浅谈GPSRTK技术在工程测量中的应用杨康

浅谈GPSRTK技术在工程测量中的应用杨康

郑州大地测绘技术有限公司河南省郑州市450000

摘要:RTK测量技术除具有GPS测量的优点外,同时具有观测时间短,能实现坐标实时解算的优点,因此可以提高生产效率。文章在概述RTK技术的基础上,探讨了RTK技术在工程测量中的应用。

关键词:GPS;RTK;工程测量;应用

GPS测量技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS技术,RTK定位技术是它的一个新的突破。是GPS测量技术与数据传输技术的结合。

1.GPSRTK技术的工作原理

GPSRTK技术作为GPS测量发展路程中的里程碑,主要包含GPS接收机、软件系统和数据传输系统三个部分组成。这项技术的工作原理是,在多于两台GPS接收机的条件下,至少一台为基准站,一台为流动站,开展同时工作,充分利用载波相位差分技术对于两个测站的载波相位观测量进行实时处理。GPSRTK技术的技术基础是实时动态定位技术的载波相位观测值,对于指定坐标系中的三维定位结果进行实时提供,并且实现到厘米级别的精确程度。将基准站接收机固定在一个点上,利用基准站系统进行原始卫星数据的采集,并且通过串行接口进行无线电的发射,在发射之后,利用发射电台广播原始数据。与此同时,利用流动电台进行基准站GPS原始数据信息的接收,然后电台通过串口将所收到的基准站原始信息传送到流动站接收机。在GPSRTK的作业模式下,基准站主要通过数据链的形式,实现观测值和观测站坐标信息到流动站的传递。流动站主要承担两项任务,一方面是利用数据链进行来自基准站数据的接收,另一方面是对GPS的观测数据进行实时采集,并且在系统内部实现组成差分观测值的实时处理。与此同时,厘米级别的定位结果也需要给出,整个过程历时不超过一秒钟。

2.GPS-RTK测量的技术特点

(1)在工程测量过程中使用GPSRTK测量技术可以更为直观透明,并且可以实时监测动态数据,还可以将动态数据做成三维实时动态放样,这样就可以提高测量精度。(2)测量时间短,在具备良好的测量环境时,可以在短时间内准确地计算出三维坐标。(3)全天候作业。由于GPS-RTK测量技术在测量时只要能接收到4颗卫星信号,那么就可以全天候的持续工作,不会耽误测量数据的传输。(4)简单的操作、较高的自动化、提高了工作效率。GPS-RTK测量已经开始向着智能化的方向发展,并且观测人员只需调整天线,接通电源之后就可以进行观测。(5)无论地理位置如何复杂,都不会影响测量技术的实施。各基站之间都是相互独立的,都可以单独传输数据,不会受到外界因素的影响。

3.RTK技术在工程测量中应用

3.1控制测量

工程控制网是工程建设、管理和维护的基础,其网型和精度要求与工程项目的性质、规模密切相关。一般地,四等以下工程控制网覆盖面积小,点位密度大、精度要求高。采用RTK定位的方法建立工程控制网,具有点位选择限制少,作业时间短,成果精度高,工程费用低等优点。采用传统的三角锁、导线方案,多数需要分段实施。RTK技术可以替代全站仪进行图根导线测量,所测范围内在不通视的条件下测定无累积误差的图根点,使测图所需图根点的数量在满足要求时,可多可少,机动灵活;而且流动点至参考点的距离可以很长(最好不要超过10km)。由此可见,RTK技术可用于常规的控制测量,它将对传统逐级布网的理念予以更新。

3.2碎部与放样测量

RTK技术不仅适用于数字地形图数据的采集,还可用于建筑物的界址点、施工平面位置

的放样。传统的平板仪测图和全站仪测图都需要先布设图根控制点,且点与点之间还要求通视,完成测量工作至少需3人以上,但是采用RTK技术测图,只要事先将该测区的转换参数输入其中,外业测量时,先将系统初始化,只需在一个已知控制点上短短几秒钟进行点位校正,然后就可以进行其它的数据采集了,此工作只需一人就可完成,大大节约了劳动力提高了作业效率。但受地域、气象、时间等诸多条件的限制,在碎部测量中,对RTK测量要求的条件也比较高,所以在对碎部点的测量时,测量方法应选择合理、适当。对于信号遮挡比较大、电磁干扰大和多路径效应显著的地方,对于地域比较空旷的地方应采用RTK测量,应采用常规测量的方法,或者采用RTK结合全战仪测量碎部点的方法,这样也可以大大减少劳动时间,提高工作效率。总之,在测量工作,应扬长避短,做到事半功倍。

采用RTK技术进行施工放样,只需将测量的相关参数先输入手簿中,在进行点位放样时,只要调出事先输入的点位坐标,根据手簿屏幕中提示,行进至该点即可。放样点的点位坐标或其它参数也可在放样时现场输入。

3.3变形监测

变形观测测量显得尤为重要,它可以通过对构建筑物地基的沉降、位移以及倾斜等形式来反映建筑物的变化状况,对于大型的工程如大桥、河坝、高层建筑等,从而对后期的安全和处理提供了依据。RTK技术在这一领域也有着一定的应用,相对于传统的测量而言,由于RTK测量不需要点与点之间通视,这样就大大节约了工作量和时间,从而提高了工作的效率。如果按常规的变形观测方法进行测量,如果用RTK测量变形标志点的平面位置,会投入大量的人力进行外业的数据采集,可以以较少的成本换取大的回报。

4.测量影响因素及措施分析

①卫星限制。卫星受数目、建筑楼体等方面的影响,导致作业时间受其负面影响;②天气气候影响。中午时间,电离层的干扰较为明显,对应卫星数目降低,导致初始化时间过长,一般需要避开中午段时间;③数据链传输中受障碍物的干扰影响较大,信号衰减问题较为严重,

对测量半径、测量精度影响较高;④精度、稳定性影响。RTK受限制的状况较多,测量稳定性不如全站仪高,为此,进行相关仪器的合理选型,布设较多的控制点可充分提高质量控制效果。

5.总结

RTK可在诸多测量领域广泛应用,由于RTK的应用还受一定条件的限制,尤其是在高楼密集的地方,RTK测量往往十分困难,仍然得依赖常规的测量手段。可承担大部分常规测量仪器完成的工作,并能提高测量精度和作业效率。同时,由GPS的测量原理所决定,进行RTK测量作业,必须在合适的条件下才能保证精度。如卫星分布、信号遮挡、电磁信号干扰、气象条件等,RTK测量受诸多条件制约。

到目前为止,RTK技术仍不是很完善,还需要一个向前发展的历程。希望在不久的将来,我们在使用RTK时,不再受诸多条件的限制,从而更好地为社会服务。

参考文献

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