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淺談ＲＴＫ技術(shù)在公路測量中應(yīng)用問題
[論文關(guān)鍵詞]RTK技術(shù) 公路測量 應(yīng)用
[論文摘要]介紹RTK技術(shù)的發(fā)展由來，對傳統(tǒng)測量技術(shù)與RTK測量技術(shù)作比較，并介紹RTK技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用。
一、RTK技術(shù)發(fā)展由來?
目前，全球有美國GPS全球定位系統(tǒng)、俄羅斯格洛納斯全球定位系統(tǒng)、歐洲伽利略全球定位系統(tǒng)、我國北斗星全球定位系統(tǒng)。這四大全球定位系統(tǒng)中要數(shù)GPS開發(fā)最早，應(yīng)用更為成熟。其具有全球性、全天候、連續(xù)性、實(shí)時性導(dǎo)航定位和定時功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時間。根據(jù)算法模型，設(shè)計了靜態(tài)、快速靜態(tài)以及RTK等作業(yè)模式。靜態(tài)作業(yè)模式主要用于地殼變形觀測、國家大地測量、大壩變形觀測等高精度測量；快速靜態(tài)測量以其高效的作業(yè)效率與厘米級精度廣泛應(yīng)用于一般的工程測量；而RTK系統(tǒng)由GPS接收設(shè)備、無線電通訊設(shè)備、電子手薄及配套設(shè)備組成，整套設(shè)備在輕量化、操作簡便性、實(shí)時可靠性、厘米級精度等方面的特點(diǎn)，完全可以滿足數(shù)據(jù)采集和工程放樣的要求。
二、傳統(tǒng)測量與RTK測量技術(shù)的比較?
�。ㄒ唬└鞣N控制測量
傳統(tǒng)的大地測量、工程控制測量采用三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)方法來施測，不僅費(fèi)工費(fèi)時，要求點(diǎn)間通視，而且精度分布不均勻，且在外業(yè)不知精度如何，采用常規(guī)的GPS靜態(tài)測量、快速靜態(tài)方法，在外業(yè)測設(shè)過程中不能實(shí)時知道定位精度，如果測設(shè)完成后，回到內(nèi)業(yè)處理后發(fā)現(xiàn)精度不合要求，還必須返測，而采用RTK來進(jìn)行控制測量，能夠?qū)崟r知道定位精度，如果點(diǎn)位精度要求滿足了，用戶就可以停止觀測了，而且知道觀測質(zhì)量如何，這樣可以大大提高作業(yè)效率。若把RTK用于公路控制測量則不僅可以大大減少人力強(qiáng)度、節(jié)省費(fèi)用，而且大大提高工作效率，測一個控制點(diǎn)在幾分鐘甚至于幾秒鐘內(nèi)就可完成。
（二）地形測圖
過去測地形圖時一般首先要在測區(qū)建立圖根控制點(diǎn)，然后在圖根控制點(diǎn)上架上全站儀或經(jīng)緯儀配合小平板測圖，現(xiàn)在發(fā)展到外業(yè)用全站儀和電子手簿配合地物編碼，利用大比例尺測圖軟件來進(jìn)行測圖，甚至于發(fā)展到最近的外業(yè)電子平板測圖等等，都要求在測站上測四周的地形地貌等碎部點(diǎn)，這些碎部點(diǎn)都與測站通視，而且一般要求至少2-3人操作，需要在拼圖時一旦精度不合要求還得到外業(yè)去返測�，F(xiàn)在采用RTK時，僅需一人背著儀器在要測的地形地貌碎部點(diǎn)呆上幾秒鐘，并同時輸入特征編碼，通過手簿可以實(shí)時知道點(diǎn)位精度，把一個區(qū)域測完后回到室內(nèi)，由專業(yè)的軟件接口就可以輸出所要求的地形圖。
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放樣是測量一個應(yīng)用分支，它要求通過一定方法采用一定儀器把人為設(shè)計好的點(diǎn)位在實(shí)地給標(biāo)定出來，過去采用常規(guī)的放樣方法很多，如經(jīng)緯儀交會放樣，全站儀的邊角放樣等等，一般要放樣出一個設(shè)計點(diǎn)位時，往往需要來回移動目標(biāo)，而且要2-3人操作，同時在放樣過程中還要求點(diǎn)間通視情況良好，在生產(chǎn)應(yīng)用上效率不是很高，有時放樣中遇到困難的情況會借助于很多方法才能放樣，如果采用RTK技術(shù)放樣時，僅需把設(shè)計好的點(diǎn)位坐標(biāo)輸入到電子手簿中，背著GPS接收機(jī)，它會提醒你走到要放樣點(diǎn)的位置，既迅速又方便，由于GPS是通過坐標(biāo)來直接放樣的，而且精度很高也很均勻，因而在外業(yè)放樣中效率會大大提高，且只需一個人操作。
三、RTK技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用前景?
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)大力發(fā)展，中、高等級公路建設(shè)迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇，這就對勘測設(shè)計提出了更高的要求，隨著公路設(shè)計行業(yè)軟件技術(shù)和硬件設(shè)備的發(fā)展，公路設(shè)計已實(shí)現(xiàn)CAD化，有些軟件本身還要求提供地面數(shù)字化測繪產(chǎn)品的支持；建立勘測、設(shè)計、施工、后期管理一體化的數(shù)據(jù)鏈，減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抄、輸入等中間環(huán)節(jié)，是公路勘測設(shè)計“內(nèi)外業(yè)一體化”的要求，也是影響高等級公路設(shè)計技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。目前公路勘測中雖已采用電子全站儀等先進(jìn)儀器設(shè)備，但常規(guī)測量方法受橫向通視和作業(yè)條件的限制，作業(yè)強(qiáng)度大，且效率低，大大延長了設(shè)計周期�？睖y技術(shù)的進(jìn)步在于設(shè)備引進(jìn)和技術(shù)改造，在目前的技術(shù)條件下引入GPS技術(shù)應(yīng)當(dāng)是首選。當(dāng)前，用GPS靜態(tài)或快速靜態(tài)方法建立沿線總體控制原理，為勘測階段測繪帶狀地形圖，路線平面、縱面測量提供依據(jù)；在施工階段為橋梁，隧道建立施工控制網(wǎng)，這僅僅是GPS在公路測量中應(yīng)用的初級階段，其實(shí)，公路測量的技術(shù)潛力蘊(yùn)于RTK技術(shù)的應(yīng)用之中，RTK技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用，有著非常廣闊的前景。
四、RTK技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用?
�。ㄒ唬⿲�(shí)時動態(tài)(RTK)定位技術(shù)是GPS測量技術(shù)發(fā)展的一個新突破，在公路工程中有廣闊的應(yīng)用前景
實(shí)時動態(tài)定位(RTK)系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動站組成，建立無線數(shù)據(jù)通訊是實(shí)時動態(tài)測量的保證，其原理是取點(diǎn)位精度較高的首級控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，安置一臺接收機(jī)作為參考站，對衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測，流動站上的接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號的同時，通過無線電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站上的觀測數(shù)據(jù)，隨機(jī)計算機(jī)根據(jù)相對定位的原理實(shí)時計算顯示出流動站的三維坐標(biāo)和測量精度。這樣用戶就可以實(shí)時監(jiān)測待測點(diǎn)的數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量和基線解算結(jié)果的收斂情況，根據(jù)待測點(diǎn)的精度指標(biāo)，確定觀測時間，從而減少冗余觀測，提高工作效率。
�。ǘ㏑TK技術(shù)的應(yīng)用情況
實(shí)時動態(tài)(RTK)定位有快速靜態(tài)定位和動態(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)用可以覆蓋公路勘測、施工放樣等前端數(shù)據(jù)采集。?
1．快速靜態(tài)定位模式
要求GPS接收機(jī)在每一流動站上，靜止的進(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(shí)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(shí)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(如全站儀測量)，受客觀因素影響較大，在自然條件比較惡劣的地區(qū)實(shí)施比較困難，而采用RTK技術(shù)可起到事半功倍的效果。單點(diǎn)定位只需要5-10min，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，定位時間還會縮短，不及靜態(tài)測量所需時間的五分之一，在公路測量中可以代替全站儀完成導(dǎo)線測量等控制點(diǎn)加密工作。?
2．動態(tài)定位
測量前需要在一控制點(diǎn)上靜止觀測數(shù)分鐘(有的儀器只需2～10s)進(jìn)行初始化工作，之后流動站就可以按預(yù)定的采樣間隔自動進(jìn)行觀測，并連同基準(zhǔn)站的同步觀測數(shù)據(jù)，實(shí)時確定采樣點(diǎn)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1～3cm，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(diǎn)。
五、總論
實(shí)時動態(tài)RTK技術(shù)在公路勘測中的應(yīng)用，對等級公路的勘測手段和作業(yè)方法產(chǎn)生了重大改變，極大地提高了勘測精度和勘測效率，對公路勘測、施工和后期養(yǎng)護(hù)、管理方面有著廣闊的應(yīng)用前景，為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
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