GPS RTK技术在工程测量中的应用

宫国伟

摘要:RTK测量技术除具有GPS测量的优点外,同时具有观测时间短,能实现坐标实时解算的优点,因此可以提高生产效率。文章在概述RTK技术的基础上,探讨了RTK技术在工程测量中的应用。

Abstract: RTK surveying technology not only has the advantages of the GPS, but the surveying time is short, which makes the coordinates calculated quickly. It is good for the improvement of the efficiency. Based on the RTK technology, the application of the RTK technology in the engineering survey is discussed.

关键词:GPS;RTK;工程测量;应用

Key words: GPS; RTK; engineering; application

中图分类号:TU19 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)04-0224-01

1RTK基本原理

RTK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。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据,还要采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态,也可处于运动状态。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。应用RTK测量技术时,具有广泛用途,并且自动化程度高,定位精度高不受天气的影响,可以全天候地工作。RTK定位通常由1台基准站接收机和1台或多台流动站接收机以及用于数据传输的电台组成,在RTK作业模式下将一些必要的数据输入控制手簿,如基准站的坐标、高程、坐标系转换参数、水准面拟合参数等;流动站接收机在若干个待测点上设置。基准站与流动站保持同时跟踪至少4颗以上的卫星,基准站不断地对可见卫星进行观测,将接收到的卫星信号通过电台发送给流动站接收机,流动站接收机将采集到的GPS观测数据和基准站发送来的信号传输到控制手簿,组成差分观测值,进行实时差分及平差处理,实时得出流动站的坐标和高程。

基准站一般架设在已知点(平面坐标或高程已知)上,点位一般位于测区中间,视野开阔,周围无高大的树木、楼房等建筑物影响,远离强电磁波发射源和大面积的水面。基准站和流动站同时接收卫星信号。基准站通过连接的电台将测站坐标、伪距观测值、载波相位观测值、卫星跟踪状态和接收机工作状态发送给流动站,流动站接收该信息后与卫星信息进行实时差分平差处理,实时得到流动站的三维坐标及其观测精度信息。系统的显著特点是GPS测量技术与数据传输技术组合而成,其数据传输由无线数据链完成,数据链采用UHF频段,具有可靠、稳定和抗干扰能力的优点。

2RTK技术在工程测量中应用

2.1 控制测量

工程控制网是工程建设、管理和维护的基础,其网型和精度要求与工程项目的性质、规模密切相关。一般地,四等以下工程控制网覆盖面积小,点位密度大、精度要求高。采用RTK定位的方法建立工程控制网,具有点位选择限制少,作业时间短,成果精度高,工程费用低等优点。采用传统的三角锁、导线方案,多数需要分段实施。RTK技术可以替代全站仪进行图根导线测量,所测范围内在不通视的条件下测定无累积误差的图根点,使测图所需图根点的数量在满足要求时,可多可少,机动灵活;而且流动点至参考点的距离可以很长(最好不要超过10km)。由此可见,RTK技术可用于常规的控制测量,它将对传统逐级布网的理念予以更新。

2.2 市政工程放样

RTK测量技术用于市政道路、中线放样,放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器,即可放样。放样方法灵活,即能按桩号也可按坐标放样,并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位,便于前后左右移动,直到误差小于设定的为止。采用RTK技术进行放样,标定点位,是坐标的直接标定,不象常规放样那样,需要后视方向、用解析法标定,因而简捷易行。

2.3 地形碎部测量

在城市空旷地区,建筑物不太稠密的住宅区和大马路上,RTK能快速地完成碎部测量作业。在夜间作业,比常规测量作业方法更具优越性在个别高大建筑物或建筑稠密地区,GPS出现盲区,初始化时间长或失锁,影响碎部测量速度,可采用RTK增补图根导线点,配合全站仪测量碎部点的方法,从而快速地完成野外作业,也可以大大提高外业测图的工作效率,进而达到缩短工期,节约成本的目的。RTK技术可以应用于测绘地形图、地籍图碎步测量工族噢等。采用RTK技术测图时仅需一人进行。将GPS接收机放在待定的特征点上数秒钟后,,同时输入该特征点的编码即可。把一个小区域内的地形、地物特征点测定后传入计算机,由专业成图软件、在人工适当的干预下,形成所要的成果图。

2.4 RTK断面测量及水下地形测量

RTK在进行断面测量时可以根据现场测量点位形成纵断面和横断面数据文件,并根据需要,可进一步建立断面测量资料数据库、制作DLG图。RTK配合数字测深仪进行水下地形测量时,应保证RTK与测深仪采集信息同步。根据不同要求进行验潮或非验潮模式下的水深测量。

3 结论

RTK在工程测量中应该注意以下几点事项:(1)基准站的选择对于RTK测量非常重要,它将直接影响到流动站的施测精度和测量速度,应注意二者之间的“准光学通视”。是基准站选择要在比较中心、位置空旷开阔的至高点上,且周围无磁场的影响,这样流动站接收的信号好。宜用双频接收机连接支架观测。(2)应根据测区的实际情况选择合适的坐标转换参数求解方法,参与坐标转换的已知点应在3个以上,且分布要均匀,做到在满足精度要求的情况下,尽可能的减少外业的工作强度。(3)参考站和流动站的设置参数应准确无误。根据不同仪器类型而设置不同,作业时要严格按各仪器配套操作手册要求进行参数设置。流动站接收机只有经过初始化完成后才能进行RTK测量,控制测量、放样测量宜采用静态初始化由于RTK测量有时会出现点位坐标漂移误差,当按要求进行RTK作业时,在距离和测回数都按要求掌握时,仍有部分测点超限时,只有通过减小测距和增加测回数加以解决。

GPS技术具有精度高、速度快、不受气候条件及通视条件的限制等优点,随着科学的发展,GPS技术应用前景将更加广阔。

参考文献:

[1]徐绍铨,张华海,杨志强,等.GPS测量原理及应用(修订版)[M].武汉:武汉大学出版社,2003.

[2]王亚军,杨俊生.GPS在城市控制测量中的应用[J].隧道建设,2003(6).