GPS-PTK在道路测量中的应用分析

　　摘要：RTK技术是GPS定位技术的一个新的里程碑，它不仅具有GPS技术的所有优点，而且可以实时获得观测结果及精度，大大地提高了作业效率并开拓了GPS新的应用领域。GPS—RTK技术应用于道路测量是一项重大技术革命，应用前景及其广阔。
　　关键词：GPS-PTK，道路测量，实时动态测量，精度分析
　　1、GPS-RTK控制测量
　　全球定位系统(GPS)具有全球性、全天候、连续性、实时性导航定位和定时功能，能提供精密的三维坐标、速度和时间。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，随机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。GPS-RTK技术作业效率高，可以在作业现场提供经过检验的测量成果，能够在满足精度的前提下，摆脱后处理的负担和外业返工的困扰。GPS-RTK技术优点有：1)作业效率高。在一般的地形地势下，高质量的GPS-RTK设站一次即可测完4km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的搬站、次数，仅需一人操作，在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高劳动效率。2)定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累。只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内(一般为4km)，GPS-RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。3)降低了作业条件要求。GPS-RTK技术不要求2点间满足光学通视，只要求满足电磁波通视。因此，和传统测量相比，GPS-RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区，只要满足GPS-RTK的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。
　　3、RTK在公路工程中的应用
　　3.1控制测量
　　用GPS建立控制网，最精密的方法当属静态测量。对大型建筑物，如特大桥、隧道、互通式立交等进行控制，宜用静态测量。而一般道路工程的控制测量，则可采用RTK动态测量。这种方法在测量过程中能实时获得定位精度。当达到要求的点位精度，即可停止观测，大大提高了作业效率。由于点与点之间不要求通视，使得测量更简便易行。在道路的设计路线上做控制测量时。如果选择合适的数据链方案，RTK技术就可在长边静态测量中效果明显，当边长超过20km时，流动站观测15-30mim后，就会发现解开始趋向稳定。如果连续10min内3维坐标分量的最大变动不会超过5μmD，且最后5min内的互差小于2μmD时，用户可以根据具体的实际需要，决定是否要继续测量。
　　3.2线路勘测
　　在公路选线过程中，我们往往要按着勘测设计规范本着尽量利用旧路路基这样一个原则，如何准确设计好道路中线使其符合设计要求，可以利用GPSRTK技术，用车载GPSRTK接受机做流动站，沿原路中线按一定间隔采集数据，选择另一已知点为参考站，遇到重要地物，准确定位，最后将数据传入计算机，利用Autocad软件可以方便在计算机上选线。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。并得到中桩坐标及坐标文件。采用实时GPS测量，只需将中桩点坐标或坐标文件输入到GPS电子手簿中,系统软件就会自动定出放样点的点位。由于每个点测量都是独立完成的，不会产生累计误差，各点放样精度趋于一致。
　　3.3道路的中线及纵、横断面放样
　　放样时，只要先输入各主控点桩号，然后输入起终点的方位角、直线段距离、缓和曲线长度、圆曲线半径R，这样就可以很轻松放样了，而且一切工作均由GPS电子手簿来完成。这种方法简单实用，比起传统的极坐标法要快得多。如果需要在各直线段和曲线段间加桩，只需输入加桩点的桩号就行了，剩下工作由GPS来完成。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，然后把横断面设计数据输入到电子手簿中，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。同时软件可以帮助你自动与地面线衔接进行“戴帽”工作，并利用“断面法”进行土方量计算。通过绘图软件，可绘出沿线的纵断面和各点的横断面图来。因为所用数据都是测绘地形图时采集而来的，不需要到现场进行纵、横断面测量，大大减少了外业工作。
　　3.4影响RTK成果精度的因素
　　一般来说，影响RTK成果精度的因素主要是GPS观测共有误差源，除此之外，还有受基线解算精度、基准站点位精度、坐标系转换精度的影响，但是在RTK作业中，基线解算精度可以达到10cm+1μmD；基准站点位精度平均在3cm之内；坐标系转换精度，对于10km基线亦在3cm以内，动态作业由于测距偏心，天线高误差等一般也在3cm以内，至于正常高拟合与内插精度取决于联测点数目与分布、拟合模型等，一般在5～10cm内是能够做到的。总的来说,，RTK的精度为厘米级，一般的道路工程应用是足够的。
　　4工程测量应用实例
　　4．1工程概况
　　某三级公路，全线30多公里的山岭重丘地区，其设计线路大致为东西走向，途经一条小河、丛林及长约20km的旧路。这个工程的中线放样测量，由于通视条件较差，采用南方$80双频GPS接收机来进行和索佳s610全站仪进行测设。控制网布置见图1所示。
　　表1部分RTK与全站仪同桩号坐标误差比较
　　
　　4.2测量结果的精度评估
　　RTK放样结果的精度，除受基准站点位精度影响外，还受模糊度解算误差、坐标系统转换误差、GPS天线对中误差等的影响，因而在上述工程的实际放样工作中，流动台在放样施测的同时，随时对沿线的。RTK测量的点位精度可达厘米级，与传统测量方法相比各点位之间不存在误差累积，满足高等级公路放样测量的精度要求。为了提高精度，最好选5个以上的点利用最小二乘法求解转换参数。为了校验转换参数的精度和正确性，还可以选用几个点不参与计算，而带入公式起校验作用，经过校验满足要求的转换参数认为是可靠的。已知控制点建立投影的局部归化参数时，尽量使用同一网平差的控制点或同一等级内的同一个三角形的点作为起算点。
　　结束语
　　结语
　　RTK技术以实时获得观测结果，大大提高作业效率。RTK技术应用于道路放样测量，其定位精度较高，完全能够满足规范要求，在施测过程中，能实时检验质量控制指标，因而能实时提供经检验的成果资料，提高工作效率，在困难地区尤其是采用常规全站仪放测极不方便且难以保证精度的地区，使用该法是非常有利的。
　　参考文献
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