RTK测量技术在市政工程测量中的应用

来源:用户上传      作者:

　　摘要:随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK（Real Time Kinematic）测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。本文结合市政工程测量的特点，从分析RTK测量技术的原理、RTK测量技术的优缺点入手，探讨应用RTK技术优势发挥其最大工作效能的措施和方法。
　　
　　关键词:市政工程；RTK技术；优化措施
　　
　　 GPS-RTK技术因为其测量精度高、动态性好等特点，近年来在测量工程中应用较多。市政工程作为关系到民生的一项重要工程，其测量工作也应该做到尽可能的完善，利用该技术可以很好的辅助实施。随着实时动态差分GPS-RTK技术的进一步完善，该方法在市政工程测量中将发挥越来越重要的作用。
　　
　　一、GPS-RTK的原理
　　 GPS-RTK的全称是Real - time kinematic，意为实时动态差分法。这是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。它是GPS测量技术发展中的一个新的突破。
　　
　　二、市政工程测量的特点
　　 市政工程测量意即为市政工程建设的规划设计、施工放样及竣工等所进行的测量工作。随着近年来城市建设的快速发展，城市阶段性规模化建设基本完成。现阶段市政工程的建设大多以改造完善居多，具有工程规模小且分散、工期要求紧的特点市政工程测量的工作范围通常为狭长的带状，位于城区或城区周边，建筑物密集，流动障碍物多，无线电干扰源多；位于地面的测量控制点常遭破坏，位于楼顶的高等级控制点又常常被后来建设的微波源所干扰，或因受阻挠浪费大量的时间进行关系协调。这样的外部环境与作业条件，很大程度上会制约RTK测量技术在市政工程测量的应用，影响RTK的作业效率。
　　
　　三、RTK测量技术的优缺点
　　（一）RTK测量技术的优点
　　1、作业条件要求较低。RTK受地形和植被的通视条件、能见度、气候、季节等因素影响和限制较小，不要求两点间通视。
　　2、作业效率高。一般作业环境下，RTK作业半径为10公里，大大减少已知点的需求，减少仪器的搬迁次数，需要的作业人员少，劳动强度低，作业速度快。
　　3、自动化、集成化程度高。采用内装式软件控制系统，测绘功能强大，无需人工干预，辅助测量工作大大减少，减少人为误差，保证了作业精度。
　　 4、定位精度高，没有误差积累。只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级；而且RTK测量成果都是独立的观测值，不会像常规测量一样造成误差积累。
　　 5、操作简便，数据处理能力强。只要在设站时进行简单的操作，就可边走边获得测量结果（坐标数据或点位）。数据输入、存储、处理、转换和输出功能强大，并能方便快捷地与计算机、其它测量仪器进行通信，大大减少人工的工作量。
　　 （二）RTK测量技术的缺点
　　 1、受测区环境的影响。RTK作业过程中，受周围的无线电、高压线、通信线以及反射环境的影响。
　　2、受卫星状况限制。若没有足够的卫星数或卫星分布不均匀，会使RTK初始化不能完成；城市高楼密布区卫星信号被遮挡时间较长，作业时间受到极大的限制或容易造成失锁；RTK测量与卫星分布以及数据链的性能有关，而且结果为独立观测值，缺乏外部兼容性的检核。
　　3、受天空环境影响。RTK作业过程中，受电离层、对流层的干扰；共用卫星少的情况下，甚至不能初始化。
　　 4、存在高程异常问题。RTK作业模式要求高程的转换必须精确，我国现有的高程异常图在有些地区，尤其是山区，存在较大误差，这使得将GPS大地高程转换至水准高程的工作相当困难，精度也不均匀。
　　 5、数据链传输受干扰和限制。RTK数据链传输容易受山体、高大建筑物等障碍物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响作业精度和作业半径；在地形起伏高差较大的山区和城镇密楼区数据链传输信号受到限制。
　　6、稳定性和精度问题。由于RTK容易受卫星状况、天气情况、数据链传输状况的影响，稳定性及精度均不及全站仪；不同质量的RTK系统，其精度和稳定性差别较大，可靠性也无法达到100％。
　　
　　四、RTK测量技术的优化应用
　　综合上述分析，在同等的作业环境条件下，在避开电离层、对流层活跃程度较大及中午的时间段进行RTK作业外，为使RTK测量技术在市政工程测量中发挥其最大效能，最主要的是削弱多路径效应对测量成果的影响，以及提高已知控制点的精度与转换模型精度问题。
　　（一）削弱多路径效应对测量成果影响的措施
　　1、选择性能良好的接收设备，如选择具有Pinwheel技术的天线。
　　2、基准站选择在卫星高度角开阔、能避免无线电或高压线强烈干扰、周围无影响GPS信号的反射物（如大面积水域、大型建筑物等）的地区，便于进行全天作业（如进出方便、关系协调容易等）的高点。
　　3、采用GSM或CDMA拨号连接作为基准站与流动站间数据传输的载体。
　　4、基准站附近铺设吸收电波的材料。
　　（二）已知控制点优化的措施
　　在一个城市中，保存下来的高等级的控制点，成果大多为平面与高程分离，往往是不同技术方法、不同时期施测的成果，存在系统性的误差（有些相容性较差），附带有高程的也大多为三角高程或GPS拟合高程。为使RTK技术更好的应用于市政工程测量中，有必要对已知控制点进行优化后加以应用。
　　 1、控制点的点位选择优化
　　由于RTK作业不受两点间相互通视的限制，作为RTK作业使用的控制点，从以下方面进行筛选优化：点位具有良好的天空开阔度；能避开无线电或高压线强烈干扰；能避开GPS信号反射物；作为基准站的控制点易于全天作业，且是某一区域范围内的相对高点。
　　2、控制点的布局优化
　　控制点的布局要求分布均匀且能覆盖整个测区。优化的措施为：根据上述筛选的控制点，结合地势高低（平原地区可不考虑，因高程异常相差很小），分片确定基准站点、校正点。基准站点满足作业半径不大于10公里并与相邻基准站具有一定的重合的覆盖面的要求；校正点满足覆盖整个分片区，并以能代表分片区的正常高的一点（具有水准高程成果）作为该分片的高程原点。
　　3、控制点等级优化
　　控制点等级的优化的主要目的是提高已知控制点的精度，确保基准站点、校正点的WGS-84坐标之间相对矢量关系的准确性。优化的措施为：对上述筛选后的控制点实施GPS静态测量。
　　（三）转换模型的优化措施
　　转换模型的优化目的是减少WGS-84坐标系向地方坐标系转换的模型误差，合理地求取RTK转换参数。为求得精确的转换参数，通常有七参数法和四参数法两种。四参数是同一椭球不同坐标系之间的转换，七参数是两个不同椭球之间的坐标转换。显然，RTK测量更多的是使用七参数法。因采用GPS静态测量，通过平差软件进行后处理便可自动求出七参数，故转换模型的优化就变成了静态GPS网的优化，其关键就是高程拟合模型的优化问题。求高程拟合参数实际上是求一个区域高程异常的过程。具体的优化措施为：选取能代表各分片的高程控制点，点数达到6个或更多，而且分布均匀，参与到GPS静态网进行平差，那么求得的拟合参数精度更高。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-588213.htm