gps-rtk在工程测量中的应用

gps-rtk在工程测量中的应用内容摘要：

K 测量工程沿线和各工点的局部地形，一个基准站可同时为多个流动站工作，因此，可分三个小组同时展开地形测绘工作，而且大多数地形测绘仅通过这项技术就能完成。 本工程测点位于城乡结合部中，并有大量高压变电线路，因此测量时 GPS信号受到严重阻碍，因此测量中我们采用 RTK 技术与全站仪相结合的方法来进行桩位放样。 这样可以利用 RTK 技术对所需图和点进行测设，再通过全站仪测量碎部。 对局部地形进行测绘后得知，将一般的测绘技术与 RTK 技术并用，即可顺利开展地形测绘工作。 通过本章的论述我们了解了 RTK的基本原 理、系统组成及工作条件。 RTK的误差来源有很多种，知道了它们的来源，对于我们采取一定的措施保证 RTK 的测量精度，提供了理论依据。 RTK 的技术特点是 RTK优于其他测量技术的概括。 虽然 RTK的系统是 现代 测量的最新成果，但它应有不足之处。 了解了 RTK 的局限性，使我们知道了对于一些测量 RTK也是受到限制的。 RTK的作业过程是使用 RTK 的基本步骤，也是今后使用 RTK所必须进行的操作，通过对作业过程的叙述，使我们初步掌握了 RTK的使用方法。 GPSRTK 测量技术的主要优点 相对于经典测量学来说， GPS 测量主要有以下特点：。 测站间相互通视一直是测量学的难题。 GPS 这一特点，使得选点更加灵活方便。 但测站上空必须开阔，以使接收 GPS卫星信号不受干扰。 一般双频 GPS 接收机基线解精度为 5mm+1ppm，而红外仪标称精度为5mm+5ppm， GPS 测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长， GPS 测量优越性愈加突出。 大量实验证明，在小于 50公里的基线上，其相对定位精度可达 1210 6，而在 100～ 500 公里的基线上可达 106～ 107。 在小于 20公里的短基线上，快速相对定位一般只需 5分钟观测时间即可。 GPS 测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。 GPS 测量的自动化程度很高。 在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。 8。 GPS 观测可在任何地点，任何时间连续地进行，一般不受天气状况的影响。 GPS测量在公路测量中的应 用公路路线一般处在一条带状走廊内。 其平面控制测量往往采用导线形式，这包括附合导线、闭合导线、结点导线等导线网形式。 对于重要构造物如大桥、特大桥、长大隧道等，也有布设成三角网、线形锁等形式。 此外， GPSRTK 作业模式可以实时动态地将测量结果显示出来。 该作业模式不仅避免了由粗差引起的返工，大大提升了 GPS 的工作效率，而且能在短时间内实时提供精确到 cm 级的测量结果，达到了工程建设中大部分地形测绘的要求，解决了三维实时动态放样及一步法快速成图等工程监测问题，无论是测量精度还是工作效率，都超过了常规性测量手段。 观测时间很短，当观测条件良好时，采用性能良好的双频接收机观测， 3— 5S 即可求得测点的三维坐标。 测量过程直观，操作方便。 采用 RTK 进行测量定位放样时，利用流动站接收机的测量控制器能直观地对测量过程进行有效控制。 在外部影响因素较大的情况下进行测量时能很好地解决因通行、通视条件不好而造成的难题。 常规测量方法的缺陷 1． 规范对附合导线长、闭合导线长及结点导线间长度等有严格规定，一般对于高等级公路均要求达到一级导线要求。 这样，导线附合或闭合长度最长不得超过 10 公里，结点导线结点间距不能超过附合导线 长度的 倍。 这种要求一般在实际作业中难以达到，往往出现超规范作业。 2． 搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统，往往国测、军测、城市控制点混杂一起，这就存在系统间的兼容性问题，如果用不兼容的起算点，势必影响测量质量。 3． 国家大地点破坏严重，影响测量作业。 由于国家基础控制点，大多为五六十年代完成，经过 30 多年，有些点由于经济建设的需要被破坏，有些点则由于人们缺乏知识遭人为破坏。 在这些地区进行路线测量作业，往往在 50 公里以上均找不到导线的联测点。 这样路线控制测量的质量得不到保证。 4． 地面通视困难往往影响常规测量的实施。 一般路线的控制点要求布设在距路线的 300米范围内。 由于通视的原因，这一条件难以满足，甚至在大范围密林、密灌及青纱帐地区，根本无法实施常规控制测量。 9 第三章 GPSRTK 在工程测量中的应用 GPS 测量用于加密国家控制点 下面以 京珠国道主干线 为例。 京珠国道主干线粤境高速公路汤塘至广州北二环段路线长约60 公里，所处地形为重丘区，路线设计为 6车道。 该段有 11 个各种系统的平面控制点，经过实地寻找，找出了 7 个，有 4个被破坏，破坏中有 2个国家 Ⅱ 等点。 在已找出的的 7个 控制点中，国家测绘局系统 Ⅰ 等点 1个， Ⅲ 等点 1个；城市测量系统点 2个；总参军控点 3个。 这些平面控制点分属不同测量系统，且等级不同。 为提高京珠国道粤境高速公路汤塘至广州北二环段测设质量，决定在国家测绘系统基础进行控制点的加密。 加密的控制点布设方案是：沿公路路线每 10km 布设一对点，该对点相距约 1km，且应通视良好。 这样，该段共设了 6对 GPS加密点，加密点的精度要达到四等控制网的要求。 该四等网采用 4台 Trimble SE400单频接收机作业。 该机的标称精度为 10mm+2PPm。 四等网的观测时间为 90min。 数据采样间隔为 15s。 基线预处理采用厂家提供的 TrimvecPlus 软件，平差计算采用武汉测绘科技大学编制的GPSADJ 软件包。 通过平差处理，该四等网最弱点位中误差为 ，平均点位中误差 ，最弱边相对中误差 1/27669，平均边长相对中误差 1/453578。 整个四等网作业仅花 4d时间。 其效率较常规测量手段至少提高 3倍。 在此基础上，我院同湖北省测绘局、湖南省第二测绘院合作，在京珠国道主干线湖南耒阳广州花都段进行了近 600km的 GPS加密国家控制点的测量。 该地区路线 跨越南岭山脉，沿线山高深、植被茂盛、地形地貌复杂、通视条件极差。 国家一、二等三角点破坏严重，测设内可供利用的三角点稀少，在路线走廊范围内仅找到 7个保存完好的国家三角点。 经过平差处理，网中最弱点点位中误差为 ，最弱边相对中误差为 1/ 万。 控制网的各项指标达到甚至超过国家四等网的技术要求。 近 600km的 GPS控制网，仅用两个外业组， 10 个作业员， 7台 GPS接收机，约 20d 的作业时间。 若采用常规测量方法在相同人手的情况下，至少需要三个月的时间才能完成。 GPS 测量用于隧道 控制测量 在京珠国道主干线粤境高速公路翁城县境内有座靠椅山双洞直线型平行隧道，初测的左、右洞起讫桩号分别为 ZK144+710～ ZK147+730， YK144+730～ YK147+740。 其洞长分别为 3020m 和 10 3010m。 根据《公路隧道勘测规程》中对隧道类别划分标准，属公路特长隧道，洞外测量在贯 通面上对贯通误差影响值限值为 177。 55mm。 靠椅山隧道地处亚热带地区，雨量充沛、荆剌丛生，沟深林密，野外作业条件十分艰苦，采用常规方法不仅费时费力，而且选点困难，砍伐工作量大。 结合靠椅山地形特征，采用 GPS测量，布设了如图 2所示的 GPS 控制网。 靠椅山隧道控制网由 14 个点组成，网中最短边长为 ，最大边长为 ，平均边长为。 采用 Wild 200 GPS 接收机进行静态观测，观测时间为 20～ 50min，采样率为 10s，共观测了 29 条基线向量。 经过平差处理，网中最弱边相对精度为 1/60106，最高相对精度达 1/137 万；最弱点位中误差为 177。 在贯通面上贯通误差左、右线分别为 177。 和 177。 通过实施 GPS 测量可看出： GPS 测量灵活、方便，能大大节省人力、物力、减少野外砍伐工作量，减少一些不必要的过渡点；具有极高的精度，它完全能达到《公路勘察规程》对隧道测量的要求；较红外仪导线测量，可提高效率 4～ 5倍。 GPSRTK 用于数字化地形测量 . GPS 用于数字化地形测量的特点。 GPS技术由于由高策低，测量范围可以很大。 可按需布设控制网 ,简化加密级别 ,省 去联测过渡点。 随着 GPS技术的日益成熟和快速发展，现今 ,生产性作业精度可达 1~Z106mm,国外可达零点几 106mm,可建立比常规测量精度更高的控制网。 ,不必建造高规标。 外业用电纽操作 ,内业用计算机处理数据 ,作业时间短 ,效率高。 ,优于常规测量的平面坐标和高程系统分离状况 ,有利于宇航科学、导弹发射等空间科学的应用。 ,可 24h观测 ,在雨、雾、雪等条件下亦可全天候作业。 GPS 技术是现代科学技术的结晶，它是卫星技术、微电子技术、计算机技术和天文观测技术等高科技尖端技术的综合产物， GPS 技术的出现与不断完善将会进一步推进地形测量技术的改进，完善和丰富地形测量方法。 11 GPSRTK 用于 高速公 路 建立布网方案 国道 310线郑汴高速连接线北连郑汴高速，向南穿越正在开发的开封 经济 技术园区，地物地貌较为复杂，部分区域和方向有遮挡，该测区内原有 BJ54坐标系的 E级控制点二个 (已知起算点 )，其中 a1 （ X=， Y=， H=）位于医药商厦门前， b1 （ X=， Y=， H=）位于大学西边的路口处，根据工程需要在市委、水利局、书店、雕塑、检察院附近加密控制点，以便于测设，我们建立控制网。 大地测量法 主要采用大地测量仪器如经 纬仪、全站仪、测距仪等。 国道 310 线郑汴高速连接线控制网采用 测边网，高程采用测距三角高程， 按照观测技术要求进行施测。 外业观测数据经数据处理并进行平差 计算。 GPS 静态测量 法 GPS 静态测量 法就是根据制定的观测方案，将三台天宝 4800GPS 接收机安置在待定点(a2,c1,c2,c3)上同时接收卫星信号，直至将所有环路观测完毕。 观测数据经平差计算得到 54北京坐标系的坐标。 大地测量法与 GPS 测量法结果比较 由于两种测量 方法 本身的测量误差和坐标转换数学模型误差以及在平差计算中观测量权配置等因素引起两种测量方法的结果存在一定的差值，由于其三维坐标差值均小于 177。 10mm ，因。