用來進行線路縱斷面的設計。 </p><p>　?。ㄈ┯媒?jīng)緯儀結(jié)合水準尺測線路橫斷面。橫斷面的設計需要的是線路兩側(cè)的地形起伏狀況，即兩側(cè)地面的高程變化。測量使用的是經(jīng)緯儀結(jié)合水準尺的方法。 </p><p><b>　　2. 存在的問題 </b></p><p>　　隨著測量技術(shù)的發(fā)展，GPS 技術(shù)正在被越來越多的測量單位所接受，它的平面定

14、位精度高，作業(yè)速度快也已經(jīng)是眾所周知的。如果用 RTK 代替全站儀進行中樁點位的測設，在精度、 經(jīng)濟、 實用各方面都有明顯優(yōu)勢。但是如果在斷面圖測繪方面仍然采用傳統(tǒng)的方法，將會使整體的作業(yè)進度受到較大影響。 因此為了解決這一矛盾，利用 RTK 的高程數(shù)據(jù)代替水準測量數(shù)據(jù)，這樣在滿足要求的前提下大大提高了作業(yè)速度,從而用 RTK 完成整個水準測量。 </p><p>　　四． RTK技術(shù)在測量公路橫斷面的應用 &l

15、t;/p><p>　　1. 高程數(shù)據(jù)研究 </p><p>　　RTK 實時測量點位與全站儀測的中樁點位高程精度為一個量級， 而平面精度則遠遠優(yōu)于后者。 </p><p>　　2. RTK 測量公路橫斷面一般步驟 </p><p>　?。ㄒ唬?計算各中樁處橫斷面上各端點的坐標。根據(jù)線形設計數(shù)據(jù)及待定斷面的里程并按線路中線點位坐標計算公式，計算出各

16、中樁和各加樁的坐標及相應橫斷面上端點的設計坐標。 </p><p>　?。ǘ?將端點的設計坐標輸入到 RTK 的手持機中。設計坐標數(shù)據(jù)可由相關(guān)軟件輸送到手持機中，也可由人工直接在手持機上進行數(shù)據(jù)輸入，但人工輸入工作效率較慢且容易出錯，不適合大量點的輸入。實際工程數(shù)據(jù)量較大，宜采用軟件傳送數(shù)據(jù)。 </p><p>　?。ㄈ?轉(zhuǎn)換參數(shù)計算。首先確定采用哪些點進行轉(zhuǎn)換參數(shù)的計算，這些點應具有

17、線路坐標和 WGS-84 坐標, 若沒有WGS-84 坐標,則可在野外利用 RTK 技術(shù)實測獲得。 </p><p>　?。ㄋ模?野外實測，設置基準站和流動站。 基準站可在測區(qū)內(nèi)任意選擇， 輸入其單點定位值作為參考坐標。 </p><p>　?。ㄎ澹?在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理方面，根據(jù)測得的相鄰點的三維坐標計算水平距離和高差， 即可繪出斷面圖。 </p><p><b&

18、gt;　　五．結(jié)束語 </b></p><p>　　RTK技術(shù)在公路勘測中的應用，對等級公路的勘測手段和作業(yè)方法產(chǎn)生了重大改變，極大地提高了勘測精度和勘測效率，對公路勘測、 施工和后期養(yǎng)護、 管理方面有著廣闊的應用前景，為我國國民經(jīng)濟發(fā)展帶來了可觀的經(jīng)濟效益。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[

19、1]徐紹銓,張華海,楊志強.GPS 測量原理及應用[M].武漢：武漢測繪科技大學出版社,2008. </p><p>　　[2] 許婭婭.RTK 在公路測量中的應用[J].測繪通報， 2007 </p><p>　　[3] 李仕東. RTK 技術(shù)在公路橫斷面測量中的應用[J].測繪工程， 2005 </p><p>　　[4]丁長躍.淺談 RTK 技術(shù)在公路測量中應