GPS――RTK在测绘工程测量中的应用

摘要:本文在介绍GPS――RTK技术原理的基础上,详细介绍了RTK(实时动态定位)技术在工程测量方面的应用特点和技术关键,分析了该技术在测绘工程测量应用中的关键影响因素,对从事相关工作的同行有着一定的参考价值和借鉴意义。

关键词:GPS RTK 测绘工程测量 应用

随着我国国民经济的快速增长,测绘工程建设迎来前所未有的发展机遇,对测绘工程测量的效率和精度也提出了更高的要求。 RTK技术因其高效率、高精度、操作简便等传统测量方法所不可比拟的技术优点,在测绘工程中的应用有着非常广阔的前景。

■一、 GPS――RTK技术原理

RTK定位技术是仪载波相位观测值为根据的实时差分GPS技术,是GPS 测量技术与数据传输技术的结合,是GPS测量技术中的一个新突破。RTK 定位系统由基准站和流动站组成,其原理是取点位精度较高的首级控制点作为首准点,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,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。经过实时计算的定位结果,便可监测基准站与流动站观测成果的质量和解算结果的收敛情况,实时地判断解算结果是否成功,从而减少冗余观测量,缩短观测时间。

■二、 RTK技术在测绘工程测量中应用

RTK定位有快速静态定位和动态定位两种测量模式,两种定位模式相结合,在测绘工程测量中的应用可以覆盖变形监测、控制测量、碎部测量、施工放样等各个领域。

2.1 建筑物变形监测

变形监测主要监测大型建筑物、构筑物的地基位移、地基沉降以及整体的倾斜等状况。监测工作的特点是被监测体的几何尺寸巨大,监测环境复杂,监测技术要求高。变形监测网具有毫米级的精度,比一般测绘工程控制网高一个数量级。大量的建筑物变形监测实践表明,如果在较长的观测时间内,分几个时段进行变形观测,变形观测的时候天线指北等措施,不超过4km长度的基线向量可达到2cm或3cm的测量精度。

2.2 建筑工程控制测量

控制测量是建筑工程建设、管理和维护的基本内容,控制网的网型和精度要求与工程项目的性质、规模显著密切相关。城市控制网因其精度高、面积大、使用频繁等特点,城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级控制导线大多位于地面,随着城市建设的飞速发展,这些控制基础点线被严重破坏,严重影响了测绘工程测量的进度。采用GPS――RTK测量技术,可以保证达到毫米级精度,且操作比传统测试方法简单方便。GPS――RTK测量技术只需在测区内或测区附近的高级控制点架设控制基准站,而通过流动站直接测量各控制点的平面坐标和高程,相对较难设基站的控制点,通过采用手簿提供的交会法等间接的方法测量而加以解决,因而大大的提高了作业效率。

2.3 碎部测量与放样

GPS――RTK技术可应用于测绘房地产的界址点、平面位置的施工放样、测绘地形图、地籍图等。传统的电子平板测图、平板仪测图,需要仔细布置图根控制点,并要求测站与测点之间能通视,完成测量工作需至少3人以上操作。如果直接用GPS――RTK技术测图的话,可以省略布设各级控制点,测图时只需背着仪器到测点上停止3秒钟并及时输入该点特征编码,依据一定数量的基准点,便可以高精度并快速的测定界址点、地物点、地形点的坐标。采用GPS――RTK技术进行放样,只需将测量相关参数如放样起点终点坐标、半径、曲线转角等输入GPS――RTK的外业控制器即可。该技术放样方法灵活,既可以按桩号放样,也可以按坐标放样,并能够随时互换。放样过程中,仪器屏幕上有指示偏移量和偏移方位的图标,非常方便前后左右移动调整到误差小于设定值。每个点位的测量都是独立的,因此不会产生累积误差,各点放样精度趋于一致。

■三、 GPS――RTK技术的影响因素与不足之处

影响数据链的稳定性均会影响作业精度,有以下几个方面:(1)基准站的选址;(2)基准站电台本身的发射性能;(3)仪器GPS信号发射、接收天线的性能;(4)设备的架设,尤其是GPS天线与电台发射、接收天线的架设;(5)环境电磁信号的干扰。基于以上影响GPS――RTK技术的因素,在RTK测量作业时一定注意:(1)基准站要具有一定的高度,且要远离各种干扰源。(2)电台的设置一定要符合标准与规范。(3)仪器出厂时,天线长度是按最小频率要求设置的,当发射频率增大时,要相应调整天线的长度,在更改电台的频率时,必要时调整发射天线。检查基准站信号发射天线与发射频率的匹配性。(4)正确调整解频器的配置。调整解频器高效保真地发射、接受定位信号,以形成基准站与流动站直接的安全信号通道。

GPS――RTK测量技术在工程测量中的应用大大提高了测量的效率,但也存在不足之处,主要有包括:(1)观测时,要求测站上空必须开阔,周围无磁场的影响,确保接收GPS卫星信号不受干扰,否则将影响到数据处理和传输;(2)在城市高楼密集区,或其它卫星接收条件不好的地方,只能通过常规方法补测;(3)高程测量时,应用GPS――RTK技术不能直接得到地面点的正常高程,需要进行高程换算。

■四、 结束语

大量应用实践证明,应用GPS――RTK测量技术改变了传统测量模式,大大降低了劳动强度,简化了数据处理过程,提高测量的效率,使得多人几天才能完成的工作在一个工作日就可以轻松完成,较常规技术有不可比拟的优越性。随着全球定位技术的不断发展以及GPS国产化率的不断提高,GPS――RTK技术在工程测量中将会有更广阔的应用前景。

参考文献:

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[2] 邬晓光,黄北新,丁锐.GPS――RTK技术在城市测绘工程中的应用[J]城市勘测

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