GPS―RTK测量技术在公路工程测量中的应用

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摘 要：本文结合某公路测量工程实例,通过介绍GPS-RTK技术的基本原理,重点就GPS-RTK测量技术在公路工程测量中的应用进行探讨,并深入分析公路测量中GPS-RTK测量技术的优缺点,总结一些测量中应注意的问题,以供类似研究工作参考.

关 键 词：GPS-RTK；测量技术；基本原理；测量流程

GPS-RTK技术作为一项新兴的测量技术,是将GPS技术与数传技术相结合,实时解算进行数据处理,在较短时间内得到高进度位置信息的技术,它是GPS定位技术的二次开发技术,具有精度高、测量速度快、实时性强和适用范围广等优点,目前在我国城市公路测量中有着广泛的应用及推广.但GPS-RTK测量技术在其发展过程中仍存在一些不足之处,造成测量精度无法满足测量工作的要求,这就需要测量人员及时进行解决及改进.本文通过探讨GPS-RTK测量技术在公路工程测量中的应用,提出一些个人见解,希望对完善GPS-RTK测量技术有所帮助.

1工程概况

某公路等级为二级公路,设计速度为60km/h,路线全长为44.148261km.本项目外业测量主要采用GPS-RTK测量技术,仪器型号为华测双频RTKX90型.

2GPS-RTK技术的外业准备

2.1掌握项目大体情况

首先要掌握该项目的地理位置和测量范围,控制网的经纬度范围、平面坐标系统、高程系统和实际控制面积,控制点的数量、密度和分布情况、控制网的测量等级及相应的精度要求.其次需要大致掌握测区范围内的交通、水系、地质和气象等情况,对整个测量过程的测组分配、作业时间和经济开支有个大体规划.

2.2资料收集和技术设计

资料收集包括测绘资料和辅助资料.测绘资料的收集主要包括公路走廊带的各比例尺地形图收集和各类控制点的资料收集.针对GPS-RTK测量的控制点主要有各等级GPS点、导线点等.辅助资料主要包括公路范围内的交通水系、地形地貌、通讯气象等情况.技术设计即为对整条公路进行测量等级确定、观测要求划分、仪器参数设置、人员任务分配等,形成一个具有可行性的整体规划.本项目68个控制点都属于GPS测量点,连同1∶2000的矢量化地形图都由受业主委托的航测院提供.GPS-RTK测量的等级为三等.GPS观测的主要技术要求如下表：

2.3测区踏勘和计划调整

在形成整体规划后,需组织有关人员进行测区踏勘,对之前收集的资料和掌握的情况进行现场核实,如有与资料不同的,或与之前安排不够妥当的情况,须在外业测量出发之前针对该部分计划做出适当调整,尽量避免在实地测量中出现不利或被动情况.

4公路外业应用GPS-RTK技术测量的具体流程

4.1GPS-RTK的参数设置

GPS-RTK的参数主要包括椭球长半轴a值、椭球扁率f值、投影比率m0值、投影高h值等,其设置有两个方法：（1）由测绘局或委托的测绘公司提供的基准转换参数（七参数或三参数等）,直接输入手薄进行设置即可；（2）将实地控制点全部或部分输入手薄,经计算得出相应七参数或三参数.期间选择的控制点应均匀分布于测区,数量上不应少于4个且越多越好,使得所有的预测点都能处在选取控制点的涵盖范围内.本项目采用控制点输入计算法获得GPS-RTK参数,将68个GPS控制点导入RTK手薄并进行计算,从而获得具体参数.随后向RTK手薄导入由纬地软件制作的道路文件,为后期的公路实地测量提供数据支持.

4.2架设仪器和坐标校正

在公路实地测量前,先要找到一个视野比较开阔、地面基础比较稳定的地方,架设RTK基准站和安装流动站,打开手薄选择工作模式并查看搜星情况、差分信号情况、已导入的控制点文件和公路路线文件等.待出现固定解时,找到最近的已知控制点进行坐标校正.

4.3GPS数据采集

在坐标校正之后即可进入GPS数据采集阶段,只要满足GPS-RTK作业的基本要求,流动站所到之处的所有待测点都可精确定位至厘米级别,并能够对GPS数据实时显示和储存.本项目为公路外业测量项目,具体测量方法是根据RTK手薄中的公路纬地文件,将路线各个中桩先放样到实地上,随即进行该处的GPS数据采集并保存.GPS数据采集主要包括该点处的坐标值与高程值.

4.4RTK基准站的搬站

GPS-RTK测量技术以电磁波形式向外传播差分信号,一般可覆盖15～30km范围,不受通视要求限制,但会受到高大山体、浓密山林等周边环境的影响,导致信号薄弱或接收不到信号等状况出现,故必要时应对RTK基准站进行搬站,在搬至另一合适地点后重新架设,并需坐标校正后继续采集数据.

4.5GPS数据处理

在公路实地测量中,不可避免地会对GPS数据进行删除、修改、读取、储存等处理操作.GPS-RTK测量技术结合二次开发的公路测量软件,并置于RTK手薄中,完全可以在RTK手薄的软件实现上述操作,并可通过格式转化与各类道路软件实现数据互通.在完成了所有数据的采集、储存之后,公路外业测量部分即算完成.

5公路测量中GPS-RTK技术的优缺点

5.1GPS-RTK技术的优点

在本公路外业测量中,GPS-RTK测量技术作为先进的测量技术得以应用,主要归功于其与以往测量技术的巨大差别,给现代公路外业测量带来了便利和效率.GPS-RTK测量技术在本公路外业测量中体现出的主要优点如下：

（1）仪器操作简便,自动化高

（2）数据精度较高,实时显示

（3）没有误差积累,数据可靠

（4）作业要求较低,效率很高

5.2GPS-RTK技术的缺点

在本公路外业测量中,不仅体现出GPS-RTK测量技术的诸多优点,同时也在测量过程中发现了不少问题,这些问题给公路外业测量带来了不少的困难和麻烦,值得引起我们的重视,并积极寻求解决办法.GPS-RTK测量技术在本公路外业测量中体现出的主要缺点如下：（1）影响信号稳定的因素过多

（2）参数设置错误,所有采集数据有误

（3）二次开发的公路软件不够专业

（4）数据处理算法不尽合理

6公路外业测量中的几点建议

经过本公路外业测量,GPS-RTK技术应用于公路外业测量可谓优大于弊,这也正是其能在公路外业测量中被广泛应用的原因.针对GPS-RTK技术在公路外业测量中所存在的一些问题,提出以下几点建议,希望能对GPS-RTK技术在公路外业测量应用中有所帮助.具体建议如下：

（1）条件容许时尽量采购质量优越的RTK设备,保证器材质量和减少硬件误差.

（2）RTK基准站的架设地点,尽量选择高而宽阔的地方,且接近待测的公路段,同时避免与高压电线塔、通信信号塔等过于接近,以保证差分信号不被过分干扰.

（3）对太阳黑子、测区气候、测区地物等进行关注与了解,适当调整测量计划.尽量安排RTK测量在信号稳定期间进行.一般情况下,太阳黑子活跃期、测区天气恶劣期、测区位于深沟密林中的卫星信号不够好.

（4）参数设置时要确保无误,并对器材进行试测,以熟悉公路软件的操作细节和判定数据算法的合理性.试测合格后才可采用本套RTK器材进行实地测量.

（5）在公路实地测量中,流动站与手薄分开的距离不可过大,一般不超过10m,以防止蓝牙终断而需要重新搜星和解算.

（6）在流动站接收差分信号不稳定时,可适当调高基准站的电台功率,以增强差分信号的传播力度和覆盖范围.

（7）流动站在移动过程中应尽量保持流动站接收机的顶部对着天空.

（8）GPS-RTK技术可实现多台流动站同时进行测量,而且不会相互干扰.建议在有条件的情况下采用多台流动站同时测量,不仅为公路外业测量增加了多个工作点,同时也可相互进行复核校对,提高了测量效率也减少了错误几率.本公路外业测量中采用RTK1+3模式,有三台流动站同时进行公路各段的实地测量.

7结语

综上所述,GPS-RTK测量技术以其诸多的优点在城市公路测量等多个领域得到广泛的应用,且改变了以往传统的测量模式及习惯,有效提高了公路测量工作的效率及测量精度本文通过GPS-RTK测量技术应用实例的探讨,提出一些测量过程中的注意事项,对GPS-RTK测量技术的进一步推广具有重大意义.