GPSRTK的工程测量技术应用研究

1、封面作者：PanHongliang仅供个人学习作者：PanHongliangGPS-RTK勺工程测量技术应用研究内蒙古师范大学地理科学学院 呼和浩特010022摘要：通过介绍GPS-RTK的基本结构和测量原理,结合实例,对GPS-RTK技 术在工程测量优缺点和出现的问题进行了分析研究，并且阐述了内业数据处理、 成图、土方量计算过程及结果。关键字：GPS-RTK实地应用内业整理1、引言目前,实时动态测量技术(Real TimeKinematic,简称RTK)以其实时、高效、 不受通视条件限制等优点,已广泛应用于工程控制测量、像片控制测量、施工 放样测量及地形碎部测量等诸多方面，倍受用户青睐。但是

2、，相对于GP静态测 量,GPS RTK勺实时性也给测量人员提出了更高的要求。因为GPS RT测量缺少必 要的检核条件,作业时如果操作失误或某些技术问题处理不当,都将会给测量成 果带来严重影响。因此，及时了解GPS RT的技术特点及提高GPS RT测量成果精 度的关键技术，对GPS RT测量将大有裨益。基础建设与工程建设迎来前所未有 的发展机遇，以GP为基础的RTK技术也迅速发展起来，并在工程测量领域发挥 着重大作用 。RTK技术是大地测量 、空间技术 、卫星技术、无线电通讯与计算 机技术的综合集成，又称载波相位差分技术，是实时处理两个测站载波相位观 测值的差分方法。差分GPS有两种形式：一种是

3、RTK技术；另一种是RTD技 术 。RTK技术的全称是实时动态载波相位差分技术，即Real Time Kinematic Technique。RTD技术的全称是实时伪距差分(或叫平滑伪距差分)技术。当前RTD技术的定位精度较低，尚不能满足工程测量的精度要求，而RTI技术的定位精度已能达到厘M级完全可以满足一般工程测量的精度要求 。2、GPS-RTK2.1、GPS-RTI工作原理RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术,是GPS测量技术中的一个新突破，可在野外获取点位厘M级的水平精度。其基本 思想是：在基准站上设置一台GPS接收机,对所有可见GPS卫星进行连续地观 测,并将

4、其观测数据通过无线电传输设备,实时地发送给用户观测站。在用户 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,然后根据相对定位原理,实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度1。2.2、GPS-RT配置组成GPS RTK测量系统一般由GPS接收设备、 数据传输设备和软件系统三部分 组成。GPS接收设备包括一台基准站GPS接收机和多台流动站GP接收机。 数 据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成,它是实现实时动态 测量的关键设备。 软件系统具有能够实时解算出流动站三维坐标的功能。2.3、GPS-RTK技术常规的GPS测量

5、方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算 才能获得厘M级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘M级定位精度的测量 方法，它采用了载波相位动态实时差分(Real - Time Kinematic实时动态差 分)方法，是GPS应用的重大里程碑。高精度的GPS测量必须采用载波相位观 测值，RTK定位技术就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M级精度。 在RTK作业模式下， 基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动 站。2.4、GPS-RTK勺工程测量应用GPS技术的出现，对测绘界来说无疑是一场技术革命。随着全球

6、定位系统 (GPS技术的快速发展，RTK测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在工程 测量中得到广泛的应用。(1)控制测量为满足城市建成区和规划区测绘的需求，城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点。而RTK技术无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。(2)线路中线定线RTK测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样，放 样工作一人也可完成。(3)建筑物规划放线，放线点既要满足城市规划条件的要求，又要满足建 筑物本身的集合关系，放线精度要求较高。在点位精度收敛高的情况下，用RTK进行规划放线一般能满足要求。(4)用地测量在建设用地勘测定界测量中，RTK技术可实时地测定界址点 坐

7、标，确定土地使用界限范围，计算用地面积，在土地分类及权属调查时，应用RTK技术可实时测量权属界限，土地分类修测，提高了测量速度和精度。(5) 大比例尺地形图测绘中，RTK技术的应用使得测图更加的方便。(6) 其他方面测量RTK技术还可用于水域测量、管线测量、房产测量等方面。3、工程简况3.1、研究区地理位置巴彦淖尔市磴口县渡口镇位于河套灌区西部，北与杭锦后旗毗邻，西南与巴彦高勒镇相邻，东靠黄河。地理座标北纬409-4057，,东径1069,-107。，海拔高度20461030M工程实施地点位于渡口镇南滩村，西至 南河沿渠。北至南边渠。东至防洪堤。南至防洪堤。渡口镇地处套区平原，全 镇总面积13

8、万亩，其中，耕地面积8.2万亩，林地面积0.5万亩，可垦荒地面 积1.2万亩，该镇下辖8个村，56个社。3.2工程布局工程区控制灌溉面积1.18万亩，现状末级渠系已初具规模，斗、农、毛渠 已实施成型，本次工程布置在现状基础上对工程区内的1条斗渠和9条农渠进 行衬砌，全长9.528km,斗渠1.21km,农渠8.318km。改造斗、农、毛渠各类 建筑物342座，其中：斗渠建筑物14座；农渠建筑物86座；毛渠建筑物215座。平整土地0.9万亩。修建机耕路27.2km，其中：主干路12.4km，农机路14.8km。营造农田防护林0.04万亩。主要建设内容和工程概算：主要建设内容 包括水利措施、农业措

9、施、林业措施、科技推广措施和其它工作措施。实施以 上工程计划总投资824万元，其中:水利措施投资468.7万元，占总投资的57%；农业措施投资288.6万元，占总投资的35%；林业措施投资50.7万元， 占总投资的7%；科技推广投资31万元，占总投资的4%；其它措施投资16万 元，占总投资的2%。4GPS-RTK 在本工程中的应用4.1使用仪器简介X90接收机是专门为GPS测量应用而设计的仪器，具有单触式记录的特 点，操作简便。它在面板上有四个发光二极管(LED)指示器，可以用来监视测量 进程和电池容量。X90接收机在L1和L2频段跟踪GPS卫星，为陆地测量应用提供精确的定位数据。接收机在内置

10、的压缩闪存（CF卡上记录GPS数据，所有数据均可通过串口或USB端口读取。基准站利用无线电作业时，直接由电 台电源供电，不需要基准站主机的电源，当手薄电压低时，流动站自动给手薄充电。4.2 GPS-RTK夕卜业421外业测量流程（1）架设基准站基准站应当选择视野开阔的地方，这样有利于卫星信号的接收。架设高度 应避免过低，防止人为干扰。基准站应整平，（架设在已知点时还要求对 中）。有电台的情况下：基站脚架和天线脚架之间应该保持至少3m的距离，避免电台 干扰GPS信号。基准站应架设在地势较高的地方，以利于UHF无线信号的传 送，如移动站距离较远，还需要增设电台天线加长杆。（2）新建任务配置坐标系统

11、保存任务运行手簿测地通软件，执行【文件新建任务】，输入任务名称，选择坐标系统根据实际情况，进行坐标系的设置。选择已有坐标系进行编辑（主要是修改中央子午线，如标准的北京54坐标系一定要输入和将要进行点校正的已知点 相符的中央子午线），或新建坐标系，输入当地已知点所用的椭球参数及当地坐 标的相关参数，而【基准转换】、【水平平差】、【垂直平差】都选“无”； 当进行完点校正后，校正参数会自动添加到【水平平差】和【垂直平差】；当 设置好后，选择确定，即会替代当前任务里的参数，这样测量的结果就为经过 转换的。如果新建一个任务则不需要重新作点校正，它会自动套用上一个任务 的参数，到下一个测区新建任务后直接作

12、点校正即可，选择保存会自动替代当 前任务参数。（3）设置基准站广播格式：一般默认为标准CMR（当然也可以设为RTCA或RTCM； 般测 站索引1（可输1-99等）和发射间隔默认即可；高度角：限制默认为10度，用 户可根据当时、当地的收星情况适当的改动；天线高度：实测的斜高；天线类 型：选择当时所用天线（A100或A300）;测量到：选择测量仪器高所到位置， 一般为“天线中部”。（4）设置移动站需注意的是广播格式一定要与基准站一致;天线高度：通常为对中杆的长度2M测量到：通常为“天线底部”；天线类型：选择所用天线型号，然后启动移动站，如果无线电和卫星接收正常，移动站开始初始化。软件的显示顺序 为

13、：串口无数据 正在搜星 单点定位 浮动 固定，固定后方可开始测量工 作，否则测量精度较低。（5）点校正网格点名称：选之前键入的“当地平面坐标”；GPS点名称：选择输入或实地测出相对应已知点的“WGS8坐标”；校正方法：一般选择“水平与垂直”；然后确定。用一个点进行“校正”，最后选择计 算，即把点校正后所得的参数应用于当前任务。目的：求WGS84坐标到当地坐标的转换参数（如北京54坐标），“点校正”后如果所弹 出的提示对话框都选择是则所得参数保存在“当前任务参数”和“坐标系统管理”下（6）RTK精度检测点校正之后，我们首先要先采集已知点（平滑），然后进行坐标比对，检查误差范围，确定是否可以继续工

14、作。（7）数据采集当显示固定后，就可以进行测量了。【测量 测量点】，输入点名称，输入选择测量后，该点位信息即被存储。就这样分工明确之后开始采集，经过九 天努力测量终于完成测图任务，在测的过程中会出现一些问题。刚开始两三天 总是会遇到各种问题，有时遇到问题会拖延很长时间。过的时间长了问题也越 来越少，效率越来越高。使用起来也很方便。8 内业内页流程8.1.软件安装：8.1.1安装华测RTK软件：插入光盘，找到RTKSETU双击即可安装。软件语言选择窗口界面：图 3.安装路径选择选择更改可改变安装路径，或是 下一步安装到默认路径图 4.安装功能选择用户可根据需要安装部分模块或是默认的全部安装开始图

15、 5.安装对话框图 6.安装完成等待安装进度完成后，软件部分 完成安装。8.1.2安装微软同步软件：PC上，开始程序Huace RTK驱动微软同步软件，点击安装即可。8.2.把数据从手簿里传到电脑上：8.2.1手簿上的操作：文件打开任务，找到相映的任务，点确定。文件导出点坐标导出输入文件名确定。8.2.2电脑上的操作：软件安装完毕后，用手簿USB线连上电脑和手簿后，微软同步软件会自动运行来连接手簿 和电脑，出现对话框点取消即可。在我的电脑里，点移动设备，点我的移动设备，application，RTKCE，即可找到刚才导出的点坐标文件，复制到电脑上即可。我们再将 数据以格式保存。部分数据如下：j

16、z, ,18681468.627,4477107.508,1051.747jz,18681468.627,4477107.508,1050.136 ka,681470.251,4477105.881,1044.717图 1.安装语言选择图 2.安装起始界面单击下一步下一步，单击安装既可ka,681497.010,4477090.947,1041.997 dkjz1,681497.000,4477091.000,1042.000dk,681497.000,4477091.000,1042.000 dl,681497.008,4477090.964,1041.995dm,681505.100,44

17、77086.619,1041.928 dn,681509.347,4477088.210,1041.8941,680946.783,4477386.934,1041.359 2,132100, 680415.298,4476655.581,1041.4763,Line0003,680415.316,4476655.635,1041.4784, Line0003,680413.656,4476656.920,1042.3345, Line0003,680409.258,4476659.316,1041.8646, Line0003,680416.715,4476654.322,1042.4057

18、, Line0003,680421.671,4476650.733,1041.6318, Line0003,680445.703,4476697.604,1041.6149, Line0003, 680444.062,4476698.805,1042.37010,Line0003, 680439.297,4476702.163,1041.978 11,Line0003,680446.990,4476696.423,1042.407 12,Line0003,680453.709,4476691.713,1041.667 13,Line0003, 680475.082,4476737.906,10

19、41.634 14,Line0003, 680472.963,4476739.517, 1042.602 15,Line0003,680468.761,4476742.739, 1042.012 16,Line0003, 680476.536,4476736.961,1042.503 17,Line0003, 680481.903,4476732.951, 1041.615 18,Line0003,680501.507,4476774.251, 1041.575 19,Line0003, 680499.548,4476775.748,1042.668 20,Line0003, 680494.8

20、60,4476779.169, 1041.994 21,Line0003,680502.678,4476773.358, 1042.620 22,Line0003, 680510.300,4476768.312,1041.797 23,Line0003, 680535.496,4476820.953, 1041.637 24,Line0003,680533.353,4476822.687, 1042.593 jz,18681468.627,4477107.508,1051.748jz,18681468.627,4477107.508,1050.137 ka,681470.251,4477105

21、.881,1044.718ka,681497.010,4477090.947,1041.998 dkjz1,681497.000,4477091.000,1042.001dk,681497.000,4477091.000,1042.001 jz,18681468.627,4477107.508,1051.748jz,18681468.627,4477107.508,1050.137 ka,681470.251,4477105.881,1044.718ka,681497.010,4477090.947,1041.998 dkjz1,681497.000,4477091.000,1042.001d

22、k,681497.000,4477091.000,1042.001 dl,681497.008,4477090.964,1041.996dm,681505.100,4477086.619,1041.929 dn,681509.347,4477088.210,1041.8958.3内业成图画图软件：南方CASS 8.3.1展点 移动鼠标屏幕顶部菜单“绘图处理”项按左键，然后再按下拉菜单中的展 野外测点点号。图1弹出对话框，选择数据文件zong,打开，屏幕显示如图3展点完成。图2图3832画图图1图284计算土方量计算方法：断面法计算土方量。首先我们要用复合线绘制出每条水渠纵断面线。然后用鼠标点取

23、“工程应用 生成里程文件 有纵断面线生成 新建”。点取纵断面线便弹 出对话框如下：图3这里横断面间距我们选择50，然后运用明渠均匀流水力计算程序：算出水深H=0.635M渠深=0.635+0.2=0.835M这样就可以算出横断面左边长度5.81M，右边度3.655M，将其填入上面对话框点击确定生便成横断面线。鼠标点取“工程应用 生成里程文件 由纵断线生成 生成”：我们选择总的测量点文件作为高程点数据文件，自己命名里程文件以及里 程文件对应的数据名并选择保存路径，然后点击确定便生成里程文件。生成里程文件之后用鼠标点取“工程应用断面法土方计算 任意断”：首先选择之前生成的里程文件，然后根据我们对水

24、渠横断面的设计计算进行上下水平的添加。这里的中桩设计高程=水位高程-水深=1042.103M。添加好设计参数之后点击确定便可生成横断面图如下：修改前的一个断面图生成横断面图之后还应对断面图进行修改，将图中没有与地面相交的横断面面线通过修改使其交于地面。操作如下：1)输入计算好的中桩设计参数2)后用鼠标点击左边方框里最下面的那条线将 其选中，3)鼠标左键点击更新4)点击确定修改完毕：修改后的断面按此方法对每条渠的每个横对面进行修改，修改完毕后便可计算土方量。生成纵横断面后用鼠标点击“工程应用断面法土方计算 图面土方计算”。操作如下：选择所有参与计算的横断面，点击鼠标右键生成土方计算表(EXCEL

25、表格如下：土石方数量计算表里程中心高(m)横断面积(m*m)平均面积(m*m)距离(m)总数量(m*m*m)填挖填挖填挖填挖K0+0.000.460.932.421.752.025087.66100.83K0+50.000.192.571.622.781.0350138.8451.69K0+100.000.042.980.4530.675015033.42K0+150.000.063.020.893.160.7150157.8235.46K0+200.000.133.290.533.460.5650173.1427.88K0+250.000.043.630.583.380.750169.143

26、4.85K0+300.000.13.130.813.490.4250174.3121.05K0+350.000.063.840.033.420.4850170.924.03K0+400.000.0330.932.840.9950141.8649.44K0+450.000.082.681.053.020.9550151.0547.35K0+500.000.093.360.853.280.5350163.9326.69K0+550.000.143.190.222.521.1350125.8456.31K0+600.000.21.842.032.41.2150119.8660.57K0+650.00

27、0.072.950.392.910.5150145.3725.59K0+700.000.062.860.632.720.5850135.8629.11K0+750.000.022.570.532.710.5150135.3325.5K0+800.000.012.840.492.920.5850146.2528.76K0+850.000.173.010.662.90.4350145.1721.37K0+900.000.042.80.192.750.2350137.4711.38K0+950.000.082.70.261.651.365082.3668.16K1+0.000.60.592.461.

28、442.135072.1106.56K1+50.000.142.291.82.461.1550122.7957.67K1+100.000.122.620.512.471.0350123.4751.28K1+150.000.142.321.542.711.1750135.5858.6K1+200.000.063.10.82.770.7450138.6236.76K1+250.000.022.440.672.181.1650108.9558.01K1+300.000.071.921.652.421.0250120.9951.06K1+350.000.082.920.392.830.5950141.

29、4929.44K1+400.000.042.740.792.751.0950137.3354.6K1+450.000.062.761.43.050.8650152.2642.78K1+500.000.043.340.313.660.550183.1225.04K1+550.000.193.990.693.381.3750168.9168.36K1+600.000.292.772.052.881.1250143.8656.03K1+650.000.012.990.22.540.7750127.1538.35K1+700.000.162.11.342.620.7650131.137.99K1+75

30、0.000.013.150.182.950.7150147.535.55K1+800.000.282.751.242.861.3525.6573.2834.6K1+825.650.352.961.46合计5080.71622.18 5设计2011磴口县农业综合开发渡口镇南滩工程区规划图9、结论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

31、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，在满足工程精度要求 的同时，节省了人力物力，降低了作业人员的工作强度，大大提高了工作效率 缩短了勘测设计周期。RTK技术在渠道测量工作中的巨大优势已越来越明显。 另外测量工作中一定要认真严肃对待每一个问题， 仔细的处理每一个细节， 这 样才能高效快速的做出一个合格的结果。参考文献1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）125-1262于小平.GPS-RTK高程拟合方法精度研究J.测绘通报，2006(11),5559.3许志强.曹录.GPS-RTK

32、技术在地形测量中的应用J.中国科技博览，2009,(28)：140.4曾嘉.GPS-RTK技术在水下地形测量中的应用J.中国高新技术企业，2009，(17)：51-52.5 张孝军，林云发.GPS RTK技术的测量精度探讨J .人民长江,2005 , (10) :51-54. 46 - 47.胡奎，黎曦，胡伍生，杨小青.GPS-RTK测量结果的精度分析J.现代测绘，2007,(5).致谢时光飞逝，四年的大学学习将告一段落。回首这四年来的时光， 有太多的人值得我终身感谢。版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整 理。版权为潘宏亮个人所有This article in eludes some parts, in cludi ng text,pictures, and desig n. Copyright is Pan Hon