GPS-RTK技术在工程测量中的应用研究

・２２２・　第３８卷第３期　２　０　１　２年１月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨⅡＥＣＴＵＲＥ　Ｖ０１．３８　Ｎｏ．３　Ｊａｎ．　２０１２　文章编号：１００９－６８２５（２０１２）０３—０２２２—０２　ＧＰＳ—ＲＴＫ技术在工程测量中的应用研究　牛洪柳　摘要：介绍了ＧＰＳ—ＲＴＫ技术的原理、特点以及作业流程，研究分析了其在各种工程测量中的具体应用方法，就存在的　问题提出了质量控制方案，实践证明，该技术实时高效、精度高，可被广泛应用于多种测量工程中。　关键词：ＧＰＳ—ＲＴＫ，工程测量，质量控制　中图分类号：ＴＵ１９８　文献标识码：Ａ　０　引言　面测量仪器，并结合其他测量工具进行，但存在着野外工作量大、　要在测区内布设若干加密控制点作为基准站的位置，联测其坐标　３）流动站的设置。　　在工程测量中，常规地面测绘主要利用全站仪、水准仪等地　与高程。再在基准站上安置接收机，配置正确的参数。效率低、现场测量成果不直观、自动化程度较低等诸多缺点，并受　在流动站上安置ＧＰＳ接收机并进行初始化。流动站可处于　可以在一个固定点上初始化后再进行动态　到测区内的通行、通视条件的影响。实时动态载波相位测量技术　静止状态或运动状态；也可以在动态条件下进行初始化。　具有实时、快速、精度好、外业工作量小、自动化程度高等优点，能　作业，有效克服常规工程测量方式中存在的一些问题，开辟了一种全新　的、高效的测量模式。　１　ＧＰＳ－ＲＴＫ简介　１．１　ＧＰＳ—ＲＴＫ基本原理　ＧＰＳ・ＲＴＫ是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，能够　实时地提供观测点的三维定位结果　。它由３部分组成：　１）基准站。　双频ＧＰＳ接收机；　２）流动站。　图１实时动态定位原理图　４）坐标系统转换。　一双频ＧＰＳ接收机、实时差分软件系统；　般工程中选用地方独立坐标系，而ＧＰＳ实测的坐标为　３）数据链。　基准站及流动站上配置的数据电台或ＧＳＭ手机。　ｗＧｓ．８４坐标系，为统一坐标参照系，需计算坐标转换参数。若该　地区已经进行过静态控制网测量，可直接得到转换关系；若没有，　具体步骤是：取点位精度较高的控制点作为基准点，安置一　则需要采用现场点校正的方式，利用三个以上的控制点进行ＲＴＫ　台接收机作为基准站对卫星进行连续观测，基准站把ＧＰＳ观测值　参数修正。求出坐标转换参数后，利用ＲＴＫ设备中测量控制器即　和所设站的已知坐标数据通过数据链发送给流动站，流动站在接　可实时解算出定位点的独立坐标。　收ＧＰＳ卫星信号的同时接收来自基准站的数据，并由软件系统根　据相对定位的原理进行差分及平差处理，实时解算出流动站的三　维坐标及精度，原理如图１所示。　５）流动站测量定位。　坐标转换参数确定无误后，即可在测区根据工程需要进行实　时的单点测量或放样定位测量等工作。　１．２　ＧＰＳ—ＲＴＫ测量的作业流程　１）收集控制资料。　查以保证起算数据准确可靠。　２）基准站的设置。　１．３　ＧＰＳ－ＲＴＫ测量的技术特点　１）测量过程直观透明，可实时动态显示的测量成果。能够及　根据工程需要收集当地的高等级已知控制点，并对其进行检　时查看坐标定位精度，并使三维实时动态放样、快速成图等问题　。　得以解决。　２）观测时间短。在观测条件良好时，可在２　Ｓ～５　Ｓ内求得高　由于收集的已知控制点在多数情况下并不便于直接使用，需　精度的测点三维坐标。　Ｏｎ　ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ－ａｄｊｕｓｔｉｎｇ　ｓｕｒｖｅｙ　ｏｆ　ｕｎｂａｌｌａｓｔｅｄ　ｔｒａｃｋｓ　ｏｆ　ｔｒａｃｋ　ｂｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉ０ｎ　ＷＡＮＧ　Ｈｏｕ－ｔａｏ　Ａｂｓｔｒａｃｔ．：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｈｅ　ｕｎｂａＵａｓｔｔｅｄ　ｔｒａｃｋｓ　ｏｆ　Ｘｉａｎｇｓｈａｎ　ｔｕｎｎｅｌ　ｏｆ　Ｌｏｎｇｙａｎ－Ｘｉａｍｅｎ　ｒａｉｌｗａｙ，ｔｌＩｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ‘ａｄｊｕｓｔｉｎｇ　ｓｕｒｖｅｙ　ｔｅｅｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　ｄｏｕｂｌｅ．ｂｌｏｃｋ　ｕｎｂａｌｌａｓｔｅｄ　ｔｒａｃｋ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｒａｃｋ　ｂｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｔｏｔａｌ　ｓｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｉｇｈｔ　ｔｒａｃｋ　ｉｎｓｐｅｃｔｉ０ｎ　ｖｃｈｉｃｌｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｉｌｉｎｇ　ａｌｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ，ＳＯ　８８　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓｍｏｏｔｈｎｅｓｓ　ｏｆ　ｈｅ　ｔｔｒａｃｋ　ａｎｄ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｎｂａｌｌａｓｔｅｄ　ｔｒａｃｋｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｃｋ　ｂｅｎｔ，ｕｎｂａＵａｓｔｅｄ　ｔｒａｃｋ，ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ—ａｄｊｕｓｔｉｎｇ，ｔｏｔａｌ　ｓｔａｔｉｏｎ，ｔｒａｃｋ　ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ｖｅｈｉｃｌｅ　收稿日期：２０１１－ｌｌ一０９　作者简介：牛洪柳（１９８４．），男，助理工程师，铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津３００２５１　爹　掌荦　牛洪柳：ＧＰＳ—ＲＴＫ技术在工程测量中的应用研究　・２２３・　３）全天候作业。只要在测点能够接收到４颗ＧＰＳ卫星信号，　２）受天空环境的影响。　则在任何时间连续地进行作业。　白天中午时，受电离层干扰大，共用卫星数目减少，使得初始　４）操作简便，自动化程度高，大幅度减少劳动工作量。ＧＰＳ—　化时间长甚至不能初始化。测量时可避开这个时间段。　ＲＴＫ测量已基本实现了智能化，观测人员只需将天线对中、整平，　３）数据链传输受干扰和限制、作业半径比标称距离小。　量取天线高，打开电源即可进行自动观测。　数据链容易受到障碍物的干扰，使信号在传输过程中衰减严　５）测站之间无需通视，适应各种地形。各站之间是相互独立　重，影响测量精度和作业半径。因此基准站的位置应设在测区中　的观测值，误差不会积累传播。　央的最高点，以覆盖尽可能广的范围。　２　ＧＰＳ－ＲＴＫ技术在工程测量中的实际应用分析　４）初始化能力和所需时间问题。　ＧＰＳ．ＲＴＫ测量技术以其快速、实时、自动、高效等特点被广泛　在山区、高楼密集区，ＧＰＳ卫星信号容易被阻挡，导致失锁、　应用于水利、道路、桥梁、隧道等工程建设的测量中。　初始化丢失等问题。应选用初始化能力强、所需时间短的机型进　２．１　普通控制测量　行改善。　在普通控制测量中，采用ＧＰＳ—ＲＴＫ技术可连续测设加密控制　５）精度和稳定性问题。　点的三维坐标，以满足局部区域使用全站仪进行分项工程测量的　由于ＲＴＫ受限制的因素多，导致其测量的精度和稳定性不及　需要。　全站仪强。应选用精度和稳定性好的机型，并通过布设多余控制　２．２数字化地形图测量　点来进行质量控制　Ｊ。　采用ＧＰＳ．ＲＴＫ测图，大大减少了测图所需的控制点数目，改　３．２测量成果的质量控制　变了传统的“先控制、后测图”的测量方式。只需单人采集点位坐　影响测量成果质量的因素较多，在测量中必须进行质量控　标数据，再导人到数字化软件中，即可生成各种比例尺的地形图，　制。　劳动力大大减少，有效提高了测图效率。　主要方法有：　２．３水下地形测量　１）选用精度和稳定性较好的机型，避免因机器性能不足带来　水下地形测量的工作环境复杂。传统方法多采用六分仪、三　的质量问题。　杆分度仪、全站仪配合测深仪进行测量，但测量精度并不高，测区　２）已知点检核比较法。在布测控制网时用静态ＧＰＳ或全站　有限，工作量大　Ｊ。若采用水下ＧＰＳ—ＲＴＫ测量仪器，与测深仪和　仪测出多余控制点，与ＲＴＫ测量的结果进行比较，以发现问题。　笔记本电脑连接在一起，ＧＰＳ对测量船进行定位，并指导测量船　该方法可靠，但受控制点的数目限制。　在制定测量断面上航行，ＧＰＳ和测深仪将实时测得的数据导人电　３）重测比较法。每次初始化后，对一两个已测过的ＲＴＫ点　脑中，由海洋测量软件进行处理生成水下地形图，并进行绘制。　或高精度控制点进行重测，确保无误后再进行ＲＴＫ测量。一般在　２．４地籍测量　没有控制点的地方采用此法。　ＧＰＳ—ＲＴＫ技术可实时测定每一宗土地的权属界址点的位置，　４结语　将获取的数据处理后导入ＧＰＳ系统中即可及时得到地籍图。在　ＧＰＳ—ＲＴＫ能实时地定位出所在位置的三维坐标，可以直接进　ＧＰＳ信号不稳定的地带，应结合全站仪、测距仪等工具进行细部　行实地实时放样、中桩测量、点位测量等。以其快速、高效、节省　测量工作　Ｊ。　人力、不受天气、地形和通视等条件的限制，被广泛的应用于路　２．５施工放样测量　线、桥梁、隧道等工程勘察。　但在测量时需要注意以下几点：　ＲＴＫ随机软件中包含放样的功能，可进行点、直线、曲线的施　１）测量时应先等ＧＰＳ稳定２Ｏ　ｍｉｎ后再开始ＲＴＫ方式测量，　工放样测量。在测量控制器中输入事先设计好的点、线路要素，　否则会存在较大的误差。　即可自动生成对应的放样点，控制器通过实时显示测点里程和偏　２）电台信号不能太远，否则会影响解算速度和精度。　移距离指导放样工作。　因此，在采用ＲＴＫ方式作业时，要时刻注意质量控制问题。　２．６纵、横断面测量　参考文献：　在道路、隧道、桥梁等工程中，均需要测量纵横断面。常规的　［１］　闫志刚，张兆龙，赵晓虎．ＧＰＳ－ＲＴＫ作业模式原理及其实用　地面测量方法效率低。在事先完成线路的放样工作后，系统可根　技术［Ｊ］．四川测绘，２００１，２４（２）：６６—６９．　据放样点，自动生成纵、横断面，大幅度减少外业工作量，若需要　［２］　陶歆贵．ＧＰＳ—ＲＴＫ技术在水利工程测量中的应用［Ｊ］．铜业　进行现场测量时，也可采用ＧＰＳ．ＲＴＫ技术。　工程，２００７（２）：１Ｏ—ｌ２．　３质量影响因素及控制方案　［３］　令狐义强．ＧＰＳ—ＲＴＫ技术在城市地籍测量中的应用［Ｊ］．测　３．１　受限因素　绘与空间地理信息，２０１１，３４（３）：１０８．１０９．　１）受卫星状况的限制。　［４］　曹　丽．浅谈ＧＰＳ—ＲＴＫ技术在实际应用中的优点和限制　卫星信号容易被建筑物、树木等遮挡，使作业时间受到限制。　［Ｊ］．科技资讯，２０１０（１１）：５８．　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＧＰＳ—ＲＴＫ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｓｕｒｖｅｙ　ＮＩＵ　Ｈｏｎｇ－ｌｉｕ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｆｅａｔｕｒｅｓ，ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ｏｆ　ＧＰＳ—ＲＴＫ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．ｓｔｕｄｉｅｓ　ｉｔｓ　ｓｐｅｃｉｉｆｃ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｎ　ｖａｒｉ一　０ｕｓ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｓｕｒｖｅｙ，ａｎｄ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｃｈｅｍｅ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｐｒｏｖｅｓ　ｔｈａｔ：ｔｈｉｓ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｓ　ｔｉｍｅｌｙ，ｈｉｇｈ　ｅｆｉｆｃｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｈｉｈｇ　ａｃｃｕｒａｔｅ．　ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｂｅ　ｗｉｄｅｌｙ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｓｕｒｖｅｙ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＧＰＳ－ＲＴＫ，ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｓｕｒｖｅｙ，ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ