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GPS-RTK配合全站仪技术在公路测量中的应用
作者: 丰永平  来源: 本站原创  时间: 2011年01月05日  点击数:

  伴随着测绘科学技术的日益进步, GPS—RTK测量技术异军突起, GPS-RTK实时动态定位技术是一项以载波相位观测为基础的实时差分GPS测量技术,其测量精度可以满足常规公路测量的要求。而全站仪适用于地形碎部点的采集。因此 ,我们在公路施工中尝试利用RTK配合全站仪进行测量,以期这两种测量技术优势互补,得到事半功倍的效果 ,实践证明该方法是切实可行的 。
      一、GPS-RTK(以下简称 RTK)特点和基本原理
      1. RTK(Real Time Kinematic )实时动态测量系统,是集计算机技术、数字通讯技术、 无线电技术和GPS测量定位技术为一体的组合系统,是基于实时载波相位差分的实时动态定位技术,是 GPS测量技术发展中的一个新突破。RTK定位精度高,可以全天候作业,每个点的误差均为不累积的随机偶然误差。且外业操作简单,只需一人,属于真正的一人操作系统,其平面精度可以达1cm+1ppm,高程精度可以达到2cm+1ppm,完全可以满足公路测量的精度要求。
      RTK 又可细分为修正法和差分法修正法是将基准站的载波相位修正值发送给流动站 ,改正流动站接收到的载波相位,流动站再求解坐标,也称准 RTK;差分法是将基准站采集到的载波相位,发送给流动站,再由流动站求差解算坐标,又称真正的RTK。
  2.RTK 是根据 GPS 的相对定位概念,将一台接收机放在已知点上 (称为基准站),另一台或几台接收机放在新点上(称为移动站),同步采集相同卫星的信号。在RTK作业模式下,基准站除了采集卫星数据外,还要通过数据链将其观测值和站点坐标信息一起传送给流动站。流动站在采集卫星数据的同时,还要接收来自基准站的数据链 ,并在系统内对采集和接收的两组数据,进行实时载波相位差分的处理,得出定位结果。并将这些观测值进行差分,从而削弱和消除轨道误差、钟差、大气误差等影响,将实时定位精度大大提高。并能进行实时处理,提供厘米级定位结果。
    二、GPS-RTK 与全站仪在公路测量中的应用比较
      1.测量环境:全站仪测量是通过测取两点之间的平距及方位角,从而确定点位。因此,要求两点之间必须通视,并且视线良好。遇到视线遮挡,须采用支点等形式来传递点位坐标及测放中桩。在雾雨天气时,地表蒸汽较大,直接影响测量的精度与进度。GPS—RTK技术在测量时,由于是单点作业,因此受环境及人为因素影响较小,可以在雾雨天等恶劣天气下进行全天侯工作。但当视空受阻时,例如在树木、建筑较多处,两者测量都会较为困难,精度及效率降低。
      2.测量速度、效率:全站仪在测量和放样时,是由测站指挥前点移动棱镜到相应的位置去,需要几次反复才能将点位定下来。测量过程中搬站、清除障碍物等工作会浪费很多时间。另外,测量时须大家配合作业,配合的熟练程度也会影响作业的速度。GPS作业对区域内的站点之间不要求通视,流动站与基准站之间的联系是建立在无线电波基础上,对流动站来讲,仪器会引导你去相应位置,如不合适,可自由调整,无须交流,从而提高作业速度。因此,从某种意义上说,流动站越多,作业越快。
      3.测量精度:全站仪测量时,由于受干扰因此较多,因此常采取一些铺助方法,如利用支点放样,这样测量出的点位精度会比正常放出的点位精度低。当遇到长直线时常需要搬站,而搬站的误差会累积到点位中误差,从而影响整体测量精度。GPS—RTK测量时,其点位精度是实时显示的,所测量和放样的点位精度大致相同,不存在累积误差,因此可以保证点位精度的均匀性。
      三、公路测量中GPS—RTK 技术虽然在上述领域优于全站仪,但在下列情况下却有一定局限性
      1. 控制测量:一些带有隐蔽性和遮挡地区却无法使用GPS技术。如在进行公路地下工程、隧道控制测量中地面首级网可以采用GPS技术,在地下施工控制方案中却无法采用。在森林处布设控制网,如果道路较窄而道路两旁的树木茂盛,GPS信号就会被遮挡而呈现断断续续,很难解算出符合精度要求的基线向量。建立居民区或工业区的控制网,采用GPS技术远没有应用全站仪方便。
      2.碎部测量与放样:采用 RTK功能GPS接收机、或在局部差分系统下的碎部测量,可直接测定碎部特征。但如果测图区域为城建区,建筑物高大或民房密集。就会遮挡GPS信号,使得观测值产生周跳,破坏了整周计数的连续性,需要重新确定初始化求未知数。这样,影响观测工作的效率和成图精度,甚至会发生错误。如果在该区域施工放样,GPS卫星信号会被经常性地遮挡,以致放样工作断断续续。
      3.高程测量:应用GPS定位技术不能直接测到地面点的正常高程,而只测到大地高程。如要确定地面点的正常高程,还必须要知道地面点的高程异常,这就限制了GPS技术在高程测量方面的作为。
      四、结束语
      总之,GPS—RTK测量系统与全站仪相比,虽各有优劣,但GPS作业有着极高的精度。不受环境和距离限制,非常适合于地形条件困难地区。它不受人为因素的影响,整个作业过程由微电子技术、计算机技术控制,自动记录、自动数据预处理、自动平差计算,可实时地得出所在位置的空间三维坐标。这种技术非常适合公路路线、桥、隧勘察。它可以直接进行实地实时放样、中桩测量、点位测量等。因此,RTK比全站仪在公路实地施工中更具优势。
      GPS—RTK与全站仪两种测量技术相结合,比传统方法更具优越性,其不仅测量速度快、自动化程度较高,而且可减少人为的干预,在很大程度上避免人为误差,使精度得到提高,完全满足公路施工的要求,进而大大提高工作效率 ,节省了工程费用,创造出更好的经济效益。因此,RTK与全站仪结合技术在公路工程的各个领域里将会有更为广阔的发展前景 。



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