GPS—RTK在公路工程中的应用

辽宁科技学院（论文）姓名：周涛学号：0911109230系部：资源与建筑工程学院专业：测绘工程班级：测绘BG092论文名称：GPS—RTK在公路测量中的应用辽宁科技学院教务处制GPS—RTK在公路测量中的应用摘要随着交通事业的发展，公路建设工程日益增多，由于线路长、构造物多，以及测量、施工要求质量高、时间紧，传统的测量方法已不能满足新的要求，为此，迫切需要高精度、快速度、低费用、不受地形通视等条件限制、布设灵活的控制测量方法，GPS系统在这方面充分显示了它的优越性，因此在公路建设中得到广泛的应用。基于此，对GPS的特点及其在公路测量中的应用作了说明。关键词：GPS-RTK；全球定位系统；公路测量；应用ApplicationofGPS-RTKTechniquetoHighwaySurveyAbstractAbstract：Alongwiththedevelopmentoftrafficbusiness，thehighwayconstructionengineeringincreasesincreasing—ly．Becauseofroutebeinglong，constructionthingbeingmany，andthequalityofsurveyconstructionrequirementbeinghigh，thetraditionalsurveymethodcan’thasalreadysatisfiedthenewdemands，SOthenewsurveymethodisofactivedemand，whichithashighprecision，quickspeedandlayoutagile，feelowerandnottorestrictterrainintervisibility，thatisGPSsystem．ItshowswellitssuperiorityinthisaspectandSOgetsthebroad印plicationinhighwayconstruction.ThisarticlemainlyintroducesthecharactersandtheapplicationofGPS．Keywords：GPS—RTK；GPS；highwaysurvey；applicatio目录1．前言22．GPS-RTK测量优点33．RTK定位原理、方法及作业流程43．1GPS—RTK技术的工作原理3．2GPS—KTK定位的作业流程54.应用实例分析64．1工程概况64．2GPS—RTK测量方法、步骤和应用64．2．1基准站设置64.2.2坐标转换参数的确定64．2．3分项测量75.结语8参考文献81.引言在公路工程测量中，电子全站仪、水准仪等常规地面测绘仪器，配合其他测量工具(如皮尺等)进行。这种测量模式存在着作业人员和仪器设备多、野外工作量大、工作效率低、测量误差累积、现场测量成果不直观、自动化程度低等诸多缺点。这些问题在工程测区内的通视条件差时更显突出。然而GPS—RTK定位技术具有实时、快速、精度好、所需控制点少、外业工作量小、自动化程度高等优点。从而能有效地克服常规地面测量技术不能很好解决的通视等困难，并且GPS-RTK技术不仅提高工作效率而且提高过程准确性及经济效益。本文结合沈本产业大道工程测量实践，阐述了GPS—RTK技术应用于公路工程测量的原理、作业流程和技术要点。通过试验分析，总结出了具体应用中应注意的主要问题，对类似工程程具有一定的参考价值。2．GPS-RTK测量优点1)可大幅度地减少控制测鼍的工作量。在常规地面测量中。一般按“先控制．后碎部”的原则，首先逐级布设测量控制网．然后再利用控制点进行碎部测量。而GPS—RTK技术则可免除繁琐复杂的分级控制测量工作，只需在测区布设少量控制点以建立基准站即可满足需要。2)可全天候作业。在任何时间任何地点，只要能同时接收到4颗GPS卫星的信号．井满足一定的几何图形条件，即能进行正常作业。可根据要求精度来没置。实践表明：当观测条件良好时．采用性能良好的双频接收机观测2—5S即可得到厘米级的定位结果，并且测量误差不会逐点积累，能显著降低外业返上率。4)测量过程直观。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，能及时查看坐标定位精度，这是常规测量技术无法实现的。5)在地形起伏大、植被茂密的地区进行测量时．RTK技术能很好地解决测最过程中因通行、通视不便而造成的难题。6)测量人员数量显著减少。存RTK作业中，一台基准站可同时供多个流动站使用，常规情况下，每个流动站只需要1人操作测量控制器即可。3.RTK定位原理、方法及作业流程3．1GPS—RTK技术的工作原理GPS—RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。它能够实时地提供规测点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。GPS—RTK定位由基准站和流动站两部分组成。基准站一般选设在视野开阔、地势较高的高等级已知控制点上，它主要是对GPS卫星进行连续跟综观测，并通过数据链实时地将载波观测数据及基准站信息发送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理．同时给出厘米级定位结果3．2GPS—KTK定位的作业流程1)基准站的设置。根据工程需要在当地收集高等级已知控制点，并对收集到的控制点进行必要的检测，以保证起算数据准确可靠多数情况下，收集的已知控制点不便于工程直接使用。此时要在测区内布设若干控制点，联测坐标与高稗。RTK定位测量时，在选定的基准站上安置接收机，正确配置参数2)坐标系统转换。一般工程项口的建设都是在地方独立坐标系中进行，因此需要计算坐标转换参数。利用控制点(至少三个)进行RTK参数修正(必须解得七参数)，求出坐标转换参数后，利用测量控制器即可实时解算出定位点的工程独立坐标。3)流动站测量定位。坐标转换参数确定无误后，即可在测区根据工程程需要进行相芙的测量定位放样和测绘工作4应用实例分析4．1工程概况沈本产业大道全长共计62.1公里，建设标准为一级路，其中沈阳段27.7公里，本溪段全长34.4公里。沈本产业大道沈阳段起于浑南金辉街与飞云路交叉处，北接五爱隧道，经浑南新城、苏家屯区佟沟乡、姚千镇，南至本溪界。其中，起点至机场路段8.82公里为双向8车道，路面宽30米，已于去年10月建成通车;机场路至本溪界18.9公里为双向6车道，路面宽22.5米，于今年4月28日开工建设。沈阳段共建设大桥1座，中桥5座;本溪段建设大桥2座，公铁立交桥1座，中桥8座。程所处的特殊地理地形条件和工程自身的复杂性，对工程测量工作提出很高的要求，同时，项日工期要求十分紧迫，又进一步加大了测最工作的难度。4．2GPS—RTK测量方法、步骤和应用4．2．1基准站设置GPS-RTK定位要求基准站接收机实时地把观测数据及已知数据通过无线电信号传输给流动站接收机，基准站和流动站观测数据质量、无线电信号传播质量对GPS-RTK定位结果影响很大,在设置基准站时基准站与流动站之间距离不能太大,基准站应设置在上空开阔、没有强电磁干扰、多路径误差影响小控制点上.架设好基准站和天线,打开接收机进行点校正工作.GPS-RTK测量数据为WGS-84坐标,通常采用国家坐标系或地方独立坐标系需要进行坐标系之间转换.在有已知转换参数情况下直接输入当前坐标系统与WGS-84坐标系统转换参数建立坐标转换关系.在不知道转换参数情况下采用点校正方式建立坐标转换方式.4.2.2坐标转换参数的确定由于本项目所在区域地理环境的特殊性，采用常规测量方法很难在短时间内完成如此大工作量的测量工作，因此必须应用先进的GPS—RTK技术。使用的仪器为Trimble5700型GPS接收机，转换参数的确定有两种方法：1)利用RTK设备中测量控制器在现场进行测算．首先从平面控制点中选择至少三个点(三个点均要有高程)，将其准确的当地坐标输入控制器中，然后在现场进行逐点定位测量，观测时间不少于5min，当三个点测量完成后，既可利用测量控制器中的自带软件计算出坐标转换参数。通过实践证明这种方法在现场花费时间较多，并不实用。2)利用步骤l中得到的各个控制点的大地经纬度和测算的当地坐标。在内业中计算得到坐标转换参数，直接将参数输入测量控制器。实践证明，这种方法算得的参数准确、花费时间较少。得到参数后，在现场对控制点进行检核测量，每4．2．3分项测量1)普通控制测量。在收集的已知点或利用相对静态技术加密的GPS控制点上，采用RTK技术连续观测3～5min加密测设部分控制点，满足局部区域使用全站仪进行分项_L程测量的需要。2)定线放样。预先在测量控制器巾输入线路中线的曲线要素，即可自动生成线路图。在整个放线过程中，控制器实时示测点里程和偏移距，从而指导线路放线工作。3)地形测绘。利用RTK进行沿线及各工点局部地形测绘，因为一台基准站可以同时供多个流动站使用，困此外业测量中可以分若干小组同时开展工作。能显著提高测图效率。采用这种技术可独立地完成绝大部分的地形测绘工作．当测点位于高山密林且地势特别低洼处时，GPS信号严重受阻．则可采用RTK与全站仪相结合的方法测绘局部地形．即利用RTK技术测设必要的图根点，再设全站仪进行碎部测量。实践证明：RTK技术与常规地面技术的合理组合是解决复杂条件下地形测绘的一条切实可行的途径4)纵、横断面测量。公路中线确定后通过现场数据采集或地形图上数据采集方式完成纵、横测绘工作。本项目中采用RTK技术进行工程地形断面测绘，达到了灵活、高效和质优的效果。现场数据采集时根据中线桩位置、线路走向使用RTK测量方式，在现场完成纵、横断面采集和绘制。在地形图上进行数据采集时使用CASS7.0数据绘图软件,在测绘大比例尺带状地形图上，绘出路线纵断面和各桩点横断面。5)专业调查与测绘。本项目设计中要求进行桥梁、隧道、路基等各个专业的调查和测绘工作，比如改河改沟调查、涵洞调查，被交叉道路(管线)调查，线路附近重要建(构)筑物调查等，这些工作不仅要进行实地调查，还要进行必要的测绘。采用RTK作业就能真正做到需要什么测量什么，避免了常规方法作业时频繁支点和搬站的劳累，提高了工效，保证了成果质量5.结语将GPS技术应用于公路测量是对公路工程测量根本性变革和发展。实践证明，RTK技术能显著提高测量效率、缩短工期、降低成本，同时具有精度可靠、方便实用和灵活多变的突出优点。极大地降低劳动强度，大大提高工作效率及成果质量，适合地形复杂高速公路测量，传统公路测量作业方式无法比拟。它为复杂地形条件下的高等级公路工程测量开辟了一条崭新的和切实可行的技术途径。在山区复杂地形条件下进行公路测量时，应采取有效措施克服RTK技术的不足，以提高测绘成果精度和作业效率。其中GPS-RTK技术应用于道路地形测绘、公路中线测量等工作,可方便地进行数据传输处理,在公路勘察设计单位和公路施工单位均有重要广阔应用前景，总之在公路建设领域我们应加强GPS卫星定位技术特别是RTK技术应用，以促国家建设发展.。参考文献[1]李天文.GPS原理及应用[M].北京：科学出版社，2003.[2]张正禄等.工程测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2005.[3]徐绍铨，张华海，杨志强，等GPS测量原理厦应用[M]．武汉：武汉测绘科技大学出版社，2002