浅谈RTK和全站仪联合在高速公路测量中的应用.doc

1、1浅谈 RTK 和全站仪联合在高速公路测量中的应用摘要:随着近几年 GPS 测量技术发展很快，从常规实时动态差分 GPS已经发展到载波相位实时的动态差分（RTK） ，它是 GPS 测量技术发展的一个新突破，在测绘、交通、能源、城市建设等领域有着广阔的应用前景。 关键词：RTK；优缺点；实际运用 中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号： 引言:随着测绘科学技术的发展和测绘新仪器、新设备的出现，传统测量方法已逐步被不断涌现的新技术、新方法所取代。RTK 和全站仪结合实施测量为目前较好的一种模式。 1、RTK 与全站仪优缺点对比 1.1RTK 测量模式 1.1.1RTK 简介 RT

2、K（Real Time Kinematic） ，实时动态测量。RTK 定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在 RTK 作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。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。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态。RTK 技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。 21.1.2RTK 优点 1）作业半径与精度：RTK 作业半径大且精度高。如采用电台模式（一般在 24 公里范围内） 、GPRS

3、/CDMA 通讯模式（一般在 415 公里范围内） ，还有近两年发展迅猛的网络 RTK（COR S 系统）模式和 VRS（虚拟参考站）技术，其作业半径可在 50 公里左右。不管选择哪种 RTK 模式，只要在其有效的范围内，并达到解算要求，一般情况下平面和高程精度均可控制在 5 厘米以内，并且测量点的精度均匀，不存在误差的累积。 由于目前网络 RTK（COR S 系统）模式和 VRS（虚拟参考站）技术的普及率还较低，在高速公路测量中主要还是以电台模式和 GPRS /CDMA 通讯模式为主。 2）作业效率及人员：RTK 工作配置人员少。在一般的地形地势下， 高质量的 RTK 设站一次即可测量完 5

4、km 半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，仅需一人操作，在一般的电磁波环境下效率高几秒钟即得一点坐标，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了野外作业效率。 3）作业时间和地形限制：RTK 可实施全天候作业且基本不受地形限制。RTK 测量不要求基准站、移动站间光学通视，只要求满足“电磁波通视”和对天基本通视，因此，和传统测量相比，RTK 技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区，只要满足 RTK 的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。 4）测量系统：RTK 测量自动

5、化、集成化程度高， 数据处理能力强3且数据输入、存储、处理、转换和输出能力强。RTK 可进行多种测量内、外业工作。移动站利用软件控制系统， 无需人工干预便可自动实现多种测绘功能， 减少了辅助测量工作和人为误差， 保证了作业精度，并能方便快捷地与计算机、其它测量仪器通信。 1.1.3RTK 缺点 1)信号影响：在某些偏远的山区，地形条件复杂，当采用电台模式作业，受地势高低影响，其作业有效半径大大减少，当采用 GPRS /CDMA通讯模式作业时，作业半径增大不少，但是由于 GPRS/CDMA 通讯信号覆盖率问题，在不确定的地方可能就出现信号丢失的情况，大大影响作业效率。 2）基准站位置：对于 RT

6、K 基准站位置选取具有相对严格的要求，应选在地势较高（或楼顶） ，周围视野开阔，无高大建筑物或高山阻挡；100 米内无大的电磁波辐射源或高压输电线；GPS 天线平面 15仰角以上无大片障碍物阻挡卫星信号。 3）精度影响：由于 RTK 流动站是属于单机作业，受人为因素影响较小，只有在作业开始前会检查控制点，在后续的作业中当流动站处在一面遮挡或附近有水面、建筑物的多路径干扰或有高压线的影响等，这些误差源必给 RTK 观测成果带来不同程度的影响，严重有可能出现粗差或照成卫星失锁。作业员在碰到上述情况时，为了追求作业效率往往忽略精度问题，而大多精度出现误差时，作业员野外在观测时也是极难发现的，这就造成

7、了数据质量的隐患。 1.2 全站仪测量模式 41.2.1 全站仪简介 全站仪即全站型电子速测仪（Electronic Total Station） 。是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距） 、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。 1.2.2 全站仪优点 从实际运用来看，全站仪相对于 RTK 而言最大的优势就在于它不受地理环境影响。全站仪采用的是光学通视，也就是说需要观测的目标和全站仪之间的连线上只要没有任何遮挡物，都可以实施作业。在 RTK 需要对天通视的条件不满足，或是误差源给 RTK 观测成果带粗差或照成卫星失锁的情况下，全站仪作业方式就可以发挥它的

8、优势。目前在居民地、隧道、信号盲区等地，全站仪作业方式还具有主导地位。 1.2.3 全站仪缺点 1）使用条件：须要有可见光，而且光线不能太弱，因为全站仪虽然可以自动测量坐标、高程和距离、角度，但是，它也是必须要人眼主动照准目标的，没有光线或者光线太弱，人眼就很难发现观测目标。这就造成了作业员在临近傍晚时，由于光线问题几个关键点未测量，第二天又需要赶回此处，重新对点测量。影响了作业效率。 2）作业半径：全站仪属于短距离测量，一般最长测距也就是 1.5 公里左右，再远的话人眼难以发现观测目标，而且返回信号太弱会导致测不出数据，如果需要观测的点距离已知点比较远，那么就要需要多次搬站来完成测量工作。

9、3）测量精度：一般的测量工作全站仪都不可能一次架站完成测量工5作，因此需要搬站，搬站之前要把下个设站点测量出来，然后搬站，这时候测量误差就出现了。因为每个点测量的都不可能是绝对正确的，都存在一定的误差，在测量上叫误差传播理论，搬站的次数越多，误差累积就越大，如果不进行平差的话，到最后一点的精度就已经很差，这是全站仪无法避免的，但是在平常测量工作中每点都进行平差显然是不可能的，一般只对二级导线以上的点才进行平差。 2、RTK 和全站仪测量模式实际运用 2.1 测区概况 我单位承担了某高速公路定测的测量任务，主线全长约 41 公里。该测区位于重丘陵地区，地形条件复杂，测区内部主要为山体，山上以荒草

10、和灌木为主，植被相当茂盛，公路沿线村庄较多。 综合测区以上情况，通过认真讨论、试验和分析，决定对于接收卫星信号较好的山坡和平坦地区采用 RTK 测量；其余地区采用全站仪测量；全站仪所需的控制点采用 RTK 进行测定。 2.2 主要任务 1）初测控制点成果复测 为方便后期的施工需要以及测量精度的保证，主要针对初测阶段布设的平高控制点进行普查，按公路勘测规范要求在路线定测放线前对初测阶段设置的控制点进行了复测，在原有控制的基础上进行了增补和联测。 2）地形图补测和工点图测绘 1：2000 带状地形图修补测 6经过施工图设计阶段对路线线位的细化和调整，局部路段 1：2000带状地形图不能满足设计调线

11、需要的情况下，及时进行地形图补测，或局部路段变化较大的，及时进行修测。 1：500 工点图测绘 按照规范要求，对桥梁区域、隧道进出口、特长隧道斜井竖井、洞身工作面、互通式立交等路线重要构造物进行 1：500 大比例地形图测绘。外业测绘视现场地形条件采用全站仪或 RTK 施测，内业使用南方 CASS5.1测图系统生成三维数字化地形图，供设计使用。 3）线路纵横断面测量 先确定出横断面形式（填、挖、半填半挖） ，然后把横断面设计数据输入到电子手簿中（如边坡坡度、路肩宽度、路幅宽度、超高、加宽、设计高） ，生成一个施工测设放样点文件，储存起来，并随时可以到现场放样测设。因为所用数据都是测绘带状图时采

12、集而来的，不需要到现场进行纵、横断面测量，大大减少了外业工作。必要时也可用动态 GPS 到现场检测复核，这与传统方法相比，既经济又实用，前景又广阔。 3、结束语 总之，随着科学技术的迅猛发展，知识更新的速度更加快捷，道路测量手段、设备也在不断地更新换代，GPS 系统的产生和 GPS 技术的形成使测量达到了很高的精度，其精度可达 cm 级甚至 mm 级。这不但加快了工程勘察设计进度、解决了勘察工期短的问题，而且提高了经济效益和社会效益，使得工程建设能够如期、顺利、保质保量完成。 参考文献 71.杨兆祥：GPS-RTK 技术在公路测量中的应用前景探讨 ， 林业科技情报 ，2010 年第 4 期 2.周红兵、杨彦飞、蔡墉：GPS-RTK 在公路测量中的应用及影响因素分析 ， 山西建筑 ，2008 年第 27 期