ＲＴＫ－ＧＰＳ在線路工程測(cè)量中的應(yīng)用

1、在線路工程測(cè)量中的應(yīng)用 目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc26161 0 引言（1） HYPERLINK l _Toc7264 1 GPS與RTK技術(shù)（4） HYPERLINK l _Toc23439 1.1 GPS概況（ PAGEREF _Toc18876 1） HYPERLINK l _Toc26872 1.2 GPS測(cè)量特點(diǎn)（ PAGEREF _Toc18876 1） HYPERLINK l _Toc20301 1.3RTK技術(shù)（ PAGEREF _Toc402 5） HYPERLINK l _Toc25164 2 線路工程測(cè)量（ PAGEREF _Toc

2、402 5） HYPERLINK l _Toc16966 2.1 線路測(cè)量的內(nèi)容（ PAGEREF _Toc8930 5） HYPERLINK l _Toc22183 2.2線路測(cè)量的任務(wù)（ PAGEREF _Toc8194 6） HYPERLINK l _Toc16138 2.3線路測(cè)量的基本特點(diǎn)（ PAGEREF _Toc8194 6） HYPERLINK l _Toc3580 3 利用RTK-GPS進(jìn)行線路測(cè)量（ PAGEREF _Toc11946 8） HYPERLINK l _Toc24256 3.1收集測(cè)區(qū)的控制點(diǎn)集料（ PAGEREF _Toc11946 8） HYPERLINK

3、 l _Toc29144 3.2求定區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)（ PAGEREF _Toc11946 8） HYPERLINK l _Toc11735 3.3參考站的選定和建立（ PAGEREF _Toc11946 8） HYPERLINK l _Toc18866 3.4工程項(xiàng)目?jī)?nèi)業(yè)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)置（ PAGEREF _Toc20362 9） HYPERLINK l _Toc14218 3.5野外作業(yè)（ PAGEREF _Toc20362 9） HYPERLINK l _Toc22263 3.6數(shù)據(jù)處理成圖（10） HYPERLINK l _Toc30278 4技術(shù)精度分析（ PAGEREF _Toc1356

4、8 12） HYPERLINK l _Toc13893 4.1 點(diǎn)放樣的精度分析（ PAGEREF _Toc13568 12） HYPERLINK l _Toc6254 4.2 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)（ PAGEREF _Toc32164 14） HYPERLINK l _Toc22452 4.3 技術(shù)的缺點(diǎn)（ PAGEREF _Toc32164 14） HYPERLINK l _Toc17427 5 結(jié)論與建議（ PAGEREF _Toc16193 15） HYPERLINK l _Toc11799 參 考 文 獻(xiàn)（ PAGEREF _Toc32019 16） HYPERLINK l _Toc9501

5、ABSTRACT（16）第 頁 (共 16 頁)在線路工程測(cè)量中的應(yīng)用0 引言全站儀在線路工程應(yīng)用中具有自動(dòng)化、數(shù)字化、可編程等強(qiáng)大的工程，目前線路地面測(cè)量的外業(yè)工作與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理幾乎都可在全站儀中完成。隨著差分GPS技術(shù)的發(fā)展，高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS定位技術(shù)在線路測(cè)量中的應(yīng)用受到了極大的關(guān)注，GPS測(cè)量以其定位精度高、觀測(cè)速度快、小巧靈活價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)深受廣大測(cè)量工作者的青睞，GPS定位技術(shù)的不斷完善，使測(cè)繪定位技術(shù)發(fā)生了革命性的變革，為測(cè)繪工作提供了新的技術(shù)手段和方法。同時(shí)GPS-RTK技術(shù)發(fā)展，使常規(guī)的測(cè)角、測(cè)距、測(cè)水準(zhǔn)為主體的地面定位技術(shù)，正在逐步被以一次行確定三維坐標(biāo)的高速度、高效率、

6、高精度的GPS-RTK技術(shù)所代替。1 GPS與RTK技術(shù)1.1 GPS概況GPS系統(tǒng)是由24顆高度為兩萬公里的衛(wèi)星組成，它們以6個(gè)不同的運(yùn)行軌道運(yùn)行，可提供全球范圍從地面到9000公里高空之間任一載體的高精度的三維位置、三維速度和精確的時(shí)間信息。安裝在車輛上的車載單元只要能收到來自三顆衛(wèi)星的定位信號(hào)，就可定出該輛車的經(jīng)、緯度位置和時(shí)間信息。GPS的整個(gè)系統(tǒng)由空間部分、地面控制部分和用戶部分所組成。（1）空間部分 GPS的空間部分是由24顆GPS工作衛(wèi)星所組成.這些GPS工作衛(wèi)星共同組成了GPS衛(wèi)星星座，其中21顆為可用于導(dǎo)航的衛(wèi)星，3顆為活動(dòng)的備用衛(wèi)星。這24顆衛(wèi)星分布在6個(gè)相互夾角為60的軌

7、道上繞地球運(yùn)行。衛(wèi)星的運(yùn)行周期約為12恒星時(shí),即一天繞地球兩周。每顆GPS工作衛(wèi)星都發(fā)出用于導(dǎo)航定位的信號(hào)。GPS用戶正是利用這些信號(hào)來進(jìn)行工作的。（2）控制部分 GPS的控制部分由分布在全球的由若干個(gè)跟蹤站所組成的監(jiān)控系統(tǒng)所構(gòu)成，根據(jù)其作用的不同，這些跟蹤站又被分為主控站、監(jiān)控站和注入站。主控站有一個(gè)，位于美國克羅拉多（Colorado）的法爾孔（Falcon）空軍基地，它的作用是根據(jù)各監(jiān)控站對(duì)GPS的觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去；同時(shí)，它還對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令，當(dāng)工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時(shí)，調(diào)度備用衛(wèi)星，替代失效的工作衛(wèi)星工作；另外

8、，主控站也具有監(jiān)控站的功能。（3） 監(jiān)控站與注入站 監(jiān)控站有五個(gè)，除了主控站外，其它四個(gè)分別位于夏威夷（Hawaii）、阿松森群島（Ascencion）、迭哥伽西亞（Diego Garcia）、卡瓦加蘭（Kwajalein），監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號(hào)，監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的工作狀態(tài)；注入站有三個(gè)，它們分別位于阿松森群島（Ascencion）、迭哥伽西亞（Diego Garcia）、卡瓦加蘭（Kwajalein），注入站的作用是將主控站計(jì)算出的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘的改正數(shù)等注入到衛(wèi)星中去。 （4）用戶部分 GPS的用戶部分由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備如計(jì)算機(jī)氣象儀器等所組成。它的作用是接收GP

9、S衛(wèi)星所發(fā)出的信號(hào)，利用這些信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位等工作。 以上這三個(gè)部分共同組成了一個(gè)完整的GPS系統(tǒng)。1.2 GPS測(cè)量特點(diǎn) GPS系統(tǒng)是目前在導(dǎo)航定位領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的系統(tǒng)，它以高精度、全天候、高效率、多功能、易操作等特點(diǎn)著稱，比其他導(dǎo)航定位系統(tǒng)具有更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。用戶連續(xù)提供動(dòng)態(tài)目標(biāo)的三維位置、三維速度及時(shí)間信息。GPS測(cè)量主要特點(diǎn)如下：（1）功能多、用途廣 GPS系統(tǒng)不僅可以用于測(cè)量、導(dǎo)航，還可以用于測(cè)速、測(cè)時(shí)。測(cè)速的精度可達(dá)0.1m/s，測(cè)時(shí)的速度可達(dá)幾十毫微妙。其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。（2）定位精度高 大量的實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用表明，用載波相位觀測(cè)量進(jìn)行靜態(tài)相對(duì)定位，在小于50km的基線上，相對(duì)定位

10、精度可達(dá)110-6210-6，而在100500km的基線上可達(dá)10-610-7。隨著觀測(cè)技術(shù)與數(shù)據(jù)處理方法的改善，可望在大于1000km的距離上，相對(duì)定位精度達(dá)到或優(yōu)于10-8。在即時(shí)動(dòng)態(tài)定位（RTK）和實(shí)時(shí)差分定位（RTD）方面，定位精度可達(dá)到厘米級(jí)和分米級(jí)，能滿足各種工程測(cè)量的要求。隨著GPS定位技術(shù)及數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展，其精度還將進(jìn)一步提高。表1.1 GPS實(shí)時(shí)定位、測(cè)速與測(cè)時(shí)精度采用的測(cè)距碼P碼C/A碼L1L2單點(diǎn)定位（m）5101015差分定位（m）1350.02測(cè)速（m/s）0.10.3測(cè)時(shí)（ns）100500實(shí)時(shí)定位 利用全球定位系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航，即可實(shí)時(shí)確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維位置和速度

11、，可實(shí)時(shí)保障運(yùn)動(dòng)載體沿預(yù)定航線運(yùn)行，亦可選擇最佳路線。特別是對(duì)軍事上動(dòng)態(tài)目標(biāo)的導(dǎo)航，具有十分重要的意義。（4）觀測(cè)時(shí)間短 目前，利用經(jīng)典的靜態(tài)相對(duì)定位模式，觀測(cè)20Km以內(nèi)的基線所需觀測(cè)時(shí)間，對(duì)于單頻接收機(jī)在1h左右，對(duì)于雙頻接收機(jī)僅需1520min。采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位模式，流動(dòng)站初始化觀測(cè)15min后，并可隨時(shí)定位，每站觀測(cè)僅需幾秒鐘。利用GPS技術(shù)建立控制網(wǎng)，可縮短觀測(cè)時(shí)間，提高作業(yè)效益。（5）觀測(cè)站之間無需通視 經(jīng)典測(cè)量技術(shù)需要保持良好的通視條件，又要保障測(cè)量控制網(wǎng)的良好圖形結(jié)構(gòu)。而GPS測(cè)量只要求測(cè)站15以上的空間視野開闊，與衛(wèi)星保持通視即可，并不需要觀測(cè)站之間相互通視，因而不再需要建造

12、覘標(biāo)。這一優(yōu)點(diǎn)即可大大減少測(cè)量工作的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間（一般造標(biāo)費(fèi)用約占總經(jīng)費(fèi)的30%50%）。同時(shí)，也使選點(diǎn)工作變得非常靈活，完全可以根據(jù)工作的需要來確定點(diǎn)位，可通視也使電位的選擇變得更靈活，可省去經(jīng)典測(cè)量中的傳算點(diǎn)、過渡點(diǎn)的測(cè)量工作。不過也應(yīng)指出，GPS測(cè)量雖然不要求觀測(cè)站之間相互通視，但為了方便用常規(guī)方法聯(lián)測(cè)的需要，在布設(shè)GPS點(diǎn)時(shí)，應(yīng)該保證至少一個(gè)方向通視。（6）操作簡(jiǎn)便 GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度很高。對(duì)于“智能型”接收機(jī)，在觀測(cè)中測(cè)量員的主要任務(wù)只是安裝并開關(guān)儀器、量取天線高、采集環(huán)境的氣象數(shù)據(jù)、監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其他工作，如衛(wèi)星的捕獲、跟蹤觀測(cè)和記錄等均由儀器自動(dòng)完成。結(jié)束觀測(cè)時(shí)，僅需關(guān)

13、閉電源，收好接機(jī)，便完成野外數(shù)據(jù)采集任務(wù)。如果在一個(gè)測(cè)站上需要作較長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)觀測(cè)，還可實(shí)行無人值守的數(shù)據(jù)采集，通過網(wǎng)絡(luò)或其他通訊方式，將所采集的觀測(cè)數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理中心，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集與處理。GPS用戶接收機(jī)一般重量較輕、體積較小。例如，Ashtech單頻接收機(jī)LOCUS最大重量.4Kg，是天線、主機(jī)、電源組合在一起的一體機(jī)，自化程度較高，野外測(cè)量時(shí)僅“一鍵”開關(guān)，攜帶和搬運(yùn)都很方便。（7）可提供全球統(tǒng)一的三維地心坐標(biāo) 經(jīng)典大地測(cè)量將平面和高程采用不同方法分別施測(cè)。GPS測(cè)量中，在精確測(cè)定觀測(cè)站平面位置的同時(shí)，可以精確測(cè)量觀測(cè)站的大地高程。GPS測(cè)量的這一特點(diǎn)，不僅為研究大地水平面

14、的形狀和確定地面點(diǎn)的高程開辟了新途徑，同時(shí)也為其在航空物探、航空攝影測(cè)量及精密導(dǎo)航中的應(yīng)用，提供了重要的高程數(shù)據(jù)。GPS定位是在全球統(tǒng)一的WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)中計(jì)算的，因此全球不同點(diǎn)的測(cè)量成果是相互關(guān)聯(lián)的。（8）全球全天候作業(yè)GPS衛(wèi)星較多，且分布均勻，保證了全球地面被連續(xù)覆蓋，使得在地球上任何地點(diǎn)、任何時(shí)候進(jìn)行項(xiàng)觀測(cè)工作，通常情況下，除雷雨天氣不宜觀測(cè)，一般不受天氣狀況的影響。因此，GPS定位技術(shù)的發(fā)展是對(duì)經(jīng)典測(cè)量技術(shù)的一次重大突破。一方面，它使經(jīng)典的測(cè)量理論與方法產(chǎn)生了深刻的變革；另一方面，也進(jìn)一步加強(qiáng)了測(cè)量學(xué)與其他學(xué)科之間的相互滲透，從而促進(jìn)了測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展。1.3RTK技術(shù) R

15、TK技術(shù)是建立在即時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站的載波相位基礎(chǔ)上的。它能實(shí)時(shí)提供觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并達(dá)到厘米級(jí)的高精度。通過RTK技術(shù)能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。 高精度的GPS測(cè)量必須采用載波相位觀測(cè)值，RTKHYPERLINK /view/344671.htm定位技術(shù)就是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)精度。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)

16、站。流動(dòng)站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果，歷時(shí)不到一秒鐘。流動(dòng)站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；可在固定點(diǎn)上先進(jìn)行初始化后再進(jìn)入動(dòng)態(tài)作業(yè)，也可在動(dòng)態(tài)條件下直接開機(jī)，并在動(dòng)態(tài)環(huán)境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知數(shù)解固定后，即可進(jìn)行每個(gè)歷元的實(shí)時(shí)處理，只要能保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動(dòng)站可隨時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果。RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，RTK定位時(shí)要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測(cè)數(shù)據(jù)（偽距觀測(cè)值，相位觀測(cè)值）及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站接收機(jī)，數(shù)據(jù)量比較大，一般

17、都要求9600的HYPERLINK /view/119333.htm波特率，這在無線電上不難實(shí)現(xiàn)。 2 線路工程測(cè)量2.1 線路測(cè)量的內(nèi)容 線路工程是指長(zhǎng)寬比很大的工程，包括鐵路、公路、供水明渠、輸電線路、各種用途的管道工程等。這些工程的主體一般是在地表，但也有在地下的，還有的在空中，如地鐵、地下管道、架空索道和架空輸電線路等。用發(fā)展的眼光看，地下工程會(huì)越來越多。在線路工程遇到障礙物時(shí)，要采取不同的工程手段來解決，如遇山打隧道，過江河峽谷架橋梁等。 線路測(cè)量：是指鐵路、公路、管道、輸電線路、水渠、河道等線狀工程在勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工建造和運(yùn)營(yíng)管理三個(gè)階段中所進(jìn)行的測(cè)量工作的總稱。線路測(cè)量的目的是確定

18、線路的空間位置。2.2線路測(cè)量的任務(wù) 在勘測(cè)設(shè)計(jì)階段：為線路工程的各設(shè)計(jì)階段提供充分、詳細(xì)的地形資料。(地形圖和斷面圖) 在施工建造階段：是在施工開始之前和整個(gè)施工過程中，配合施工的進(jìn)度，將線路中線及其構(gòu)筑物按設(shè)計(jì)文件要求的位置、形狀和規(guī)格，正確地放樣于地面。 在運(yùn)營(yíng)管理階段：檢查、監(jiān)測(cè)線路的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，并為線路上各種構(gòu)筑物維修、養(yǎng)護(hù)、改建、擴(kuò)建提供資料。 (1)收集規(guī)劃設(shè)計(jì)區(qū)域各種比例尺地形圖、平面圖和斷面圖資料，收集沿線水文、地質(zhì)以及控制點(diǎn)等有關(guān)資料。(2)根據(jù)工程要求，利用已有地形圖，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘察，在中小比例尺圖上確定規(guī)劃路線走向，編制比較方案等初步設(shè)計(jì)。(3)根據(jù)設(shè)計(jì)方案在實(shí)地標(biāo)出線路的

19、基本定向，沿著基本走向進(jìn)行控制測(cè)量，包括平面控制測(cè)量和高程控制測(cè)量。(4)結(jié)合線路工程的需要，沿著基本定向測(cè)繪帶狀地形圖或平面圖，在指定地點(diǎn)測(cè)繪工點(diǎn)地形圖。測(cè)圖比例尺根據(jù)不同工程的實(shí)際要求選定。 (5)根據(jù)定線設(shè)計(jì)把線路中心線上的各類點(diǎn)位測(cè)設(shè)到實(shí)地，稱為中線測(cè)量。中線測(cè)量包括線路起止點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、曲線主點(diǎn)和線路中心里程樁、加樁等。(6)根據(jù)工程需要測(cè)繪線路斷面圖和橫斷面圖。比例尺則依據(jù)工程的實(shí)際要求確定。(7)根據(jù)線路工程的詳細(xì)設(shè)計(jì)進(jìn)行施工測(cè)量。工程竣工后，對(duì)照工程實(shí)體測(cè)繪竣工平面圖和斷面圖。2.3線路測(cè)量的基本特點(diǎn)(1)全線性測(cè)量工作貫穿于整個(gè)線路工程建設(shè)的各個(gè)階段。以公路工程為例，測(cè)量工作開

20、始于工程之初，深入于施工的具體點(diǎn)位，公路工程建設(shè)過程中時(shí)時(shí)處處離不開測(cè)量技術(shù)工作。(2)階段性這種階段性既是測(cè)量技術(shù)本身的特點(diǎn)，也是線路設(shè)計(jì)過程的需要。體現(xiàn)了階段性，反映了實(shí)地勘察、平面設(shè)計(jì)、豎向設(shè)計(jì)與初測(cè)、定測(cè)、放樣各階段的對(duì)應(yīng)關(guān)系。階段性有測(cè)量工作反復(fù)進(jìn)行的含義。(3)漸近性線路工程從規(guī)劃設(shè)計(jì)到施工、竣工經(jīng)歷了一個(gè)從粗到精的過程。線路工程的完美設(shè)計(jì)是逐步實(shí)現(xiàn)的。完美設(shè)計(jì)需要勘測(cè)與設(shè)計(jì)的完美結(jié)合，設(shè)計(jì)技術(shù)人員懂測(cè)量，測(cè)量技術(shù)人員懂設(shè)計(jì)，完美結(jié)合在線路工程建設(shè)的過程中實(shí)現(xiàn)。 2.4 線路測(cè)量的基本過程(1)規(guī)劃選線階段 規(guī)劃選線階段是線路工程的開始階段，一般內(nèi)容包括圖上選線、實(shí)地勘察和方案論證

21、。 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 圖上選線 根據(jù)建設(shè)單位提出的工程建設(shè)基本思路，選用合適比例尺的地形圖（1：50001：50000），在圖上比較、選取線路方案?，F(xiàn)實(shí)性好的地形圖是規(guī)劃選線的重要圖件，為線路工程初步設(shè)計(jì)提供地形信息，可以依此測(cè)算線路長(zhǎng)度、橋梁和涵洞數(shù)量、隧道長(zhǎng)度等項(xiàng)目，估算選線方案的建設(shè)投資費(fèi)用等。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 實(shí)地勘察 根據(jù)圖上選線的多種方案，進(jìn)行野外實(shí)地視察、踏勘、調(diào)查，進(jìn)一步掌握線路沿途的實(shí)際情況，收集沿線的實(shí)際資料。特別注意以下信息：有關(guān)的控制點(diǎn)；沿途的工程地質(zhì)情況；規(guī)劃線路所經(jīng)過的新建筑物及交叉位置；有關(guān)土、石建筑材

22、料的來源。地形圖的現(xiàn)勢(shì)性往往跟不上經(jīng)濟(jì)建設(shè)的速度，地形圖與實(shí)際地形可能存在差異。因此，實(shí)地勘察獲得的實(shí)際資料是圖上選線的重要補(bǔ)充資料。 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 方案論證根據(jù)圖上選線和實(shí)地勘察的全部資料，結(jié)合建設(shè)單位的意見進(jìn)行方案論證，經(jīng)比較后確定規(guī)劃線路方案。(2)線路工程的勘測(cè)階段 線路工程的勘測(cè)階段通常分為初測(cè)和定測(cè)階段。 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 初測(cè)階段 在確定的規(guī)劃線路上進(jìn)行勘測(cè)、設(shè)計(jì)工作。主要技術(shù)工作有：控制測(cè)量和帶狀地形圖的測(cè)繪，為線路工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)提供完整的控制基準(zhǔn)及詳細(xì)的地形信息。進(jìn)行圖上定線設(shè)計(jì)，在帶狀地形圖上確定線路中線

23、直線段及其交點(diǎn)位置，標(biāo)明直線段連接曲線的有關(guān)參數(shù)。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 定測(cè)階段 定測(cè)階段主要的技術(shù)工作內(nèi)容是，將定線設(shè)計(jì)的公路中線（直線段及曲線）測(cè)設(shè)于實(shí)地；進(jìn)行線路的縱、橫斷面測(cè)量，線路豎曲線設(shè)計(jì)等。 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 線路工程的施工放樣階段 根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙及有關(guān)資料，在實(shí)地放樣線路工程的邊樁、邊坡及其它的有關(guān)點(diǎn)位，指導(dǎo)施工，保證線路工程建設(shè)的順利進(jìn)行。 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 工程竣工運(yùn)營(yíng)階段的監(jiān)測(cè) 線路工程竣工后，對(duì)已竣工的工程，要進(jìn)行竣工驗(yàn)收，測(cè)繪竣工平面圖和斷面圖，為工程運(yùn)營(yíng)作準(zhǔn)備。在運(yùn)營(yíng)階段，還要

24、監(jiān)測(cè)工程的運(yùn)營(yíng)狀況，評(píng)價(jià)工程的安全性。3 利用RTK-GPS進(jìn)行線路測(cè)量3.1收集測(cè)區(qū)的控制點(diǎn)集料 首先收集測(cè)區(qū)的控制點(diǎn)資料，包括控制點(diǎn)坐標(biāo)、等級(jí)中央子午線、坐標(biāo)系，是常規(guī)控制網(wǎng)還是GPS控制網(wǎng)，控制點(diǎn)的地形和環(huán)境是否適合作為動(dòng)態(tài)GPS的參考站。3.2求定區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù) GPS-RTK測(cè)量實(shí)在WGS-84坐標(biāo)系中進(jìn)行的，而電力線路測(cè)量定位實(shí)在當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)或我國北京54或西安80坐標(biāo)上進(jìn)行的，這之間存在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題。GPS靜態(tài)測(cè)量中，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是在事后處理時(shí)進(jìn)行的。而是用于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的。要求給出當(dāng)?shù)氐淖鴺?biāo)，這使得坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作顯得更重要。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的必要條件是：至少個(gè)以上的大地點(diǎn)分別有84地心坐標(biāo)和北京54坐

25、標(biāo)或西安80坐標(biāo)，利用轉(zhuǎn)換模型解求轉(zhuǎn)換參數(shù)。此參數(shù)控制線路一般為30Km左右，一套轉(zhuǎn)換參數(shù)控制一段線路，以轉(zhuǎn)角為分段點(diǎn)。3.3參考站的選定和建立（1）參考站應(yīng)有正確的已知坐標(biāo)。（2）參考站應(yīng)選在地勢(shì)較高，天空較為開闊，周圍無高度角超過的障礙有利于衛(wèi)星信號(hào)的接受和數(shù)據(jù)鏈發(fā)射的位置。（3）為防止數(shù)據(jù)鏈丟失以及多路徑效應(yīng)的影響，周圍無GPS信號(hào)反射物（大面積水域，大型建筑物），無高壓電線、電視臺(tái)、無線電發(fā)射站、微波站等干擾源。 (4)參考站應(yīng)選在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)，不以破壞的位置。參考站選定后，可以采用GPS布網(wǎng)的方法測(cè)定，在滿足精度要求的情況下也可以將基站設(shè)在原控制點(diǎn)上，用GPS流動(dòng)站將坐標(biāo)轉(zhuǎn)過去。3.4工

26、程項(xiàng)目?jī)?nèi)業(yè)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)置(1)當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系的橢圓參數(shù)，長(zhǎng)半軸和扁率倒數(shù)；(2)中央子午線；(3)測(cè)區(qū)坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。3.5野外作業(yè) 將基準(zhǔn)站GPS接收機(jī)安置在參考點(diǎn)上，打開接收機(jī)，輸入精確的北京54坐標(biāo)和天線高度，基準(zhǔn)站GPS接收機(jī)通過轉(zhuǎn)換參數(shù)將北京54坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為WGS84坐標(biāo)，同時(shí)連續(xù)接收所有可視的GPS衛(wèi)星信號(hào)，并通過數(shù)據(jù)發(fā)射電臺(tái)將其測(cè)站坐標(biāo)、觀測(cè)值衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機(jī)工作狀態(tài)發(fā)送出去。流動(dòng)站接收機(jī)在跟蹤GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)接受來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理后獲得流動(dòng)站的三維WGS84坐標(biāo)，最后再通過與基準(zhǔn)站相同的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)將WGS84轉(zhuǎn)為北京坐標(biāo)。接收機(jī)還將實(shí)時(shí)位置與設(shè)計(jì)值比較，指導(dǎo)放樣

27、到正確位置。RTK在線路測(cè)量中的實(shí)施。(1)定線測(cè)量 定線測(cè)量就是精確測(cè)定線路中心線的起點(diǎn)，轉(zhuǎn)角點(diǎn)和終點(diǎn)間各線段（即在兩點(diǎn)之間寫出一系列的直線樁）的工作。由于采用GPS定線不需要點(diǎn)與點(diǎn)之間通視，而且RTK能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前的位置，所以實(shí)施過程中非常容易控制線路的走向及其構(gòu)建物的關(guān)系。 設(shè)J、J為線路的兩轉(zhuǎn)角樁，欲在J2、J3直接定出一系列直線樁Z1、Z2，測(cè)設(shè)的方法是：在J、J之間架設(shè)基準(zhǔn)站，用移動(dòng)站分別測(cè)出轉(zhuǎn)角點(diǎn)J、J點(diǎn)的坐標(biāo)（如果轉(zhuǎn)角點(diǎn)的坐標(biāo)已知，則不必測(cè)量，可直接調(diào)用）。在獲取轉(zhuǎn)角點(diǎn)的坐標(biāo)信息后，將J、J坐標(biāo)信息設(shè)為直線的兩點(diǎn)，然后以該直線作為參考線，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，在電子手簿中輸入測(cè)設(shè)直

28、線樁的間隔后，即會(huì)生成包含個(gè)支線樁點(diǎn)坐標(biāo)的折射文件。根據(jù)折射文件中直線樁的坐標(biāo)，RTK實(shí)時(shí)導(dǎo)航指示，就可測(cè)射出直線樁Z、(2) 斷面測(cè)量 測(cè)出沿線路中心線及兩邊線方向或線路垂直方向的地形起伏特征變化點(diǎn)的高度和距離，稱為斷面測(cè)量；沿線路中心線施測(cè)各點(diǎn)地形變化狀態(tài)，稱為縱斷面測(cè)量；沿線路中心的垂直方向施測(cè)各點(diǎn)地形變化狀態(tài)，稱為橫斷面測(cè)量。輸電線路的斷面測(cè)量中，主要測(cè)定地物、地貌特征點(diǎn)的里程和高程，對(duì)高程精度要求不很高，而且主要測(cè)定各特征點(diǎn)與輸電線路導(dǎo)線間的相對(duì)距離，因此，可以用RTK快速測(cè)定斷面。 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 有可直接利用數(shù)據(jù)采集功能，采集特征點(diǎn)的坐標(biāo)，然后在內(nèi)

29、業(yè)數(shù)據(jù)處理中，輸出斷面圖。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 可以利用RTK數(shù)據(jù)處理軟件中斷面測(cè)量功能模塊進(jìn)行斷面測(cè)量。不同品牌的RTK在性能及使用上有所不同，功能大同小異。在進(jìn)行斷面測(cè)量時(shí)，一般在文件設(shè)置中調(diào)入斷面所依附的線路和縱斷面設(shè)計(jì)文件和斷面所依附的線路文件，在縱斷面文件名中調(diào)入設(shè)計(jì)的斷面文件，文件名設(shè)置完畢后進(jìn)入斷面測(cè)量界面。斷面測(cè)量界面的狀態(tài)顯示與線路放樣顯示方式相同。移動(dòng)儀器，若當(dāng)前點(diǎn)的偏離距在設(shè)計(jì)的偏離閥值范圍內(nèi)時(shí)，可以根據(jù)線路的起伏進(jìn)行縱斷面數(shù)據(jù)采集工作。采集完畢后，用戶可以根據(jù)自己的需求把數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。采集的數(shù)據(jù)如表3.1表3.1 南陽某公路中線的一段數(shù)據(jù)

30、00100000000410548.4483689867.822133.92400200000000 410565.517 3689848.578 133.83600300000000 410621.838 3689765.389 131.73900400000000 410617.300 3689687.438 128.082005 00000000410629.815 3689586.976128.790006 00000000 410599.815 3689513.834 127.533007 00000000 410543.131 3689440.301 126.997008 0000

31、0000410436.211 3689302.019 126.87100900000000 410319.262 3689221.255 126.603001000000000410196.0273689073.105125.751001100000000410231.254,3689181.028128.7823.6數(shù)據(jù)處理成圖成圖結(jié)果見圖3.1;圖3.2圖3.1橫斷面圖圖3.2縱斷面圖4技術(shù)精度分析4.1 點(diǎn)放樣的精度分析 在線路工程中特別是公路鐵路等的測(cè)量中有中樁放樣的工作，下邊我們以點(diǎn)放樣為代表對(duì)RTK技術(shù)精度進(jìn)行分析。點(diǎn)放樣設(shè)計(jì)坐標(biāo)見表4.1表4.1全站儀實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)號(hào)XY120785

32、5.346300511.6432207859.553300520.7153207863.760300529.7874207867.967300538.8595207872.174300547.9306207876.381300557.0027207880.588300566.0748207884.796300575.1469207889.003300584.21810207893.210300593.290 放樣完畢后，為了HYPERLINK /class_free/121_1.shtml 檢驗(yàn)用RTK放樣點(diǎn)的精度。我們制定如下方案：用萊卡TC405對(duì)放樣點(diǎn)進(jìn)行精確測(cè)量（由于測(cè)量的目的是檢驗(yàn)R

33、TK的點(diǎn)放樣精度，所以依然使用RTK所用來校正的基準(zhǔn)點(diǎn)作為控制點(diǎn)進(jìn)行定向，這樣可以減少誤差的疊加，并將全站儀的測(cè)量誤差忽略不計(jì)，即將全站儀的測(cè)量結(jié)果看作真值，與點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)值進(jìn)行比較）。點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)值用X，Y表示，全站儀實(shí)際測(cè)量值用X，Y表示，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表4.2。表4.2 全站儀實(shí)測(cè)值與GPS檢驗(yàn)值比較點(diǎn)號(hào)X(m)Y(m)X(m)Y(m) X(cm) Y(cm)點(diǎn)位誤差(cm)1207855.346300511.643207855.332300511.6731.4-33.32207859.553300520.715207859.561300520.693-0.82.22.33207863.76

34、0300529.787207863.742300529.8161.8-2.93.44207867.967300538.859207867.948300538.8851.9-2.63.25207872.174300547.930207872.184300547.940-1-11.46207876.381300557.002207876.379300557.0060.2-0.40.47207880.588300566.074207880.603300566.067-1.50.71.78207884.796300575.146207884.785300575.1561.1-11.59207889.0

35、03300584.218207889.018300584.218-1.501.510207893.210300593.290207893.195300593.3121.5-2.22.7 以全站儀所測(cè)定的坐標(biāo)值為真值，那么2種方法所測(cè)得的坐標(biāo)的差值即可認(rèn)為是RTK測(cè)量的誤差。根據(jù)工程測(cè)量規(guī)范點(diǎn)位誤差5cm,可得如下結(jié)論。 (1) RTK測(cè)量結(jié)果與全站儀測(cè)量結(jié)果互差均在厘米級(jí)，其中互差最大為3.4cm ,最小為0.4cm。 (2) 若以全站儀測(cè)定的點(diǎn)位坐標(biāo)為準(zhǔn)，RTK放樣點(diǎn)點(diǎn)位誤差均在5 c m以內(nèi)，RTK放樣點(diǎn)點(diǎn)位相對(duì)于全站儀測(cè)定點(diǎn)位誤差按公式計(jì)算，結(jié)果為2.3cm。 (3) HYPERLINK

36、 /class_free/115_1.shtml 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明:若以全站儀測(cè)量結(jié)果為準(zhǔn)，可以認(rèn)為RTK測(cè)量結(jié)果的點(diǎn)位精度達(dá)到厘米級(jí)，需要指出的是各點(diǎn)位之間不存在誤差累計(jì)，克服了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的弊端，完全能滿足點(diǎn)的測(cè)設(shè)精度要求。 (4) 但本次 HYPERLINK /class_free/121_1.shtml 檢驗(yàn)的結(jié)果是在全站儀測(cè)量誤差忽略不計(jì)的情況下進(jìn)行對(duì)比分析的，如果考慮到全站儀的誤差，放樣點(diǎn)有可能出現(xiàn)誤差大于5cm的情況，對(duì)于這樣的點(diǎn)誤差，誤差的原因可能是RTK系統(tǒng)自身的誤差，也可能是測(cè)量 HYPERLINK /class_free/153_1.shtml 環(huán)境對(duì)RTK的影響產(chǎn)生的誤差，

37、或許也是我們自身操作的不正確造成的，但最有可能的原因就是放樣時(shí)存在測(cè)量環(huán)境影響中的“多路徑誤差”或“信號(hào)干擾誤差”。 對(duì)于上述誤差超限的點(diǎn)，我們可以根據(jù)誤差的原因，采取措施來消除或減小誤差，如：改變基準(zhǔn)站的位置，選擇地形開闊的地點(diǎn)，遠(yuǎn)離無線電發(fā)射源、雷達(dá)裝置、高壓電線等，或采用有削弱多路徑誤差的各種技術(shù)的天線等。對(duì)于誤差較大RTK又難以削弱其誤差的點(diǎn)我們可以采用其他的測(cè)設(shè)方法，如用經(jīng)緯儀和 HYPERLINK /class_free/148_1.shtml 電子測(cè)距儀利用導(dǎo)線點(diǎn)對(duì)RTK放樣的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得出點(diǎn)的精確位置，再制作模板，標(biāo)出點(diǎn)的正確位置。4.2 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 作業(yè)效率高在一般的地形地

38、勢(shì)下,高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測(cè)完5km半徑的測(cè)區(qū),大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的搬站次數(shù),僅需一人操作,每個(gè)放樣點(diǎn)只需要停留1 2s,就可以完成作業(yè)。在公路路線測(cè)量中,每小組(34人)每天可完成中線測(cè)量68km,在中線放樣的同時(shí)完成中樁抄平工作。若用其進(jìn)行地形測(cè)量,每小組每天可以完成0.81.5km2的地形圖測(cè)繪,其精度和效率是常規(guī)測(cè)量所無法比擬的。全天候作業(yè)RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿足光學(xué)通視,只需要滿足/電磁波通視和對(duì)空通視的要求0,因此和傳統(tǒng)測(cè)量相比,RTK技術(shù)作業(yè)受限因素少,幾乎可以全天候作業(yè)。RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高RTK可勝任各種測(cè)繪外業(yè)。流動(dòng)站配備高效手持

39、操作手簿,內(nèi)置專業(yè)軟件可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能,減少人為誤差,保證了作業(yè)精度。4.3 技術(shù)的缺點(diǎn)RTK技術(shù)的缺點(diǎn)雖然GPS技術(shù)有著常規(guī)儀器所不能比擬的優(yōu)點(diǎn),但經(jīng)過多年的工程實(shí)踐證明,GPSRTK技術(shù)存在以下幾方面不足。受衛(wèi)星狀況限制GPS系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案是在1973年完成的,受當(dāng)時(shí)的技術(shù)限制,總體設(shè)計(jì)方案自身存在很多不足。隨著時(shí)間的推移和用戶要求的日益提高,GPS衛(wèi)星的空間組成和衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度都不能滿足當(dāng)前的需要,當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)位置對(duì)美國是最佳的時(shí)候,世界上有些國家在某一確定的時(shí)間段仍然不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋。例如在中、低緯度地區(qū)每天總有兩次盲區(qū),每次2030min,盲區(qū)時(shí)衛(wèi)星幾何圖形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低,R

40、TK測(cè)量很難得到固定解。同時(shí)由于信號(hào)強(qiáng)度較弱,在對(duì)空遮擋比較嚴(yán)重的地方GPS無法正常應(yīng)用。受電離層影響白天中午,受電離層干擾大,共用衛(wèi)星數(shù)少,因而初始化時(shí)間長(zhǎng)甚至不能初始化,也就無法進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),每天中午1213點(diǎn),RTK測(cè)量很難得到固定解。受數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)傳輸距離影響數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)信號(hào)在傳輸過程中易受外界環(huán)境影響,如高大山體、建筑物和各種高頻信號(hào)源的干擾,在傳輸過程中衰減嚴(yán)重,嚴(yán)重影響外業(yè)精度和作業(yè)半徑。另外,當(dāng)RTK作業(yè)半徑超過一定距離時(shí),測(cè)量結(jié)果誤差超限,所以RTK的實(shí)際作業(yè)有效半徑比其標(biāo)稱半徑要小,工程實(shí)踐和專門研究都證明了這一點(diǎn)。受對(duì)空通視環(huán)境影響在山區(qū)、林區(qū)、城鎮(zhèn)密樓區(qū)等地

41、作業(yè)時(shí),GPS衛(wèi)星信號(hào)被阻擋機(jī)會(huì)較多,信號(hào)強(qiáng)度低,衛(wèi)星空間結(jié)構(gòu)差,容易造成失鎖,重新初始化困難甚至無法完成初始化,影響正常作業(yè)受高程異常問題影響RTK作業(yè)模式要求高程的轉(zhuǎn)換必須精確,但我國現(xiàn)有的高程異常分布圖在有些地區(qū),尤其是山區(qū),存在較大誤差,在有些地區(qū)還是空白,這就使得將GPS大地高程轉(zhuǎn)換至海拔高程的工作變得比較困難,精度也不均勻,影響RTK的高程測(cè)量精度。不能達(dá)到100%的可靠度RTK確定整周模糊度的可靠性為95%99%,在穩(wěn)定性方面不及全站儀,這是由于RTK較容易受衛(wèi)星狀況、天氣狀況、數(shù)據(jù)鏈傳輸狀況影響的緣故。5 結(jié)論與建議 雖然RTK有很多的缺點(diǎn),但經(jīng)大量的工程實(shí)踐證明,其優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于缺點(diǎn),況且有些優(yōu)點(diǎn)是常規(guī)測(cè)量方法所不能比擬的,因而RTK測(cè)量技術(shù)才風(fēng)靡全國,在測(cè)量界引發(fā)了一場(chǎng)技術(shù)革命。針對(duì)RTK技術(shù)的缺點(diǎn),通過這幾年的工程實(shí)踐,我們摸索出下面幾條優(yōu)化施測(cè)方法,以在目前的GPS技術(shù)水平下彌補(bǔ)RTK技術(shù)的不足,提高作業(yè)效率。研究表明，為了保證地物點(diǎn)的測(cè)量精度，我們應(yīng)該在選點(diǎn)時(shí)要采取以下措施:(1)點(diǎn)位應(yīng)設(shè)在易于安裝接收機(jī)設(shè)備、視野開闊、視場(chǎng)內(nèi)周圍障礙物高度角應(yīng)小于15(如可以選在最高 HYPERLINK /class_free/149_1.shtml 建筑物的頂樓)。(2)點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源(如