探讨RTK在工程测量中的应用[权威资料]

探讨 RTK 在工程测量中的应用 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 【摘要】 本文首先介绍了 GPS-RTK 技术特点，然后阐述了 RTK测量前的准备工作，最后分别分析了 RTK 在导线控制测量、公路线路及断面测量、地形测量、施工放样测量中的应用。 【关键词】 RTK；工程测量；应用 E271 A 【引言】 GPS 以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地用于大地测量 、工程测量、工程变形测量、资源勘查等多种学科，从而 GPS全球定位系统的应用给测绘行业带来了一次技术革命。 GPS 不仅提高了测量的工作效率，而且改变了测量的作业模式和作业流程，使测量工作更加简便快捷，流程自动化。 近几年来， GPS 定位技术的发展主要集中在实时动态差分测量上。利用其测量精度高、测站间无需通视、观测时间短、仪器操作简便、全天候工作、提供三维坐标等性能。GPS-RTK（ Reat-Time Kinematigs）系统是 GPS 实时动态差分中最先进，精度最高，应用最广泛的差分系，它采用了载波相位动 态实时差分方法，是 GPS 应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图、各种控制测量带来了新的曙光，极大地提高了外业作业效率。其实时精密差分定位精度，平面： 10mm+2ppm；高程： 20mm+2ppm。 1 、 GPS-RTK 技术特点 1.1、 GPS-RTK 的配置组成 RTK 系统主要由一个基准站、若干个流动站、通讯系统3 大部分组成。基准站包括 GPS 接收机（接收机通常具有数据传输参数、测量参数、坐标系统等的设置功能）、 GPS 天线、无线电通讯发射设备、电源、基准站控制器等设备。流动 站的基本配置是： GPS 天线、 GPS 接收机、无线电通讯接收设备、电源、流动站控制器。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态。 1.2 、 GPS-RTK 工作原理 RTK 是建立在全球导航定位系统 (GPS) 基础上的定位技术，是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在 RTK 作业模式下，基准站对所有可见 GPS 卫星进行连续地观测，并通过数据链将接收到的卫星信息（伪距和载波相位观测值） 及基准站信息（基准站坐标、天线高等）一起由通讯 系统传送给各流动站。在流动站上， GPS 接收机在接收 GPS 卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，当流动站完成初始化工作后，控制器即可根据接收到的数据在系统内组成差分观测值进行实时处理，根据相对定位原理，解算整周模糊度未知数并计算、显示移动站的三维坐标及其精度。 1.3 、 GPS-RTK 数据处理 基准站三维坐标的准确性，是 RTK 实时差分测量系统高精度作业的一个重要条件。 RTK 系统之所以能快速准确地求解出整周模糊度，是因为 RTK 系统采用了模糊度函数法、最小二乘搜索法、 组合波搜索法、快速分解法（ FARA 法） 等快速算法。 优质高效的数据处理技术和数据传输技术是 RTK 技术实现的关键。 RTK 定位时要求基准站与各流动站之间通过建立数据通讯链来实现基准站信息向流动站的实时传输，数据量比较大，一般都要求 9600 的波特率，并能对传输的数据进行正确编码和同步检错。因此要综合考虑传输格式、传输频率、传输距离等因素来保证数据传输的准确与实时。 在工程应用中，控制点成果多采用适合本国需要和特点的地方坐标系统。 RTK 是以 WGS-84 系统作为基准坐标系统的，其全部观测 值及解算结果均属于 WGS-84 系统。因此就必须将 RTK 的 WGS-84 坐标系统转换为地方坐标系统，要实现这种转换就必须准确知道地方坐标与 WGS-84 坐标间的转换参数（平移因子、尺度因子、旋转因子）。 1.4、 RTK 系统的优越性 RTK 技术作为 GPS 系统中高效定位方式之一，在各种测量中有着无比的优越性： （ 1）控制测量。采用常规的 GPS 静态测量、快速静态、伪动态方法，在外业测量过程中不能实时知道定位精度，经常导致返测，而采用 RTK 来进行控制测量，能够实时知道点位精度，如果点位精 度要求满足，用户就可以停止观测，这样可以大大提高作业效率。 （ 2）地形测量测地形图时，采用 RTK 时，仅需一人背着仪器在待测的地形地貌碎部点停留上 1、 2 秒钟，并同时输入特征编码即可，到内业有专业的软件接口就可以输出所采集的地形图数据。这样用 RTK 测量仅需一人操作，不要求点间通视，降低了作业条件，大大提高了工作效率。 （ 3）工程放样常规的放样方法很多，如经纬仪的切线支距法、偏角法放样，全站仪的坐标法放样等。这些方法在操作中需要 2 3 人配合进行，在放样过程中还要求点间通视情况良好，在生产应用上 效率不是很高；如果采用 RTK 技术放样，仅需把设计好的点位坐标输入到电子手簿中，背着 GPS接收机，它会提醒你走到待放样点的位置，既迅速又方便，且放样点的精度均匀且能达到厘米级。 （ 4）采用 RTK 是测量是某些特殊工程测量的唯一手段。如某跨海大桥工程采用网络 RTK 法放样，常规测量无法进行坐标定位。最后经用 GPS 静态相对定位方法进行检测，平面坐标差为 4cm 左右，高程差不超过 7cm。可满足定位要求。 2、 RTK 测量前的准备工作 到野外进行 RTK 测量前，有部分工作可以在室内完成。首先在外业 观测手薄里新建一个工作任务，并输入测区的中央子午线经度等，然后进行地方格网的设置。地方格网的设置主要用来实现 WGS-84 坐标系与国家或者地方坐标系的坐标转换。 由 RTK 的定位原理可知，要想在流动站获取地方坐标系的平面坐标和高程，首先要输入基准站的 WGS-84 坐标，然后在流动站输入 WGS-84 系坐标与地方坐标系坐标，求解出两个坐标系的转换参数。首先要在测区周围选取 3 个以上的地方坐标系的控制点，将它们的地方坐标系坐标输入到野外观测手薄中，然后再输入这些控制点对应的 WGS-84 系坐标，最后可以通过拟合参 数 Sacle 和 HRMS 的值来查看区域拟合的精度，所选取的参与拟合的点即可以单独参与平面拟合或者高程拟合，也可以两者都参与。当上述工作完成后还需要设定测量时的精度指标，主要设定决定卫星是否锁定时的 HRMS 值和 VRMS 值。 3、工程测量实例 3.1、导线控制测量 传统的导线控制测量多采用全站仪布设导线的方法来施测，至少需要三个人才能进行，相邻控制点还要求通视，每一站观测时间长，还需要内业进行导线平差计算，而且导线越长，导线点精度越低，由于观测人员、外界环境、仪器等多方面的因素，误差 积累也就越来越大。而使用 RTK 只需要几分钟就可实现厘米级的精度，各站独立观测，控制点的通视性可以很灵活，不必需要两个点互相通视，且不存在误差的积累。在测量时，基准站可以在一个全测区地势较高、开阔、空旷且远离高压电线、变压器（发射器）等具有辐射或磁场的控制点上架设，但该控制点的点位精度要高，否则会影响到整个控制成果的质量，流动站在测量前要到附近的已知控制点上进行检核，通常情况下，检核的结果较差不会超过 1cm。测量时，要注意外业观测手薄显示的 HRMS 值，该值说明了测量结果的精度，对于导线控制测量，由于要求点的精 度比较高，故可以设定 HRMS 值小于 0.02 时才取样，大于该值的数据不予采样，采样次数可以设定 10 次以上，各个图根点重复测量三次，为提高对中精度，还可以考虑将流动站假设在三角架上，使用光学对中来提高点位精度，像静态测量的架设方法一样，不同的是要安装上 UHF 天线。 使用 Z-MAX GPS 接收机进行 RTK 导线控制测量时，主要应用于平面控制，上述措施在小于 4km 的范围内至少可以实现 8d 级的平面点位精度，不足的是当高程精度要求比较高时，还需要依靠四等水准。 3.2、公路线路及断面测量 在常规的公路线形及断面测量中，由于地物或地貌等的遮挡，造成两点间不能通视，或测量距离过长等原因，需要不断地转站来满足测量的要求，耗费大量的人力和物力。如果采用 rtk 进行作业，只需首先把各拐点坐标输人电子手薄，在实际测量中，调出所要测的两点坐标，手簿内就会自动生成一条直线（断面线），并显示在屏幕上，手簿同时会显示测量员所在的位置和距离起始点的桩号，这样测量员就可以知道自已是否在断面线上，也可以知道点位间距的大小。这样就避免了偏离方向和点位间距疏密不等。在大的断面测量中，如果拐点很多，可以分成几段测量，在测量 时只需注意记好各点的点号和植被注记。如果分成几段测量，注意点号不能重复，以免内业处理时出错。由于 rtk 只是测量得到各点的三维数据，而断面则要用累加距离来表示，这就需要用 excel 或其它软件换算过来。 excel 的公式计算功能可以很方便的求出各点的间距和累加距，最后应用 cad 软件就可以直接生成断面，实现断面的数字化测量。 3.3、地形测量 传统的地形测量是先外业数据采集，后内业编绘成图，而使用 RTK 进行地形测量时，一方面要求的作业人员要少，单人即可操作，另一方面，外业操作手薄软件FastSurvey 在测量时可以输入地物的编码，其操作像 PDA 一样，十分方便。并且， Z-MAX 双频 RTK 在良好的环境条件下，初始化所须时间仅为 2-10s，在不良环境条件下，如树叶较浓密大树下，在高压电线下等干扰源附近，卫星也很少会失锁，仍能较顺利地进行 RTK 测量，主要是这种机型拥有先进的 Z 跟踪专利技术、快速 RTK(INSTANT-RTK)技术和多路径消减专利技术，试验表明，即使测区内有一部分地方环境恶劣，其观测值点位中误差仍在 2.41cm 以下。此外也可以使用 RTK 布设图根点，碎部测图仍旧使用全站仪。 3.4、施工放样测量 对于施工放样测量，使用 RTK 无须像全站仪那样，当放样点距离控制点较远的时候，必须引点转站，只需要把待放样点坐标输入到外业操作手薄里，在放样的时候，选取相应的点，然后就可以根据仪器的指示将点位正确的放出来。使用 RTK 进行放样，点位精度一般都很高，各放样点间的误差影响也是独立的，不存在误差的积累；经济效益也十分明显，一般放样一个点只需要几分钟。此外，还可以使用 RTK进行直线、弧线、按照道路中心里程进行放样。 【结语】 GPS-RTK 技术已为测量界普遍地接受，并得到 越来越广泛的应用。虽然还有其不足之处，如受卫星状况限制、天空环境影响、数据链传输受干扰和限制、初始化能力和所需时间问题等，但由于其只要满足工作条件， RTK 具有高精度、速度快的特点，在工程测量中应用越来越广泛。不断尝试新的方法，积极探索更经济实用的测量技术，提高 RTK 观测精度和仪器的使用范围，拓宽 RTK 的应用领域，利用其优势提高工作效率，展现 RTK 的优越性，是测量工作者一直努力的目标。 【参考文献】 1许志强 .GPS-RTK 技术在地形测量中的应用 J.中国科技博览， 2009，（ 28）： 140. 2李建平，余元军 . GPS 测绘技术在测量中的应用 J. 西部探矿工程， 2008，（ 5）： 3陈健华 .RTK 工程测量应用研究 J.科技资讯，2009(10). 文档资料：探讨 RTK 在工程测量中的应用 完整下载 完整阅读 全文下载 全文阅读 免费阅读及下载 阅读相关文档 :谈高速公路工程造价控制管理措施 隧道风机变频节能技术方案 市政给排水工程施工技术要点探析 如何加强建筑电气安装工程质量控制 人性化设计在园林景观设计中的应用 谈 建筑工程的造价预算 谈建筑施工安全管理的现状与对策 试论园林工程施工及植物养护技术 谈计算机和信息技术在工程项目监理工作中的应用 水