RTK的点放样和曲线放样研究

邓文质

（贵州开磷设计研究院，贵州　贵阳　550000）

RTK的点放样和曲线放样研究

邓文质

（贵州开磷设计研究院，贵州贵阳550000）

RTK测量标称精度提供的是基准站与放样点间边长的相对精度，而在控制测量、工程放样、地形图施测工作中，用户更关心的是点位精度、点与点之间的边长精度。并且凭借RTK相对于传统测量的精度高、高效益、高效率、全天候的优势，它被广泛的应用于工程测量，地形图测绘当中，因此，如何准确获取RTK测量点位精度以及点间边长精度，对指导如何应用RTK进行测量、进行成果质量控制及降低测量外业所需的成本有着重要的意义。

RTK；点放样；曲线放样

在通过大量的社会生产实践之后，发现工程放样采用常规的放样方法很多，如经纬仪交会放样，全站仪的边角放样等等，一般要放样出一个设计点位时，往往需要来回移动目标，而且要2-3人操作，同时在放样过程中还要求点间通视情况良好，在生产应用上效率不是很高，有时放样中遇到困难的情况会借助于很多方法才能放样，如果采用RTK技术放样时，仅需把设计好的点位坐标输入到电子手簿中，利用GPS接收机进行查找放样点的位置，既迅速又方便，由于GPS是通过坐标来直接放样的，而且精度很高也很均匀，误差小，因而在外业放样中效率会大大提高，且只需一个人操作，所以是现在放样手段的必选之一。

1　利用RTK进行点放样

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，实时动态定位（RTK）系统由基准站和流动站组成，建立无线数据通讯是实时动态测量的保证，其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，随即计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，根据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少冗余观测，提高工作效率。

建筑物的形状和大小是通过其特征点在实地上表示出来的。如建筑物的中心、四个角点、转折点等。因此点放样是建筑物和构筑物放样的基础。用RTK进行点位放样同传统放样一样，需要两个以上的控制点，但不同的是传统的方法是通过距离或方向来放样定点，或用全站仪用两点定向后放样定点，而RTK是用2～3个控制点进行点校正，就可在无光学通视（电磁波通视）的条件下进行点位的放样，塔凭借作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大，定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累，数据处理能力强和大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的搬运次数的优势，使得传统测量放样方法无法与之相比。但是使用RTK进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系，对于短边，其相对关系较难满足。在放样的同时，需要特别注意测量点位的收敛精度，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。并且，GPS-RTK除了具备上述优点之外，其自身也存在局限性，放样时在点位收敛精度不高的情况下，强制测量则有可能带来较大的点位误差。比如其受天空环境影响和卫星状况限制，或者作业半径比标称距离小、数据链传输受干扰和限制；受GPS接收机上方遮挡物的限制；另外还有可能出现高程异常现象；精度和稳定性仍旧存在问题。其中造成误差的来源有以下几个方面：

1.1GPS-RTK点位放样具有不确定度

不确定度在测量中表现为获得的坐标测量值与相应的真实坐标值的差值。点位放样时，用户直接根据设计坐标进行标定，但GPS仪器并非直接利用坐标而是通过伪距、时间、相位等要素，利用距离交会原理，在机器内部通过计算将结果显示出来，其不确定度指标只能用合成标准不确定度进行评定。放样点位的误差表现为点位的实际坐标与设计坐标的偏离情况，此时的不确定度也可以理解为由于定位瞬间各卫星空间位置的不确定度、距离测量的不确定度、求解过程的不确定度的综合影响。

1.2测站

与测站有关的误差包括天线相位中心变化、多径误差、信号干扰和气象因素影响等，这些因素都可影响GPS-RTK在三维坐标放样中的精度。例如：当采用同类型GPS接收机和同型号GPS天线进行观测时，两个GPS天线相位中心在高程方向上偏差之差在1mm之内，当采用不同类型GPS接收机、或不同型号GPS天线进行高精度变形监测时，两个GPS天线相位中心在高程方向上偏差之差在5-12mm左右，应顾及GPS天线相位中心在高程方向上偏差的影响。

1.3距离

与距离有关的误差包括轨道误差、电离层误差和对流层误差。电离层误差、对流层误差同信号传播有关的误差将随移动站至基准站的距离的增加而加大，RTK的有效作业半径是有限的（一般为12km内）。

针对以上误差的来源，采取相应减弱误差的措施：

由于来源、方位、角度、强度、远近等因素在现场具有极强的随机性，导致其无法进行定量描述或施加改正数，因此，只能采取措施或刻意回避强影响因素以削弱放样成果的不确定度。具体应该做到：

1.3.1基准站应避免选择在无线电干扰强烈的地区，包括反射面和发射源。RTK基准站初始化后，必须到另外的点位（已知点或前期放样的点位）进行检核，最好位于远方端点。在进行测量时，基准站要选择在比较中心、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。

1.3.2基准站尽量选择测段中部高地，可避免因距离过大或失锁带来的精度降低或重新初始化的不足。

1.3.3注意更换投影带，改变抵偿水准面区域附近的基准站设置，尽量在同一系统下工作，可减少坐标换算误差。

1.3.4移动站遇到大范围密林、长的桥洞、密集的楼群等，应尽量绕行或快速穿过，避免断链。

2　RTK进行点放样的仪器参数设置

本次利用RTK进行点放样采用的仪器为中海达 V8型，界址点测量和曲线放样也使用该款同型号仪器。

2.1测前准备：获取2～3个控制点的坐标（如果没有已知数据可用静态GPS先进行控制测量。本次试验为用静态GPS进行控制测量得到的坐标值），解算或用相关软件求出放样点的坐标，检查仪器是否能正常使用。

2.2基站的架设：将基准站架设在较空旷的地方（附近无高大建筑物或高压电线等），然后开启基准站主机，等到主机连上服务器后在打开手簿。

2.3建立新工程：点击“项目”图标，进入项目设置界面，点击“新建”图标，进入输入界面，输入完以后，点击图标

2.4设置转换参数 ：点击菜单“参数”进入参数设置界面后，首先设置椭球，源椭球为默认的“WGS-84”，当地椭球则要视工程情况来定，我国一般使用的椭球有两种，一为“北京54”，一为“国家80”工程要求用哪个就选哪个（本次试验选用的是“北京54”），点击框后面的下拉小箭头选择。

再设置投影，方法为：点击屏幕上“投影”，界面显示了“投影方法”以及一些投影参数。因为工程测量一般常用高斯投影，所以本实验选用“三度带 ”，选择好投影方法后，接着要修改的是“中央子午线”，修改方法是双击中央子午线的值，输入测区的概略中央子午线值——因为这次实验是在学校进行，所以该处输入当地的概略中央子午线值“114：00：00.00000E”。

最后设置好投影参数后，将椭球转换、平面转换、高程拟合全设为无。

设置方法都是点击“转换模型”框右边的下拉小箭头进行选择，选择完后，点击界面“”按钮，再点击弹出窗口的“OK”，点击界面右上角“”退出5、参数设置：连接并设置基准站主机：GIS+手簿和基准站主机使用蓝牙连接，并在连接后对基准站主机进行设置。

连接主机：点击屏幕右下的“连接GPS”按钮，接着进入设置参数界面，检查好参数没有问题了之后，点击屏幕右下角的“连接”按钮，进入蓝牙搜索界面，点击界面“搜索”按钮，直到屏幕上出现将要连接的RTK基站（已经架好并已开机）的机身码后，点击“停止”，再点选好要连的机身号，让蓝色选择条选到要连的机身号上，再点击“连接”。

设置基准站：点击左上角“接收机信息”按钮，在下拉菜单里点选“设置基准站”，进入设置基准站界面，点击“”按钮，画面跳入采集界面，当屏幕右下角文字变成“开始”时，点击屏幕右上角的“”按钮；接着点击画面上的“数据链”按钮，进入数据链设置界面：有三种模式可选一为内置电台，二为内置网络，三为外部数据链，本次实验选用的是“内置网络”，设置服务器并修改分组号和小组号（其中：组号为七位后三位不得大于255，小组号为三位，也不得大于255），设置好数据链后，点击“其他”按钮，进入其他设置界面，本次试验差分模式选RTK，电文格式选CMR，高度截止角选12度；最后设置好后点右下角的“确定”按钮并断开与基准站的蓝牙连接。

连接并设置基准站主机：设置移动站，用手簿连接移动站，连接方法与连接基准站一样，连接成功后，点击左上角的下拉菜单，选择设置移动站，进入移动站设置界面，其要设置的参数与基站保持一致，否则移动站无法工作。

3　利用RTK进行曲线放样

公路、铁路、渠道、输电线以及其他管道工程都属于线型工程，他们的中线通称为线路。这些线路实际上是由空间的直线段和曲线段组合而成。在线路方向发生变化的地段，连接转向处的曲线称为平曲线。平曲线有圆曲线和缓和曲线两种。圆曲线是有一定曲率半径的圆弧。

圆曲线放样时，首先放样曲线主要点，即ZY（直圆点）、QZ（曲中点）、YZ（圆直点）。α为交点JD上实地测出的偏角，圆曲线半径由设计给出。

图4-1　曲线要素图

一般方法是根据曲线要素放样出曲线主点，再用已放样出的主点放样出其他点，由于放样时是依据已放样的主点，这样容易造成误差的累积。

常规仪器主点测设时，将经纬仪置于交点JD上，以线路方向定向，即自JD起沿两切线方向分别量出切线长T，即可定出曲线起点ZY和终点YZ，然后在交点上后视点ZY（或YZ），拨（180°-α）/2角，得分角线方向，沿此方向量出外矢距E，即得曲线中点QZ。在将仪器架设在ZY（或YZ）用极坐标法或偏角法进行曲线的详细放样。

4　结语

通过本论文的研究，介绍了在测量工作中RTK用于工程放样和界址点位测量，其精能满足相关规范的精度要求。随着GPS接收机数据传输能力的增强，数据的稳健性，抗干扰性水平和软件水平的提高，相信本论文中提到的不足之处在不久的将来会得到改善，那样会使得RTK技术将在和工程放样和地籍测量及其他领域得到更广阔的应用。GPS RTK技术己经 在测量和工程界产生了重大变革，带来了空前的高效率。

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邓文质（1989.09-），男，本科，测绘工程，助理工程师，研究方向：工程测量。

P228.4

A

1003-5168（2015）11-142-02