关键词:RTK技术;公路测绘;应用
1 RTK技术测量原理
RTK测量技术是以载波相位观进行实时差分的GPS测量技术,其基本原理是:基准站实时地将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等用无线电传送给运动中的流动站,在流动站通过无线电接收基准站所发射的信息,将载波相位观测值实时进行差分处理,得到基准站和流动站基线向量(△X、△Y、△Z);基线向量加上基准站坐标得到流动站每个点WGS-84坐标,通过坐标转换参数转换得出流动站每个点的地方平面坐标x,y和海拔高h。
2 RTK的不足及其解决办法
2.1卫星状况、天空环境的问题。在一些时段,由于测区不能很好地被卫星覆盖,容易产生假值。 在高山峡谷深处及密集森林区,城市高楼密集区,卫星信号被遮挡时间较长,使一天中可作业时间受到限制。中午受电离层干扰比较大,共用卫星数量少,有时接收不到5颗卫星,造成初始化时间比较长甚至不能初始化,也就无法进行测量。可见选择作业时段的重要性。
2.2 初始化能力和所需时间问题。在山区、城镇密楼区等测量作业时,GPS卫星信号被遮挡情况多,容易造成信号失锁,采用RTK测量时需要经常重新初始化,精度和效率都受到很大影响,解决这类问题的办法主要是选用初始化能力强、所需时间短的RTK机型(如TRIMBLE、LEICA等)。
2.3 数据链传输受干扰和限制、作业半径比标称距离小的问题。RTK数据链传输容易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰,在传输过程中衰减严重,严重影响外业测量精度和作业半径在地形起伏比较大的山区和城镇密楼区数据链传输信号也会受到限制。另外,当 RTK作业半径超过一定距离(一般为几公里,每种机型在不同的环境又各不相同)时,测量结果误差超限,所以RTK的实际作业半径比标称半径要小很多,工程实践证明了这一点解决这类问题的有效办法是把基准站布设在测区中央的最高点上,在环境不良地段增设一些控制点。
2.4 稳定性问题。目前,RTK测量的稳定性不及全站仪,这是由于RTK较容易受卫星状况、天气状况、数据链传输状况、多路径效应影响的缘故不同质量的RTK系统,其稳定性差别较大。要解决此类问题,首先要选用精度和稳定性都较好的高质量机型,然后加强RTK测量成果的质量控制。
2.5 高程异常问题RTK采用椭球高来计算高程,但国内测量都采用水准高来测量高程,椭球高和水准高之间并不是平行的,两者之间存在高程异常,如果要求高程比较精确,必须联测多个精度比较高的水准点,求出高程拟合参数,在山区、矿区等地址密度很不均匀的地方,高程异常比较大,因此高程误差就比较大。
3 RTK技术在公路工程测量中应用的特点
3.1控制测量
传统的测量方法有工程控制测量与大地测量两种,这些测量方法的使用过程中存在很大的工作量,对精度要求非常高,一般来说通过GPS静态测量很难实时掌控定位的精度,如果测设完成之后再回到内业进行处理,这时发现存在精度上的问题时还需要重新返回进行再一次的测量。但是在控制测量中RTK技术的使用可以进行实时的掌控,如果与定位精度要求相符,就不需要再进行检测了,通过实时定位还可以对观测质量进行了解,在这种条件下作业效率得到了极大的提升。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外,RTK技术在公路控制测量中的使用还可以使人力成本得到大幅降低,只需要通过几分钟就能将某控制点的测量完成。
3.2地形测图
以前在地形图测量中,第一步是在测量区域中建立图根控制点,然后将经纬仪或者全站仪和小平板测图置于图根控制点上。当前测量方法已经发生了改变,通过测图软件和全站仪、电子手簿之间的配合完成测图,目前的测图过程中还应用到了大比例尺测图软件和外业电子平板测图,这些技术的应用都需要测量周边的地理情况,整个操作过程在两人以上,如果拼图工作中有精度与要求之间情况不符的现象还要到外业进行重新测量。但是RTK技术引入到测量工作中以后,只需要一个人携带需要的仪器到需要测量的地点站几分钟,录入特征编码,实时掌握点位的精度,测量完之后地形图会从特定的软件接口中输出。
3.3放样
所谓放样就是对一个应用分支进行测量,这一环节需要使用相关的仪器和恰当的方法标出已经设计好的点位,以前经常使用的放样方法有全站仪边角放样和经纬仪交汇放样等,这些方法在使用过程中需要对目标进行不停的移动,使设计点位的放样得到实现,需要的人数为2-3个人,在放样过程中对点间的同时存在相应的要求,如果放样过程中有问题出现还需要采用其他方法辅助完成放样。但是RTK技术引入之后,放样只需要在电子手簿中对点位坐标进行录入,再通过GPS接收机将放样点占到,这样儿的过程非常简易和方便,因为GPS存在高精度、高速度等特点,所以即使是外业放样中也不需要过多的操作人员,操作效率得到了极大的提升。
4 工程测绘中质量控制措施
工程测绘的质量控制点是整个工程施工过程中顺利进行的一个关键点,在通常情况下,我们将工程测绘的质量控制点可分为工程测绘数据的控制、工程测绘人员的控制和工程测绘过程中数据的采集三个质量控制点。需要注意的是,在整个工程测绘的过程中,所使用的设备必须能够科学合理的说明工程测绘结果,而且重要的是能够保证工程测绘的质量。同时,工程测绘的执行者也必须具有丰富的经验和相关的资历证明,并通过严格的审查,保证其能够完成测绘工程测绘的要求。在工程测绘过程中,对那些出现的反常数据要进行多次重复的测量,以确保测绘数据的科学性和可信度。
测绘设备仪器是保证测绘工程顺利进行的关键,也是测绘人员工作必备的。但是,测绘工程的进行大都是在室外环境中,测量设备仪器很容易受到环境(自然条件、气候条件等)的影响,因此,如果测绘人员不能够及时的对仪器设备进行维护和保养,以及不能正确的使用这些设备,不仅仅会导致测绘结果的不准确,同时也会导致仪器设备的过度损耗,极大的降低了工作效率和测绘工作的质量。所以,工作人员应该对仪器设备进行定期的维护和检修,以保证仪器的正常运转和提高使用寿命。除此之外,测绘人员还应该严格按照使用说明规范的使用仪器。以保证测绘数据的准确性。
5 RTK技术在公路测量中的应用前景
近年来我国的社会经济已经得到了不断的发展,公路建设具有非常好的发展前景,同时对勘测设计的要求也越来越高,目前公路设计软件技术已经相对成熟,引入了CAD等技术,还有一部分软件可以对地面数字化产品进行支持,建立了一条数据链,在这条数据链中整合了勘测、设计以及施工管理等,省掉了数据输入的环节,这是内外业一体化设计中的要求,直接决定了公共路设计技术的发展。
引进先进RTK设备并对技术进行改造之后,勘测的水平得到了总体的提高,目前条件下最佳的选择就是对GPS技术进行使用。现阶段已经建立起沿线总体控制的原理,采用GPS静态方法与快速静态方法之后,带状地形图等的测量可以将其作为参考;在公路施工中可以通过GPS技术建立起施工控制网;同时还能从RTK技术的应用中对公路测量技术进行积极探索,公路工程中RTK技术的应用具有很大的现实意义。
6 结语
总之,PTK技术具有速度快,精度好,效率高的特点,对提高公路工程测量工作起到了积极的促进作用,在大比例地形图的绘制、道路纵横断面的放样、土石方的计算和道路的中线放样中都有积极的应用效果。
参考文献:
[1]曹国忠,杨喜明.测绘技术在现代工程测绘中的应用[J].科技资讯,2013(01).
[2]于彬.RTK技术的浅解以及测绘工程中的应用[J].科学与财富,2013(10).
论文作者:王登军
论文发表刊物:《防护工程》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/27
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