gpsrtk技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用分析

1、G P SR T K技術(shù)在工程測量中的應(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 對應(yīng) 用 R T K技 術(shù) 與傳 統(tǒng) 測量技 術(shù)進 行 了大致 比較 ， 體 現(xiàn) 了 R T K技 術(shù)在 工程 測 量領(lǐng) 域 中的技 術(shù)優(yōu) 勢 ， 尤 其 是對 R T K技 術(shù) 給 傳統(tǒng) 地 形 測 量 、 地 籍 測 量 、 房 產(chǎn) 測量 帶來 的便 利 進 行 了闡述 ， 并 對 R T K技 術(shù)

2、 的現(xiàn) 存 問題 進 行 論 述 。關(guān)鍵 詞 ： G P S ； 控 制測 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 繪 工 作 的一 次 革 新 ， 給 測 繪工 作 帶 來 了極大 的方 便 。 并且 可 以高精 度并 快速 地測 定各級 控制

3、點 的坐標(biāo) 。常 規(guī) 的 G P S 測 量方法 ， 如靜 態(tài) 、 快速 靜 態(tài) 、 動 態(tài) 測 量 都 需要 事 后 進 行 解 算 才 能 獲 得 厘 米 級 的精 度 ， 而 R T K是 能夠 在 野外 實 時得 到厘 米 級 定位 精 度 的測 量 方 法 ，它采 用 了載 波 相位 動 態(tài)實 時差 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 級控 制 點 ， 僅依 據(jù)一 定數(shù) 量 的 基準(zhǔn)控制點， 在通視條件 良好的狀況下． 就可以高精度并 快速 地 測 定地 形 點 ， 地 物 點 ， 甚 至 ( 不包 括 建 筑 物 內(nèi)) 的 界址 點測 量工 作 ， 利 用測 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 過計算 機 和繪 圖儀 、 打

5、印機輸 出 為各 種 比例 尺 的 圖件 。對 G P SR T K技 術(shù) 進行 定 位 時要 求 基 準(zhǔn)站 接 收 機 實 時地 把觀 測 數(shù) 據(jù) ( 如偽 距 或相 位觀 測值 ) 及 已知數(shù) 據(jù) ( 如 基準(zhǔn) 站 點坐 標(biāo) ) 實 時傳輸 給 流動 站 G P S 接 收 機 ， 流 動站 快 速 求解 整 周 模糊 度 ， 在 觀測 到 四顆 衛(wèi) 星 后 ， 可 以實 時地 求解 出厘 米 級的流 動站動 態(tài)位 置 。R T K

6、技 術(shù) 的 出現(xiàn) 為 工程 放樣 、地 形測 圖及 各種 控 制測 量帶 來 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 時提供 測 點 在指 定坐 標(biāo)系 的三 維坐 標(biāo)成 果 。 在 測程 2 0 k m 以 內(nèi)可達(dá) 厘米 級精度 。 高精 度 的 G P S 測 量必 須采用 載波 相位 觀測 值 ， R T K定

7、 位技術(shù) 就是 基 于載 波相 位觀 測值 的實 時動態(tài) 定位 技術(shù) ， 它能夠 實 時地提 供 測站 點在 指 定坐 標(biāo)系 中 的 三維 定位 結(jié) 果 ，并達(dá) 到 厘米 級精 度 。在 R T K作 業(yè) 模式 下 ， 基準(zhǔn) 站通 過數(shù) 據(jù)鏈 將其 觀測 值 和測 站 坐標(biāo) 信息 一起 傳送 給流 動站 。 流 動站 不僅通 過數(shù) 據(jù)鏈 接 收來 自基準(zhǔn) 站 的數(shù)據(jù) ， 還 要采 集 G P S 觀 測 數(shù) 據(jù) ， 并在 系 統(tǒng) 內(nèi) 組

8、成 差 分 觀 測 值進 行 實 時 處理 ， 同 時給 出厘 米級 定位 結(jié) 果 ， 歷 時 不 到一 秒鐘 。流 動站 可 處于 靜止 狀 態(tài) ， 也 可處 于運 動狀 態(tài) ；可在 固定 點上 先進 行初 始化 后 再進 入動 態(tài) 作業(yè) ， 也 可在 動態(tài) 條 件下 直接 開機 ， 并在 動 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 行 每個 歷元 的 實時 處理 ， 只要 能保

9、持 四顆 以上 衛(wèi)星 相位 觀 測值 的跟 蹤和 必 要 的幾何 圖形 ， 則流 動 站可 隨 時給 出厘 米級 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 時要 求基 準(zhǔn) 站接 收機 實 時地 把觀 測數(shù) 據(jù) ( 偽距觀測值 ， 相位觀測值) 及 己知數(shù)據(jù)傳輸給流動站 接 收機 ， 數(shù) 據(jù)量 比較 大 ， 一 般 都 要求 9 6 0 0的 波特 率 ， 這 在 無 線 電

10、上不難 實現(xiàn) 。3R T K技術(shù)在 工程測量 中的應(yīng) 用 R T K定位 有 快 速 靜 態(tài)定 位 和動 態(tài) 定 位 兩種 測 量 模 式 ， 兩種 定位模 式相 結(jié)合 ， 在 工程測 量 中的應(yīng)用 可 以覆蓋 控制 測量 、 碎部測 量 、 施 工放樣 、 變 形監(jiān)測等諸 多領(lǐng)域 。3 ． 1 控 制測量 控 制 測量 是 工 程建 設(shè) 、 管 理 和 維 護 的基 礎(chǔ) ， 控 制 網(wǎng) 的網(wǎng) 型和 精 度 要 求與 工 程項 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 ，城市 I 、 Ⅱ、 Ⅲ級 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 常被破 壞 ， 影響 了工程 測量 的進度 。一般 的工 程控制 網(wǎng)覆蓋 面積 小 、 點位密 度大 、 精度 要求 高 。用 常規(guī) 控制 測量 如 ： 導(dǎo)線測 量 、 邊 角 網(wǎng) 、 且 多數(shù) 需要 分段 施 測 ，

12、以避免積 累過大 的誤 差 ， 費工 費時， 且精 密度不 均勻 。如 何 快速 精 確 地 提 供 控 制 點 ，直 接 影 響 工作 的效 率。采用 R T K技術(shù)測量， 只需在測區(qū)內(nèi)或測區(qū)附近的高 等 級控 制 點架 設(shè)基 準(zhǔn) 站 ， 用 流動 站直 接測 量 個控 制 點的 平 面 坐 標(biāo) 和 高程 ， 對 不 易設(shè) 站 的控 制 點 ， 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 法等 間接 的方法 測量 。采用 R T K技 術(shù) ， 可 以保 證達(dá) 到毫 米 級精度 。與傳 統(tǒng)作業(yè) 相 比較 ， 由于點 與 點之 間不需要 通視 ，可 以鋪設(shè) 很長 的 G P S點構(gòu)成 的三 角鎖 ，對于 建立 工程 勘探 、 施工 控制 網(wǎng)和 變形 監(jiān)測 控制 網(wǎng)等 具 有 顯 著 的優(yōu) 勢 。還 可 以保 持長 距 離線 路 坐 標(biāo)控 制 一 致 性 ， 同時還 具有 點位 選擇 限 制少 、 作 業(yè) 時

14、間短 、 成 果精 度 高 、 工程 費用低 等有 點 ， 對 于建立 工程 勘探 、 施工 控制 網(wǎng)和 變形監(jiān) 測控 制 網(wǎng)等 具有 顯著 的優(yōu)勢 。 與靜 態(tài) G P S 測 量 相 比 ， 能 實時知 道 定位 結(jié)果 ， 不 需事 后進 行數(shù)據(jù) 處 理 ， 也 不會 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 測量 與放樣

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

16、 測 的碎部 點上 呆上 1 、 2 s 并 同時輸 入特 征 編碼 ，通 過 電子 手簿 或 便攜 微 機 記 錄 ， 在 點位 精 度 合 乎要 求 的情 況 下 ， 把 一 個 區(qū)域 內(nèi)的地形 地物 點位 測定 后 回到室 內(nèi)或 在野 外 ， 由專 業(yè)測 圖軟件 可 以輸 出所 要求 的地 形 圖。 由于只需 要采集 碎部 點 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 圖的難度 ，

17、既省 時又省 力 。采 用 R T K技術(shù) 進 行放 樣 ，只 需將 參數(shù) 如放 樣 起 點 終 點 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 也可 以按 坐標(biāo) 放 樣 ， 并 能隨 時互 換 。放 樣 時屏幕 上 有箭 頭指 示偏 移量額 偏 移方 位 ， 便 于前 后 芹右 移 動 ， 直 到 誤 差小 于 設(shè) 定值 為 止 。 由于每 個

18、點位 的測量 都是 獨立 的完 成 的 ，會產(chǎn) 牛 累積誤差， 各點放樣精度趨于一致 。 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 捷 易行 。3 ． 3 變 形監(jiān)測 變 形監(jiān) 測主 要是 監(jiān)測 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 網(wǎng)具 有毫 米級 的精 度 ， 比一般工 程 控制 網(wǎng)高 一個 數(shù)量 級 。監(jiān) 測工 作 的 特 點是 被 監(jiān)測 體

19、的 幾何 尺 寸 巨大 ， 監(jiān) 測 環(huán) 境 復(fù)雜 ， 監(jiān) 測 技術(shù) 要求 高 。 實踐 表 明， 如 果用較 長 的觀 測 時間 ， 分幾 個 時段 進 行 觀測 ， 并 采用 強 制對 中 ， 觀測 時無 線指 北 等 措 施 ， 長度 不超 過 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)用實例分析 下面 以公路 測 量 中 R T K測量 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 大 比例 尺地 形圖測 繪 用傳 統(tǒng) 方法 測繪 大 比例 尺地形 圖， 先 就要 建 立控 制 點 ， 然后 進行 碎 部測 量 。測量 時 ， 點 問要求 通視 ， 而且 為 避 免誤 差積 累過 大 ， 要 分 段施 測 ， 工作 量 大 ， 速 度 慢 ， 時 間長 。用 R T K測量 技術(shù) ， 只 需在沿線 每個 碎部 點上停 留

21、一 兩 分鐘 ， 即可 獲得 每 點的坐標(biāo) 、 高程 ， 精度 可 以達(dá) 到 l ～3 c m， 且整個 測量 過程 不 需通視 ， 有 這常 規(guī)測 量儀 器不 可 比擬的優(yōu)點。 在室 內(nèi)只需將采集到的碎部點的特征編碼 及 屬性 信 息輸 入 計 算機 ， 即可 由繪 圖軟 件 成 圖 ， 大 大 降 低 了測 圖難 度 ， 省 時、 省 力 。4 ． 2 公 路 中線測 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 。用 傳統(tǒng) 方法測 設(shè)時 ， 至 少需要 2 - 3 人 。采用 R T K測 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 點終 點坐 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 ， 就 可定 出放樣 的點位 。而 且每個 點位 的測 量部 是 獨 立 的完 成 的 ， 不

23、會產(chǎn) 生累積 誤 差 ， 各 點放 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 繪 圖軟件 ，即可給 出路 線縱 斷面 和 各樁 點 的橫 斷面 。放 樣 時 ， 只 需把 要放 樣 的數(shù)據(jù) 輸 入到 電子手 薄 ，隨 時可 到現(xiàn)場 放樣 。而 且 軟件 可 以 自動 與地 面線接 進 行“ 戴 帽 ” 工作 ， 并利 用“ 斷面法 ” 進 行 土方量 計 算

24、 ， 大 大減 少 了外 、工作 。與傳 統(tǒng)方法相 比， 在精度 、 經(jīng) 濟、 實用 個方面都 有明顯 的優(yōu)勢 。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 量 的效 率 ， 但也 存在 不足 之處 ， 豐要 有 ：( 1 ) 觀 測 時 ， 要求 測站 上 空必 須開 闊 ， 周 圍無 磁場 的影 響 ， 確 保接 收 G P S 衛(wèi) 星 信 號不 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 號接 收條 件不 好 的地 方 。需通 過常規(guī) 方法 補測 ；( 3 ) 高程測 量 時 ， 應(yīng) 用 R T K技 術(shù) 不 能直 接得 到 地 面 點 的正常 高程 ， 需要 進行 高程換 算 ；( 4 ) 不容 易達(dá) 到變形監(jiān) 測 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 實證 明 ， 應(yīng)用 R T K技 術(shù)