基于rtk技術(shù)在巖土工程測量中的研究

1、<p>　　基于RTK技術(shù)在巖土工程測量中的研究</p><p>　　摘要:文章以RTK技術(shù)在巖土工程測量中的應(yīng)用為研究對象，從RTK技術(shù)在巖土工程放樣測量、地形測量及控制測量三個方面進(jìn)行簡要的分析，希望對同行有一定的借鑒意義。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:RTK技術(shù)；巖土工程測量；控制測量；地形測量 </p><p>　　中圖分類號：F407.1 文獻(xiàn)

2、標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p>　　GPS起始于1958年美國軍方的一個項目，1964年投入使用。自問世以來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于陸?？崭鱾€領(lǐng)域的定位、導(dǎo)航和測量，文章主要對巖土工程測量方面進(jìn)行簡要分析。隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用已遍及各種測量領(lǐng)域，特別是GPS實時動態(tài)差分RTK技術(shù)的迅速發(fā)展和完善在常規(guī)測量領(lǐng)域里得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 </p><p&g

3、t;　　一、巖土工程測量的誤差源及局限性 </p><p>　　1、GPS誤差源。GPS測量中出現(xiàn)的各種誤差按其來源大致分為三類:①與衛(wèi)星有關(guān)的誤差:主要包括衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘的誤差、地球自轉(zhuǎn)的影響和相對論效應(yīng)的影響等；②信號傳播誤差:主要為電離層影響、對流層影響、多路徑效應(yīng)的影響等；③觀測設(shè)備和接收設(shè)備即儀器誤差的影響也很大。通?？赏ㄟ^采用適當(dāng)?shù)姆椒p弱或消除上述誤差的影響。 </p><

4、p>　　2、RTK的誤差源:①基準(zhǔn)站點位精度的影響；②模糊度解算誤差；③動態(tài)基線解算誤差；④坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換誤差；⑤天線對中等人為產(chǎn)生的誤差。其中②、③項的解算，程序已被編入主機，其誤差已得到了控制，坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換誤差在于如何解算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。因此，外業(yè)過程中特別注意氣泡居中等操作要求，以減少偶然誤差，消除人為誤差，提高精度。 </p><p>　　3、局限性:①在樹木茂密及城市高樓地區(qū)，GPS信號受到遮擋，無法

5、作業(yè)；②數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)馨l(fā)射功率及地形障礙物阻擋影響，致使RTK作用距離有限，一般丘陵地區(qū)，城區(qū)為5km；③數(shù)據(jù)鏈容易受到干擾，距房屋、樹木較近處信號接收較難。在稍有樹木遮擋的地方需幾十分鐘才能測定坐標(biāo)。 </p><p>　　二、RTK技術(shù)在巖土工程測量工作中的應(yīng)用 </p><p>　　1、用于工程放樣測量 </p><p>　　一般作業(yè)方法是:首先確定控制點及其坐標(biāo)系

6、、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解方法。把放樣點的坐標(biāo)或線及樁號成批地存入掌上電腦RTK手簿中。選擇地勢高、無干擾、寬闊的已知點架設(shè)基準(zhǔn)站，設(shè)置好基準(zhǔn)站，使接收機至少能收到5顆以上衛(wèi)星，數(shù)據(jù)鏈發(fā)射正常，測量人員設(shè)置好流動站，在快速初始化完成后可以開始作業(yè)。從RTK手簿中讀取當(dāng)前測量點距放樣點或線的縱橫坐標(biāo)差Dx、Dy、S以及方位，并以圖形方式顯示出來，同時顯示測量的點位精度水平，當(dāng)精度水平達(dá)到期望值時可結(jié)束該點的放樣，操作起來比較直觀、方便。采用RT

7、K放樣，單人就可以作業(yè)，工作效率很高。同時，作業(yè)時不必布測常規(guī)導(dǎo)線，節(jié)省了大量人力，在道路條件差的地方相當(dāng)方便。如在某廠區(qū)道路放樁，該地區(qū)灌木、小葉樹密度高，如用全站儀放樁，必須花費大量人力去砍樹開路以便通視，且需布置導(dǎo)線，采用RTK方法能夠省去這些工作，常規(guī)方法需要10天的工作，使用該方法約2天即可完成。高程測量方面，GPS測量的高程誤差與常規(guī)水準(zhǔn)不同。它主要取決于擬合面與大地水準(zhǔn)面的符合程度。實踐已證明GPS進(jìn)行高程控制測量的可行性

8、。為提高精度，可采用適當(dāng)控制流動站與基準(zhǔn)站的距離，以及選擇合適的高程擬合方法，在</p><p>　　2、RTK技術(shù)用于定位測量 </p><p>　　RTK技術(shù)定位有動態(tài)定位和快速靜態(tài)定位兩種測量模式。兩種定位模式相結(jié)合，在公路工程中的應(yīng)用中可以覆蓋公路勘測、施工放樣、監(jiān)理和GIS前端數(shù)據(jù)采集。 </p><p>　?。?)動態(tài)定位測量前需在一個控制點上靜態(tài)觀測數(shù)

9、分鐘以進(jìn)行初始化工作，之后流動站就可以按預(yù)定采樣間隔自動進(jìn)行觀測，并連同基準(zhǔn)站同步觀測數(shù)據(jù)，實時確定采樣點的空間位置。目前，其定位精度可以達(dá)到厘米級。動態(tài)定位模式在公路勘測階段有著廣闊的應(yīng)用前景，可以完成地形圖測繪、中樁測量、橫斷面測量、縱斷面地面線測量等工作。測量2～4s，精度就可以達(dá)到±(1～3)cm，且整個測量過程不需通視，有著常規(guī)測量儀器不可比擬的優(yōu)點。 </p><p>　?。?)快速靜態(tài)定位

10、模式要求GPS接收機在每一流動站上，靜止地進(jìn)行觀測。在觀測過程中，同時接收基準(zhǔn)站和衛(wèi)星的同步觀測數(shù)據(jù)，實時解算整周未知數(shù)和用戶站的三維坐標(biāo)，如果解算結(jié)果的變化趨于穩(wěn)定，且其精度已滿足設(shè)計要求，便可以結(jié)束實時觀測。一般應(yīng)用在控制測量中，如控制網(wǎng)加密;若采用常規(guī)測量方法，受客觀因素影響較大，在自然條件比較惡劣的地區(qū)實施比較困難，而采用RTK快速靜態(tài)測量，可起到事半功倍的效果。單點定位只需要5～10min，不及靜態(tài)測量所需時間的1/5，在公路

11、測量中可以代替全站儀完成導(dǎo)線測量等控制點加密工作。 </p><p>　　3、RTK用于控制測量 </p><p>　　由于RTK測量在20km內(nèi)點位平面標(biāo)稱精度為±3cm，根據(jù)控制測量規(guī)范要求Ⅰ級導(dǎo)線點的點位誤差為±5cm，從理論上講RTK測量完全可以滿足Ⅰ級以下導(dǎo)線點的技術(shù)規(guī)范要求。以某工程為例，在放樁RTK測量中，我們對距離基準(zhǔn)站1～6km的一些四等GPS控制點采

12、用一點法進(jìn)行檢核比較，結(jié)果表明平面坐標(biāo)分量最大差值為3.1cm，高程最大差值為4.9cm，完全符合Ⅰ級導(dǎo)線點的規(guī)范精度要求。某工程1∶1000數(shù)字地形圖測繪任務(wù)，測區(qū)長約7km，寬0.7km，面積約5km2。整個測區(qū)采用AshtechZ-X雙頻GPS接收機，用靜態(tài)法共布測了5個四等GPS點，21個一級GPS點，點位均勻分布，最弱點點位中誤差Mx為±4.0cm，My為±3.9cm，并聯(lián)測了四等水準(zhǔn)高程。為了進(jìn)一步檢核A

13、shtechZ-X雙頻GPS系統(tǒng)的測量精度，采用GPS控制點聯(lián)測法均勻地檢測了其中12個GPS控制點，基準(zhǔn)站布設(shè)在測區(qū)中間。GPS測量坐標(biāo)值與靜態(tài)聯(lián)測法坐標(biāo)值的較差X坐標(biāo)中誤差為±3.1cm，Y坐標(biāo)中誤差為±2.3cm，H高程中誤差為±5.0cm，結(jié)果完全可滿足Ⅰ級導(dǎo)線點(5點以下)的規(guī)范精度要求。盡管GPS測量的標(biāo)稱精度及實</p><p><b>　　三、應(yīng)注意的問題

14、</b></p><p>　　1)GPS作業(yè)時由于每個測點都是獨立的觀測量，缺乏相關(guān)聯(lián)的檢核手段，因此，在作業(yè)前后，在測區(qū)內(nèi)找均勻分布的已知控制點進(jìn)行檢核，是目前較好的檢核手段。 </p><p>　　2)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法，如控制聯(lián)測法、單點法等所測量的點位精度不同，作業(yè)時應(yīng)依據(jù)任務(wù)要求、測區(qū)大小使用不同的方法。 </p><p>　　3)RTK采用VHF超

15、高頻無線電波作數(shù)據(jù)鏈，容易受到電信發(fā)射塔、無線電臺、高壓電等干擾以及地形起伏條件的影響。因此，基準(zhǔn)站應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離干擾源，并位于地勢高處。 </p><p>　　4)RTK系統(tǒng)測量時儀器的連線電纜配件較多，特別是基準(zhǔn)站發(fā)射電臺的鞭狀天線價格昂貴且目前國內(nèi)沒有替代產(chǎn)品，因此注意保護(hù)儀器、防止人為丟失及損壞而影響工作正常進(jìn)行也是值得注意的問題。 </p><p><b>　　四、結(jié)語

16、</b></p><p>　　RTK實時動態(tài)測量技術(shù)的廣泛應(yīng)用，帶來巖土工程測量領(lǐng)域的又一次技術(shù)革命。它改變了傳統(tǒng)的測量模式，能夠?qū)崟r提供厘米級定位精度，能夠在不通視的條件下遠(yuǎn)距離傳輸三維坐標(biāo)。憑借著優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于巖土工程測量中，隨著RTK技術(shù)的完善和日趨成熟，它必將會更好地服務(wù)于巖土工程測量。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn): </b></