gpsrtk技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用分析

1、G P SR T K技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用分析 口 文 ／ 王俊 濤 ( 廣東省 深圳市 5 1 8 0 0 0 )摘 要 ： 本 文 對(duì)應(yīng) 用 R T K技 術(shù) 與傳 統(tǒng) 測(cè)量技 術(shù)進(jìn) 行 了大致 比較 ， 體 現(xiàn) 了 R T K技 術(shù)在 工程 測(cè) 量領(lǐng) 域 中的技 術(shù)優(yōu) 勢(shì) ， 尤 其 是對(duì) R T K技 術(shù) 給 傳統(tǒng) 地 形 測(cè) 量 、 地 籍 測(cè) 量 、 房 產(chǎn) 測(cè)量 帶來(lái) 的便 利 進(jìn) 行 了闡述 ， 并 對(duì) R T K技 術(shù)

2、 的現(xiàn) 存 問(wèn)題 進(jìn) 行 論 述 。關(guān)鍵 詞 ： G P S ； 控 制測(cè) 量 ； 放樣 ； R T K技 術(shù) ； R T K的應(yīng) 用1 概 述 G P S ( G 1 o b a lP o s i t i o n i n gS y s t e m ) 全 球 定位 系 統(tǒng) 新 技 術(shù) 的 出現(xiàn) ， 是測(cè) 繪 工 作 的一 次 革 新 ， 給 測(cè) 繪工 作 帶 來(lái) 了極大 的方 便 。 并且 可 以高精 度并 快速 地測(cè) 定各級(jí) 控制

3、點(diǎn) 的坐標(biāo) 。常 規(guī) 的 G P S 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 R T K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 ( R e a l — t i m e k i n e —m a t i c ) 方 法 ， 是 G P S 應(yīng) 用的重 大

4、 里程碑 。而 G P SR T K的 成果 甚至 可 以在不 布 設(shè)各 級(jí)控 制 點(diǎn) ， 僅依 據(jù)一 定數(shù) 量 的 基準(zhǔn)控制點(diǎn)， 在通視條件 良好的狀況下． 就可以高精度并 快速 地 測(cè) 定地 形 點(diǎn) ， 地 物 點(diǎn) ， 甚 至 ( 不包 括 建 筑 物 內(nèi)) 的 界址 點(diǎn)測(cè) 量工 作 ， 利 用測(cè) 圖軟 件在 野外 一 次性 電子成 圖并繪成 各類 所需 的不 同 比例 尺 的地形 圖 。 然后 通 過(guò)計(jì)算 機(jī) 和繪 圖儀 、 打

5、印機(jī)輸 出 為各 種 比例 尺 的 圖件 。對(duì) G P SR T K技 術(shù) 進(jìn)行 定 位 時(shí)要 求 基 準(zhǔn)站 接 收 機(jī) 實(shí) 時(shí)地 把觀 測(cè) 數(shù) 據(jù) ( 如偽 距 或相 位觀 測(cè)值 ) 及 已知數(shù) 據(jù) ( 如 基準(zhǔn) 站 點(diǎn)坐 標(biāo) ) 實(shí) 時(shí)傳輸 給 流動(dòng) 站 G P S 接 收 機(jī) ， 流 動(dòng)站 快 速 求解 整 周 模糊 度 ， 在 觀測(cè) 到 四顆 衛(wèi) 星 后 ， 可 以實(shí) 時(shí)地 求解 出厘 米 級(jí)的流 動(dòng)站動(dòng) 態(tài)位 置 。R T K

6、技 術(shù) 的 出現(xiàn) 為 工程 放樣 、地 形測(cè) 圖及 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 ， 因而廣 受人們 的青 睞 。2R T K技術(shù)概況 R T K又稱 為載波 相位 差分 技 術(shù)。 能夠 實(shí) 時(shí)提供 測(cè) 點(diǎn) 在指 定坐 標(biāo)系 的三 維坐 標(biāo)成 果 。 在 測(cè)程 2 0 k m 以 內(nèi)可達(dá) 厘米 級(jí)精度 。 高精 度 的 G P S 測(cè) 量必 須采用 載波 相位 觀測(cè) 值 ， R T K定

7、 位技術(shù) 就是 基 于載 波相 位觀 測(cè)值 的實(shí) 時(shí)動(dòng)態(tài) 定位 技術(shù) ， 它能夠 實(shí) 時(shí)地提 供 測(cè)站 點(diǎn)在 指 定坐 標(biāo)系 中 的 三維 定位 結(jié) 果 ，并達(dá) 到 厘米 級(jí)精 度 。在 R T K作 業(yè) 模式 下 ， 基準(zhǔn) 站通 過(guò)數(shù) 據(jù)鏈 將其 觀測(cè) 值 和測(cè) 站 坐標(biāo) 信息 一起 傳送 給流 動(dòng)站 。 流 動(dòng)站 不僅通 過(guò)數(shù) 據(jù)鏈 接 收來(lái) 自基準(zhǔn) 站 的數(shù)據(jù) ， 還 要采 集 G P S 觀 測(cè) 數(shù) 據(jù) ， 并在 系 統(tǒng) 內(nèi) 組

8、成 差 分 觀 測(cè) 值進(jìn) 行 實(shí) 時(shí) 處理 ， 同 時(shí)給 出厘 米級(jí) 定位 結(jié) 果 ， 歷 時(shí) 不 到一 秒鐘 。流 動(dòng)站 可 處于 靜止 狀 態(tài) ， 也 可處 于運(yùn) 動(dòng)狀 態(tài) ；可在 固定 點(diǎn)上 先進(jìn) 行初 始化 后 再進(jìn) 入動(dòng) 態(tài) 作業(yè) ， 也 可在 動(dòng)態(tài) 條 件下 直接 開(kāi)機(jī) ， 并在 動(dòng) 態(tài)環(huán) 境 下完成 周 模糊 度 的搜 索求 解 。在整 周未 知 數(shù)解 固定 后 ， 即可進(jìn) 行 每個(gè) 歷元 的 實(shí)時(shí) 處理 ， 只要 能保

9、持 四顆 以上 衛(wèi)星 相位 觀 測(cè)值 的跟 蹤和 必 要 的幾何 圖形 ， 則流 動(dòng) 站可 隨 時(shí)給 出厘 米級(jí) 定位 結(jié)果 。 R T K技 術(shù)的關(guān) 鍵在 于數(shù) 據(jù)處 理技 術(shù)和 數(shù)據(jù)傳 輸技 術(shù) ， R T K定位 時(shí)要 求基 準(zhǔn) 站接 收機(jī) 實(shí) 時(shí)地 把觀 測(cè)數(shù) 據(jù) ( 偽距觀測(cè)值 ， 相位觀測(cè)值) 及 己知數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站 接 收機(jī) ， 數(shù) 據(jù)量 比較 大 ， 一 般 都 要求 9 6 0 0的 波特 率 ， 這 在 無(wú) 線 電

10、上不難 實(shí)現(xiàn) 。3R T K技術(shù)在 工程測(cè)量 中的應(yīng) 用 R T K定位 有 快 速 靜 態(tài)定 位 和動(dòng) 態(tài) 定 位 兩種 測(cè) 量 模 式 ， 兩種 定位模 式相 結(jié)合 ， 在 工程測(cè) 量 中的應(yīng)用 可 以覆蓋 控制 測(cè)量 、 碎部測(cè) 量 、 施 工放樣 、 變 形監(jiān)測(cè)等諸 多領(lǐng)域 。3 ． 1 控 制測(cè)量 控 制 測(cè)量 是 工 程建 設(shè) 、 管 理 和 維 護(hù) 的基 礎(chǔ) ， 控 制 網(wǎng) 的網(wǎng) 型和 精 度 要 求與 工 程項(xiàng) 目已 的

11、性 質(zhì) 、規(guī) 模 密 切 相 關(guān) 。城 市控 制 網(wǎng)具 有面 積大 、 精 度 高 、 使 用頻 繁 等特 點(diǎn) ，城市 I 、 Ⅱ、 Ⅲ級(jí) 導(dǎo)線 大 多位 于地 面 ， 隨 著城 市 建設(shè) 的 飛 速發(fā) 展 ， 這些點(diǎn) 常被破 壞 ， 影響 了工程 測(cè)量 的進(jìn)度 。一般 的工 程控制 網(wǎng)覆蓋 面積 小 、 點(diǎn)位密 度大 、 精度 要求 高 。用 常規(guī) 控制 測(cè)量 如 ： 導(dǎo)線測(cè) 量 、 邊 角 網(wǎng) 、 且 多數(shù) 需要 分段 施 測(cè) ，

12、以避免積 累過(guò)大 的誤 差 ， 費(fèi)工 費(fèi)時(shí)， 且精 密度不 均勻 。如 何 快速 精 確 地 提 供 控 制 點(diǎn) ，直 接 影 響 工作 的效 率。采用 R T K技術(shù)測(cè)量， 只需在測(cè)區(qū)內(nèi)或測(cè)區(qū)附近的高 等 級(jí)控 制 點(diǎn)架 設(shè)基 準(zhǔn) 站 ， 用 流動(dòng) 站直 接測(cè) 量 個(gè)控 制 點(diǎn)的 平 面 坐 標(biāo) 和 高程 ， 對(duì) 不 易設(shè) 站 的控 制 點(diǎn) ， 可 采用 手 薄 提 廣 東 科 技2 0 1 0 1 0 總 第2 4 7 期l 1 0

13、 31供 的交會(huì) 法等 間接 的方法 測(cè)量 。采用 R T K技 術(shù) ， 可 以保 證達(dá) 到毫 米 級(jí)精度 。與傳 統(tǒng)作業(yè) 相 比較 ， 由于點(diǎn) 與 點(diǎn)之 間不需要 通視 ，可 以鋪設(shè) 很長(zhǎng) 的 G P S點(diǎn)構(gòu)成 的三 角鎖 ，對(duì)于 建立 工程 勘探 、 施工 控制 網(wǎng)和 變形 監(jiān)測(cè) 控制 網(wǎng)等 具 有 顯 著 的優(yōu) 勢(shì) 。還 可 以保 持長(zhǎng) 距 離線 路 坐 標(biāo)控 制 一 致 性 ， 同時(shí)還 具有 點(diǎn)位 選擇 限 制少 、 作 業(yè) 時(shí)

14、間短 、 成 果精 度 高 、 工程 費(fèi)用低 等有 點(diǎn) ， 對(duì) 于建立 工程 勘探 、 施工 控制 網(wǎng)和 變形監(jiān) 測(cè)控 制 網(wǎng)等 具有 顯著 的優(yōu)勢(shì) 。 與靜 態(tài) G P S 測(cè) 量 相 比 ， 能 實(shí)時(shí)知 道 定位 結(jié)果 ， 不 需事 后進(jìn) 行數(shù)據(jù) 處 理 ， 也 不會(huì) 出現(xiàn) 內(nèi)業(yè)精度不符合要求返工的情況， 縮短 了作業(yè) 時(shí)間 ， 因而 大大提 高 了作 業(yè) 效率 ， 功效 至少提 高 3 ～ 5 倍 。3 ． 2 碎部 測(cè)量 與放樣

15、 R T K技 術(shù)還 可 應(yīng)用 于 測(cè) 繪地 形 圖 、 地 籍 測(cè)量 、 房 產(chǎn) 測(cè) 量 的界址 點(diǎn)測(cè)量 、 平 面位 置的施 工放樣 等 。傳 統(tǒng) 的平 板 儀測(cè) 圖 、 電子 平 板測(cè) 圖 ， 需 要布 設(shè) 圖根 控 制 點(diǎn) ， 并要 求 測(cè)站 與所 測(cè) 點(diǎn)之 間 能通 視 ， 至 少需 要 2 ～3 人操 作 。如果 直接 用 R T K測(cè) 圖的話 ， 可 以不 布設(shè) 各級(jí) 控 制 點(diǎn)， 測(cè) 圖時(shí)僅 需一 個(gè)人 背著 儀器 在要

16、 測(cè) 的碎部 點(diǎn)上 呆上 1 、 2 s 并 同時(shí)輸 入特 征 編碼 ，通 過(guò) 電子 手簿 或 便攜 微 機(jī) 記 錄 ， 在 點(diǎn)位 精 度 合 乎要 求 的情 況 下 ， 把 一 個(gè) 區(qū)域 內(nèi)的地形 地物 點(diǎn)位 測(cè)定 后 回到室 內(nèi)或 在野 外 ， 由專 業(yè)測(cè) 圖軟件 可 以輸 出所 要求 的地 形 圖。 由于只需 要采集 碎部 點(diǎn) 的坐 標(biāo)和 輸 入 其屬 性 信息 ， 而 且采 集 速度 快 ， 大 大 降 低 了測(cè) 圖的難度 ，

17、既省 時(shí)又省 力 。采 用 R T K技術(shù) 進(jìn) 行放 樣 ，只 需將 參數(shù) 如放 樣 起 點(diǎn) 終 點(diǎn) 坐標(biāo) 、 曲線 轉(zhuǎn) 角 、 半 徑 等 輸 入 R T K的 外業(yè) 控 制 器 ，即可 放樣 。放 樣方 法靈 活 ， 可 以按 樁號(hào) 也可 以按 坐標(biāo) 放 樣 ， 并 能隨 時(shí)互 換 。放 樣 時(shí)屏幕 上 有箭 頭指 示偏 移量額 偏 移方 位 ， 便 于前 后 芹右 移 動(dòng) ， 直 到 誤 差小 于 設(shè) 定值 為 止 。 由于每 個(gè)

18、點(diǎn)位 的測(cè)量 都是 獨(dú)立 的完 成 的 ，會(huì)產(chǎn) 牛 累積誤差， 各點(diǎn)放樣精度趨于一致 。 不像常規(guī)放樣那樣 ，需要后視 方 向、 用解析 法標(biāo) 定 ， 因而簡(jiǎn) 捷 易行 。3 ． 3 變 形監(jiān)測(cè) 變 形監(jiān) 測(cè)主 要是 監(jiān)測(cè) 大 型建筑 物 、 構(gòu)建 物 的地 基沉 降 、 位移 以及 整體 的傾 斜狀 況 。變 形監(jiān)測(cè) 網(wǎng)具 有毫 米級(jí) 的精 度 ， 比一般工 程 控制 網(wǎng)高 一個(gè) 數(shù)量 級(jí) 。監(jiān) 測(cè)工 作 的 特 點(diǎn)是 被 監(jiān)測(cè) 體

19、的 幾何 尺 寸 巨大 ， 監(jiān) 測(cè) 環(huán) 境 復(fù)雜 ， 監(jiān) 測(cè) 技術(shù) 要求 高 。 實(shí)踐 表 明， 如 果用較 長(zhǎng) 的觀 測(cè) 時(shí)間 ， 分幾 個(gè) 時(shí)段 進(jìn) 行 觀測(cè) ， 并 采用 強(qiáng) 制對(duì) 中 ， 觀測(cè) 時(shí)無(wú) 線指 北 等 措 施 ， 長(zhǎng)度 不超 過(guò) 4 k m的基線 向量 可達(dá) 到 2 - 3 m m 的精度 。4R T K的應(yīng)用實(shí)例分析 下面 以公路 測(cè) 量 中 R T K測(cè)量 技 術(shù) 的應(yīng)用 為例 闡述 該技 術(shù) 的優(yōu) 越 性 。1

20、 0 4{ 廣 東 科 技2 0 1 01 o總 第2 4 7 期4 ． 1 公 路選 線時(shí) 大 比例 尺地 形圖測(cè) 繪 用傳 統(tǒng) 方法 測(cè)繪 大 比例 尺地形 圖， 先 就要 建 立控 制 點(diǎn) ， 然后 進(jìn)行 碎 部測(cè) 量 。測(cè)量 時(shí) ， 點(diǎn) 問(wèn)要求 通視 ， 而且 為 避 免誤 差積 累過(guò) 大 ， 要 分 段施 測(cè) ， 工作 量 大 ， 速 度 慢 ， 時(shí) 間長(zhǎng) 。用 R T K測(cè)量 技術(shù) ， 只 需在沿線 每個(gè) 碎部 點(diǎn)上停 留

21、一 兩 分鐘 ， 即可 獲得 每 點(diǎn)的坐標(biāo) 、 高程 ， 精度 可 以達(dá) 到 l ～3 c m， 且整個(gè) 測(cè)量 過(guò)程 不 需通視 ， 有 這常 規(guī)測(cè) 量?jī)x 器不 可 比擬的優(yōu)點(diǎn)。 在室 內(nèi)只需將采集到的碎部點(diǎn)的特征編碼 及 屬性 信 息輸 入 計(jì) 算機(jī) ， 即可 由繪 圖軟 件 成 圖 ， 大 大 降 低 了測(cè) 圖難 度 ， 省 時(shí)、 省 力 。4 ． 2 公 路 中線測(cè) 設(shè) 公路選 線確 定 后 ， 需要 將公 路 中線在 地 面上

22、標(biāo)定 出來(lái) 。用 傳統(tǒng) 方法測(cè) 設(shè)時(shí) ， 至 少需要 2 - 3 人 。采用 R T K測(cè) 量技 術(shù) ， 放樣 工作 一 人就 可完 成 。 放 樣前將 線路 參數(shù) 如：起 點(diǎn)終 點(diǎn)坐 標(biāo) 、 曲線轉(zhuǎn) 角 、 半徑 等輸 入 R T K的外 業(yè)控 制 器 ，放樣 時(shí)根 據(jù)屏 幕 上箭 頭指 示 的偏移 量和偏 移 方位 ，前 后左 右移 動(dòng) ， 就 可定 出放樣 的點(diǎn)位 。而 且每個(gè) 點(diǎn)位 的測(cè) 量部 是 獨(dú) 立 的完 成 的 ， 不

23、會(huì)產(chǎn) 生累積 誤 差 ， 各 點(diǎn)放 樣 精 度趨 于一致 。4 - 3 公路 縱 、 橫 斷面 放樣 公路 中線確 定后 ， 利 用 中線樁 坐標(biāo) ， 通過(guò) 繪 圖軟件 ，即可給 出路 線縱 斷面 和 各樁 點(diǎn) 的橫 斷面 。放 樣 時(shí) ， 只 需把 要放 樣 的數(shù)據(jù) 輸 入到 電子手 薄 ，隨 時(shí)可 到現(xiàn)場(chǎng) 放樣 。而 且 軟件 可 以 自動(dòng) 與地 面線接 進(jìn) 行“ 戴 帽 ” 工作 ， 并利 用“ 斷面法 ” 進(jìn) 行 土方量 計(jì) 算

24、 ， 大 大減 少 了外 、工作 。與傳 統(tǒng)方法相 比， 在精度 、 經(jīng) 濟(jì)、 實(shí)用 個(gè)方面都 有明顯 的優(yōu)勢(shì) 。5 影響 R T K技術(shù)應(yīng)用的因素 R T K技術(shù) 在 工程 I ] 的 應(yīng)用 ，大 大提 高 丫測(cè) 量 的效 率 ， 但也 存在 不足 之處 ， 豐要 有 ：( 1 ) 觀 測(cè) 時(shí) ， 要求 測(cè)站 上 空必 須開(kāi) 闊 ， 周 圍無(wú) 磁場(chǎng) 的影 響 ， 確 保接 收 G P S 衛(wèi) 星 信 號(hào)不 受 干擾 ， 否 則將 影

25、 響到 數(shù)據(jù) 處 理和傳 輸 ；( 2 ) 在城 市 高樓密 集 區(qū)和 山 區(qū)及 其 他 衛(wèi)星 信 號(hào)接 收條 件不 好 的地 方 。需通 過(guò)常規(guī) 方法 補(bǔ)測(cè) ；( 3 ) 高程測(cè) 量 時(shí) ， 應(yīng) 用 R T K技 術(shù) 不 能直 接得 到 地 面 點(diǎn) 的正常 高程 ， 需要 進(jìn)行 高程換 算 ；( 4 ) 不容 易達(dá) 到變形監(jiān) 測(cè) 的精度 要求而且組 織復(fù)雜 。6R T K技術(shù)應(yīng) 用的前景展望 事 實(shí)證 明 ， 應(yīng)用 R T K技 術(shù)