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浅谈GPS RTK技术在工程测量中的应用

2012-03-23佘俊

城市建设理论研究 2012年4期
关键词:流动站外业点位

佘俊

摘要:随着科技的不断发展,全球定位系统GPS技术越来越广泛的应用到各个领域中,随着GPS的不断发展,RTK测量技术也日益成熟并被逐步应用到工程测量中,本文将简要介绍GPS RTK技术的优点及GPS RTK技术在工程测量中的具体应用,并就及测量数据的处理方法进行了进一步的探讨,以供参阅。

关键词:工程测量GPS RTK测量数据控制测量

Abstract: with the development of science and technology, and global positioning system GPS technology is more and more widely used in various fields, with the continuous development of GPS, RTK technology is increasingly mature and measurement are being applied to engineering survey, this article will briefly introduce GPS of RTK technology advantages and GPS RTK technology in the specific application of engineering measurement, and the method of data processing and measurement are further discussed for reference.

Keywords: engineering measurement GPS RTK measurement data control measures

中图分类号: [TU198+.2] 文献标识码:A文章编号:

GPS是指全球定位系统,是Global Positioning System的简称, 其是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统,最初被主要被用于军事目的,但是随着现代科学技术的迅速发展,目前已经被广泛的应用到各个领域当中。RTK是一种新的常用的GPS测量方法,是Real - time kinematic的简称,以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米級的精度,而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,它采用了载波相位动态实时差分方法,是GPS应用的重大里程碑,它的出现为工程放样、地形测图,各种控制测量带来了新曙光,极大地提高了外业作业效率。本文以下内容将简要介绍GPS RTK技术的优点及GPS RTK技术在工程测量中的具体应用,并就及测量数据的处理方法进行了进一步的探讨,以供参阅。

一、GPS RTK技术的优点

GPS RTK技术有如下优点:能实时动态显示厘米级精度的测量成果;彻底摆脱由于常规器具的局限性产生的误差造成的返工,提高了测量的工作效率;工作效率高,每个放样点只需要停留1-2s,流动站小组作业,每小组可完成中线测量5-10km,其精度和效率是常规测量所无法比拟的;应用范围广,可以涵盖公路测量,施工放样等诸多方面;如辅助相应的软件,RTK可与全站仪联合作业,充分发挥RTK与全站仪各自的优势。

二、GPS RTK技术在工程测量中的应用

由于GPS RTK技术的优越性十分突出,其被广泛的应用到工程测量中,主要有控制测量、线路中线定线、建筑物规划放线、用地测量等四个方面。

2.1、控制测量

改革开放以来,我国城市建设飞速发展,城市的规模越来越大,然而城市的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面,由于使用的频繁及城市发展过程中不注意对其进行保护等原因,其常常被破坏,影响了工程测量的进度及精度,而且常规的控制测量,需要点间通视,还有精度不高的缺点,由于这些因素的存在,都严重影响了进行控制测量的精度和效率。采用常规的GPS静态测量、快速静态、伪动态方法,在外业测设过程中不能实时知道定位精度,如果测设完成后,回到内业处理后发现精度不合要求,还必须返测,而采用RTK来进行控制测量,能够实时知道定位精度,如果点位精度要求满足了,用户就可以停止观测了,而且知道观测质量如何,这样可以大大提高作业效率。如果把RTK用于各种工程测量中则不仅可以大大减少人力强度、节省费用,而且测一个控制点在几分钟甚至于几秒钟内就可完成,大大提高工作效率。

2.2、绘制大比例尺地形图

过去测地形图时一般首先要在测区建立图根控制点,然后在图根控制点上架上全站仪或经纬仪配合小平板测图,现在发展到外业用全站仪和电子手簿配合地物编码,利用大比例尺测图软件来进行测图,甚至于发展到最近的外业电子平板测图等等,但是这些测量方法都需要通过在测站上测出四周地貌的碎部点来完成,这些碎部点都与测站通视,而且一般要求至少2-3人操作,在后期数据处理过程中,如果发现精度不合要求还得到外业去返测,费时费力。现在采用GPS RTK时,仅需一人背着仪器在要测的地貌碎部点呆上一二秒钟,并同时输入特征编码,通过手簿可以实时知道点位精度,把一个区域测完后回到室内,由专业的软件接口就可以输出所要求的地形图,这样用RTK仅需一人操作,不要求点间通视,既省时又省力,非常实用,大大提高了工作效率。

2.3、线路中线定线

设计人员在大比例尺带状地形图上定线后, 需将公路中线在地面上标定出来,采用GPS RTK测量技术进行放样工作,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,这种放样方法十分灵活,可以采用坐标放样也可以采用桩号进行放样,而且可以随时的更换放样方法,而不会对后期数据的出来带来不必要的麻烦。工作人员手持接收器,在放样的时候根据屏幕上的箭头可以判断自己下一步应采取什么样的措施,节约了调整时间,提高了工作效率。

2.4、道路的横、纵断放样和土石方量计算

纵断放样时,先把需要放样的数据输入到电子手簿中,生成一个施工测设放样点文件,并储存起来,随时可以到现场放样测设;横断放样时,先确定出横断面形式(填、挖、半填半挖),然后把横断面设计数据输入到电子手簿中(如边坡坡度、路肩宽度、路幅宽度、超高、加宽、设计高),生成一个施工测设放样点文件,储存起来,并随时可以到现场放样测设。另外,软件可以自动与地面线衔接,并利用断面法进行土方量计算,如果再辅以相应的绘图软件,则可以绘制出道路各个点的横断面及沿线的纵断面图,由于所用的数据都是在外业工作的时候采集到的,不需要另外进行现场的测量。从而大大提高了工作效率,减轻了工作强度。

2.5、建筑物规划放线

建筑物规划放线,放线点既要满足城市规划条件的要求,又要满足建筑物本身的几何关系,放样精度要求较高。在利用GPS RTK技术进行建筑物放样的时候,要注意测量点位的收敛精度,一旦发现点位的收敛精度不高,则应立即采取措施,强制的测量会产生较大的点位误差。

2.6、用地测量

在建设用地勘测定界测量中,RTK技术可实时地测定界址点坐标,确定土地使用界限范围,计算用地面积,在土地分类及权属调查时,应用RTK技术可实时测量权属界限、土地分类修测,提高了测量速度和精度。

2.7、放样

放样是测量一个应用分支,它要求通过一定方法采用一定仪器把人为设计好的点位在实地给标定出来,过去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,背着GPS接收机,它会提醒你走到要放样点的位置,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,因而在外业放样中效率会大大提高,且只需一个人操作。

三、GPS RTK技术在工程测量中处理数据方法

实时动态测量RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。在RTK作业模式下,基准站通过数据链—调制解调器,将其观测值及站点的坐标信息用电磁信号一起发送给流动站。流动站接收基准站的数据,也采集GPS的卫星信号,并得到观测数据,在系统内组成差分观测值进行实时处理,瞬时地给出精度为厘米级的流动站点位坐标。RTK的作业模式下,流动站一方面可以通过数据链接接受来之基准站的数据,另外也可以自身采集观测数据,并利用自身系统进行实时的处理,再经过坐标转换及投影改正等程序即可以得出实用的厘米级别的定位结果。

六、结束语

通过以上论述,切切实实的感觉到GPS RTK技术的优越性,相信其必将被深入的应用到工程领域,而作为一个专业技术人员,要敢于运用先进技术,敢于尝试,敢于创新,只有这样才能推动建设领域的发展。

【参考文献】

[1] 《现代公路测量实用程序及其应用》王建忠等,人民交通出版社

[2] 《土木工程测量》覃辉,同济大学出版社

[3] 《测量学》顾孝烈等,同济大学出版社

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