rtk技術(shù)在公路橫斷面測(cè)量中的應(yīng)用

1、<p>　　RTK技術(shù)在公路橫斷面測(cè)量中的應(yīng)用</p><p>　　【摘要】本文介紹了RTK技術(shù)及其特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)公路橫斷面測(cè)量作業(yè)方法及存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，對(duì)采 RTK 技術(shù)測(cè)量公路橫斷面進(jìn)行了闡述，以供參考。 </p><p>　　中圖分類號(hào)：X734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　一．前言 </b>&

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

3、p>　　目前，全球有美國(guó) 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(guó)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(kāi)發(fā)最早，應(yīng)用更為成熟。其具有全球性、全天候、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性導(dǎo)航定位和定時(shí)功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。根據(jù)算法模型，設(shè)計(jì)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(cè)、 國(guó)家大地測(cè)量、大壩變形觀測(cè)等高精度測(cè)量；快速靜態(tài)測(cè)量以其高效

4、的作業(yè)效率與厘米級(jí)精度廣泛應(yīng)用于一般的工程測(cè)量； 而 RTK 系統(tǒng)由 GPS 接收設(shè)備、 無(wú)線電通訊設(shè)備、電子手薄及配套設(shè)備組成，整套設(shè)備在輕量化、 操作簡(jiǎn)便性、 實(shí)時(shí)可靠性、 厘米級(jí)精度等方面的特點(diǎn)，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(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動(dòng)站組成，建立無(wú)線數(shù)據(jù)通訊是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的保證，其原理是取點(diǎn)位精度較高的首級(jí)控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，安置一臺(tái)接收機(jī)作

5、為參考站，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，流動(dòng)站上的接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站上的觀測(cè)數(shù)據(jù)，隨機(jī)計(jì)算機(jī)根據(jù)相對(duì)定位的原理實(shí)時(shí)計(jì)算顯示出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)和測(cè)量精度。這樣用戶就可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)觀測(cè)質(zhì)量和基線解算結(jié)果的收斂情況，根據(jù)待測(cè)點(diǎn)的精度指標(biāo)，確定觀測(cè)時(shí)間，從而減少冗余觀測(cè)，提高工作效率。 </p><p>　　2. RTK 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) </p><p>　　(一

6、)作業(yè)效率高。在公路路線測(cè)量中, 每小組每天可完成中線測(cè)量 6~ 8 km, 在中線放樣的同時(shí)完成中樁抄平工作。若用其進(jìn)行地形測(cè)量, 每小組每天可以完成 0. 8~ 1. 5 km2的地形圖測(cè)繪, 其精度和效率是常規(guī)測(cè)量所無(wú)法比擬的。 </p><p>　?。ǘ┒ㄎ痪雀? 沒(méi)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(dá)到厘米級(jí), 且不存在誤差積

7、累。 </p><p>　?。ㄈ┤旌蜃鳂I(yè)。RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿足光學(xué)通視, 只需要滿足電磁波通視和對(duì)空通視的要求。因此和傳統(tǒng)測(cè)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(dòng)化、集成化程度高。RTK 可勝任各種測(cè)繪外業(yè)。流動(dòng)站配備高效手持操作手簿, 內(nèi)置專業(yè)軟件可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)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(diǎn) </p><p>　　雖然 GPS 技術(shù)有著常規(guī)儀器所不能比擬的優(yōu)點(diǎn), 但經(jīng)過(guò)多年的工程實(shí)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(shí)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(hào)強(qiáng)度都不能滿足當(dāng)前的需要, 當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)位置對(duì)美國(guó)是最佳的時(shí)候,世界上有些國(guó)家

9、在某一確定的時(shí)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(shí)間長(zhǎng)甚至不能初始化, 也就無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。 </p><p>　　（三） 受數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)傳輸距離影響。數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)信號(hào)在傳輸過(guò)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(hào)源的干擾,在傳輸過(guò)程中衰減嚴(yán)重, 嚴(yán)重影響外業(yè)精度和作業(yè)半徑。另

10、外, 當(dāng) RTK 作業(yè)半徑超過(guò)一定距離時(shí), 測(cè)量結(jié)果誤差超限, 所以 RTK 的實(shí)際作業(yè)有效半徑比其標(biāo)稱半徑要小, 工程實(shí)踐和專門研究都證明了這一點(diǎn)。 </p><p>　?。ㄋ模?受對(duì)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(shí), GPS 衛(wèi)星信號(hào)被阻擋機(jī)會(huì)較多, 信號(hào)強(qiáng)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(wú)法完成初始化, 影響正常作業(yè)。 </p><p&g

11、t;　?。ㄎ澹?受高程異常問(wèn)題影響。RTK 作業(yè)模式要求高程的轉(zhuǎn)換必須精確, 但我國(guó)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(cè)量精度。 </p><p>　　三．傳統(tǒng)公路橫斷面測(cè)量作業(yè)方法及存在的問(wèn)題 </p><p>　　1. 公路的橫斷面設(shè)計(jì)需要

12、進(jìn)行縱橫斷面水準(zhǔn)測(cè)量傳統(tǒng)作業(yè)方法如下： </p><p>　　（一）根據(jù)設(shè)計(jì)坐標(biāo)測(cè)設(shè)公路中樁。傳統(tǒng)的中樁放樣多采用全站儀進(jìn)行。隨著 GPS 的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，部分單位已嘗試使用 RTK 進(jìn)行中樁放樣。 </p><p>　?。ǘ┯盟疁?zhǔn)儀進(jìn)行抄平工作，測(cè)線路縱斷面。中樁放樣完成以后， 用水準(zhǔn)儀測(cè)出中樁的高程。在線路附近都埋設(shè)有高等級(jí)的水準(zhǔn)點(diǎn)，其精度都能滿足要求。利用這些高程點(diǎn)測(cè)出中樁的高程

13、,用來(lái)進(jìn)行線路縱斷面的設(shè)計(jì)。 </p><p>　?。ㄈ┯媒?jīng)緯儀結(jié)合水準(zhǔn)尺測(cè)線路橫斷面。橫斷面的設(shè)計(jì)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(cè)量使用的是經(jīng)緯儀結(jié)合水準(zhǔn)尺的方法。 </p><p><b>　　2. 存在的問(wèn)題 </b></p><p>　　隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，GPS 技術(shù)正在被越來(lái)越多的測(cè)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(jìn)行中樁點(diǎn)位的測(cè)設(shè)，在精度、 經(jīng)濟(jì)、 實(shí)用各方面都有明顯優(yōu)勢(shì)。但是如果在斷面圖測(cè)繪方面仍然采用傳統(tǒng)的方法，將會(huì)使整體的作業(yè)進(jìn)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(zhǔn)測(cè)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(gè)水準(zhǔn)測(cè)量。 </p><p>　　四． RTK技術(shù)在測(cè)量公路橫斷面的應(yīng)用 &l

15、t;/p><p>　　1. 高程數(shù)據(jù)研究 </p><p>　　RTK 實(shí)時(shí)測(cè)量點(diǎn)位與全站儀測(cè)的中樁點(diǎn)位高程精度為一個(gè)量級(jí)， 而平面精度則遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于后者。 </p><p>　　2. RTK 測(cè)量公路橫斷面一般步驟 </p><p>　?。ㄒ唬?計(jì)算各中樁處橫斷面上各端點(diǎn)的坐標(biāo)。根據(jù)線形設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及待定斷面的里程并按線路中線點(diǎn)位坐標(biāo)計(jì)算公式，計(jì)算出各

16、中樁和各加樁的坐標(biāo)及相應(yīng)橫斷面上端點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)。 </p><p>　?。ǘ?將端點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)輸入到 RTK 的手持機(jī)中。設(shè)計(jì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)可由相關(guān)軟件輸送到手持機(jī)中，也可由人工直接在手持機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，但人工輸入工作效率較慢且容易出錯(cuò)，不適合大量點(diǎn)的輸入。實(shí)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(jì)算。首先確定采用哪些點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算，這些點(diǎn)應(yīng)具有

17、線路坐標(biāo)和 WGS-84 坐標(biāo), 若沒(méi)有WGS-84 坐標(biāo),則可在野外利用 RTK 技術(shù)實(shí)測(cè)獲得。 </p><p>　　（四） 野外實(shí)測(cè)，設(shè)置基準(zhǔn)站和流動(dòng)站。 基準(zhǔn)站可在測(cè)區(qū)內(nèi)任意選擇， 輸入其單點(diǎn)定位值作為參考坐標(biāo)。 </p><p>　?。ㄎ澹?在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理方面，根據(jù)測(cè)得的相鄰點(diǎn)的三維坐標(biāo)計(jì)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(yǔ) </b></p><p>　　RTK技術(shù)在公路勘測(cè)中的應(yīng)用，對(duì)等級(jí)公路的勘測(cè)手段和作業(yè)方法產(chǎn)生了重大改變，極大地提高了勘測(cè)精度和勘測(cè)效率，對(duì)公路勘測(cè)、 施工和后期養(yǎng)護(hù)、 管理方面有著廣闊的應(yīng)用前景，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[

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