rtk技術(shù)原理及其在公路放樣中的應(yīng)用

rtk技術(shù)原理及其在公路放樣中的應(yīng)用摘要GPS的發(fā)展過程及在公路測量中的運(yùn)用隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸性能的不斷完善提高，RTK的應(yīng)用范圍將會不斷地?cái)U(kuò)大。高精度的GPS測量必須采用載波相位觀測值，RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測值的實(shí)時(shí)動態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級精度。已經(jīng)作為快速采集數(shù)據(jù)與定位的有效工具，由于其在精度、速度、實(shí)時(shí)性上達(dá)到了完滿的結(jié)合。文章通過對RTK技術(shù)的來源闡述，介紹了RTK技術(shù)的工作原理以及特點(diǎn)，重點(diǎn)闡述了傳統(tǒng)橫斷面測量方法中存在的問題及解決方法。通過與傳統(tǒng)的測量方法進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)RTK技術(shù)在高程測量方面的精度更能夠滿足一般公路橫斷面測量的要求。道路工程是曲線特征，對于施工單位來說，結(jié)構(gòu)物準(zhǔn)確的放樣以及高程的控制，關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)量，文中主要對GPS－RTK技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用及優(yōu)勢進(jìn)行論述。關(guān)鍵詞：rtk技術(shù)；公路放樣；應(yīng)用AbstractThedevelopmentprocessofGPSanditsapplicationinhighwaysurveyingwiththedevelopmentofscienceandtechnology,thecontinuousimprovementofdatatransmissionperformance,RTKapplicationscopewillcontinuetoexpand.ThehighprecisionGPSmeasurementmustadoptthecarrierphaseobservationvalue,theRTKlocationtechnologyisthereal-timedynamiclocationtechnologybasedonthecarrierphaseobservationvalue,whichcanprovidethethree-dimensionalpositioningresultofthemeasuringsiteinthespecifiedcoordinatesysteminrealtime,andreachthecentimeterlevelprecision.Ithasbeenusedasaneffectivetoolforfastdataacquisitionandlocation,becauseithasachievedaperfectcombinationinprecision,speedandreal-time.ByexpoundingthesourceofRTKtechnology,thispaperintroducestheworkingprincipleandcharacteristicsofRTKtechnology,andemphaticallyexpoundstheproblemsexistinginthetraditionalcross-sectionalmeasurementmethodandthesolutions.Bycomparingwiththetraditionalmeasurementmethods,itisfoundthattheaccuracyofRTKtechnologyinelevationmeasurementcanmeettherequirementsofGeneralHighwaycrosssectionMeasurement.Roadengineeringisthecharacteristicofcurve,fortheconstructionunit,theaccuratelayoutofthestructureandthecontroloftheelevationarerelatedtothequalityofthewholeproject,thepapermainlydiscussestheapplicationandadvantagesofGPS-RTKtechnologyinroadengineering.Keywords:RTKtechnology;roadlayout;application目錄1緒論 緒論1.1研究背景和意義傳統(tǒng)的地形測量方法主要有大平板儀測圖和經(jīng)緯儀配合小平板儀測圖以及航測成圖等方法。其中傳統(tǒng)測圖方法中大平板儀和經(jīng)緯儀配合小平板儀測圖法在實(shí)際運(yùn)用過程中需要將視線投影到平板上，然后按一定的比例將所需繪制圖形縮畫在相應(yīng)的圖紙上。待到順利成圖后，其內(nèi)業(yè)需要進(jìn)行清繪、整飾和出版。這兩種傳統(tǒng)地形測量方法雖然表現(xiàn)較為直接但實(shí)際操作工序較為繁雜，因此不能完全適應(yīng)和滿足現(xiàn)代的城市測量數(shù)字化需求。在城市建設(shè)不斷加快的同時(shí)，因破壞了地面部分的測量控制點(diǎn)，而導(dǎo)致工程測量工作無法順利開展，若能夠?qū)刂泣c(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的提供，必將能夠提升測量工作的效率，加快進(jìn)度。傳統(tǒng)的測量方法費(fèi)工費(fèi)時(shí)且精度不高，而GPS靜態(tài)測量雖精度較高，但卻無法實(shí)時(shí)獲知具體定位結(jié)果，若發(fā)現(xiàn)精度不符合要求的，則需要進(jìn)行返工。而RTK技術(shù)的運(yùn)用，即便在野外，也能夠?qū)崟r(shí)的對外業(yè)定位的精度及結(jié)果有所了解，極大的提升了作業(yè)效率。從精度方面而言，也可以結(jié)合試驗(yàn)對此加以驗(yàn)證。目前，全站儀已被普遍運(yùn)用于當(dāng)前的地形測量活動之中，就具體作業(yè)而言，該設(shè)備具有極大的勞動強(qiáng)度，影響了作業(yè)效率，此外因多次移動，導(dǎo)致誤差不斷被積累，最終無法保證其精度。RTK因其特殊性可進(jìn)行全天候連續(xù)觀測，無論是在控制測量還是在地形測量中都具有明顯優(yōu)勢。但是因?yàn)槌鞘薪ㄖ芗?，觀測環(huán)境復(fù)雜，RTK技術(shù)也會因此而受到限制，許多地點(diǎn)信號較差，尤其是建筑物附近的數(shù)據(jù)可能難以采集。城市復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境中，只要觀測條件達(dá)到一定要求，即可利用GPSRTK測量技術(shù)實(shí)時(shí)提供高精度的坐標(biāo)，可廣泛服務(wù)于城市的各項(xiàng)測量工作。研究RTK技術(shù)在城市測量中的使用，討論RTK與全站儀進(jìn)行聯(lián)合測圖，相輔相成，則可實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，從而可高效率、高精度、低工作量地完成地形測量的工作。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)GPS應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，在不同領(lǐng)域均有擴(kuò)展，人們對GPS技術(shù)在城市建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用也越來越重視，常規(guī)的RTK技術(shù)早在上個(gè)世紀(jì)90年代就已經(jīng)被推廣，且隨著實(shí)踐應(yīng)用和研究的不斷深入，已經(jīng)非常成熟，發(fā)展前景十分樂觀。但是隨著實(shí)踐的深入，技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)無法滿足實(shí)際需求，存在局限性。因?yàn)槌Ｒ?guī)RTK技術(shù)的基本原理是基于基準(zhǔn)站和流動站的誤差的基本前提下，假定在短距離內(nèi)基準(zhǔn)站和流動站的電離層延遲，對流層的延遲過程與它的軌道偏差等多種偏差相同，因此影響結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵是基準(zhǔn)站和流動站之間的距離，兩者只有相互靠近，才可以保證定位結(jié)果的精準(zhǔn)性和正確性，保證實(shí)現(xiàn)“零誤差”。最近幾年，國內(nèi)信息技術(shù)不斷進(jìn)步，RTK技術(shù)也不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)通信電路、數(shù)據(jù)處理中心和參考站網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的關(guān)鍵，一個(gè)參考網(wǎng)站配置了雙頻全波長GPS接收機(jī)，而且這個(gè)接收機(jī)還能夠同時(shí)進(jìn)行觀測，還要精確度高，這個(gè)參考站的坐標(biāo)的確定是十分精準(zhǔn)的，依照坐標(biāo)軸，依照不同的時(shí)間長度，用GPS靜態(tài)相對定位法來進(jìn)行確定。在開展野外測量時(shí)，RTK技術(shù)可實(shí)時(shí)獲取定位的精度以及結(jié)果，且支持全天候的觀測工作，故在測繪領(lǐng)域中，RTK技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛。城市工程測量因施工環(huán)境復(fù)雜，RTK技術(shù)的應(yīng)用則更為廣泛。1.3主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)研究了GPSRTK技術(shù)在城市測量工作的實(shí)際使用方法，比較了其和常規(guī)地面測量方法作業(yè)的優(yōu)劣勢，采用相關(guān)靜態(tài)和RTK數(shù)據(jù)以及水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)，研究了GPSRTK技術(shù)的使用方法和技術(shù)特點(diǎn)，給出了GPSRTK技術(shù)的應(yīng)用建議。2rtk技術(shù)和公路放樣概述2.1rtk技術(shù)RTK（Real-timekinematic，實(shí)時(shí)動態(tài)）載波相位差分技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測量站載波相位觀測量的差分方法，將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給用戶接收機(jī)，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。這是一種新的常用的衛(wèi)星定位測量方法，以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新的測量原理和方法，極大地提高了作業(yè)效率。隨著衛(wèi)星定位技術(shù)的快速發(fā)展，人們對快速高精度位置信息的需求也日益強(qiáng)烈。而且前使用最為廣泛的高精度定位技術(shù)就是RTK（實(shí)時(shí)動態(tài)定位：Real-TimeKinematic），RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于使用了GPS的載波相位觀測量，并利用了參考站和移動站之間觀測誤差的空間相關(guān)性，通過差分的方式除去移動站觀測數(shù)據(jù)中的大部分誤差，從而實(shí)現(xiàn)高精度（分米甚至厘米級）的定位。RTK技術(shù)在應(yīng)用中遇到的最大問題就是參考站校正數(shù)據(jù)的有效作用距離。GPS誤差的空間相關(guān)性隨參考站和移動站距離的增加而逐漸失去線性，因此在較長距離下（單頻>10km，雙頻>30km），經(jīng)過差分處理后的用戶數(shù)據(jù)仍然含有很大的觀測誤差，從而導(dǎo)致定位精度的降低和無法解算載波相位的整周模糊。所以，為了保證得到滿意的定位精度，傳統(tǒng)的單機(jī)RTK的作業(yè)距離都非常有限。為了克服傳統(tǒng)RTK技術(shù)的缺陷，在20世紀(jì)90年代中期，人們提出了網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)中，線性衰減的單點(diǎn)GPS誤差模型被區(qū)域型的GPS網(wǎng)絡(luò)誤差模型所取代，即用多個(gè)參考站組成的GPS網(wǎng)絡(luò)來估計(jì)一個(gè)地區(qū)的GPS誤差模型，并為網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)的用戶提供校正數(shù)據(jù)。而用戶收到的也不是某個(gè)實(shí)際參考站的觀測數(shù)據(jù)，而是一個(gè)虛擬參考站的數(shù)據(jù)，和距離自己位置較近的某個(gè)參考網(wǎng)格的校正數(shù)據(jù)，因此網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)又被稱為虛擬參考站技術(shù)（VirtualReference）。1.各種控制測量：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(shí)，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)、偽動態(tài)方法，在外業(yè)測設(shè)過程中不能實(shí)時(shí)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(shí)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。如果把RTK用于公路控制測量、電力線路測量、水利工程控制測量、大地測量、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(gè)控制點(diǎn)在幾分鐘甚至于幾秒鐘內(nèi)就可完成。2.地形測圖：過去測地形圖時(shí)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(shí)一旦精度不合要求還得到外業(yè)去返測，采用RTK時(shí)，僅需一人背著儀器在要測的地貌碎部點(diǎn)呆上一二秒種，并同時(shí)輸入特征編碼，通過手簿可以實(shí)時(shí)知道點(diǎn)位精度，把一個(gè)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，這樣用RTK僅需一人操作，不要求點(diǎn)間通視，大大提高了工作效率，采用RTK配合電子手簿可以測設(shè)各種地形圖，如普通測圖、鐵路線路帶狀地形圖的測設(shè)，公路管線地形圖的測設(shè)，配合測深儀可以用于測水庫地形圖，航海海洋測圖等等。3.施工放樣：是測量一個(gè)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(jì)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(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)位時(shí)，往往需要來回移動目標(biāo)，而且要2-3人操作，同時(shí)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(shí)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(shí)，僅需把設(shè)計(jì)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(gè)人操作。2.2公路放樣路基施工前必須在每個(gè)里程樁和加樁上進(jìn)行線路橫斷面的放樣工作，即把設(shè)計(jì)的邊坡線和原地面的交點(diǎn)在地面上用木樁標(biāo)定出來，稱為路基放樣。路基放樣時(shí)應(yīng)對原地面進(jìn)行復(fù)測，核對或補(bǔ)充橫斷面，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，應(yīng)進(jìn)行處理。放樣的主要工作內(nèi)容有：1、標(biāo)定出路中心線各樁點(diǎn)的填挖高度；2、確定出橫斷面的方向，通常用方向架（也稱十字架）或經(jīng)緯儀進(jìn)行；3、按設(shè)計(jì)圖紙定出橫斷面上各主要點(diǎn)的位置，如路基中心點(diǎn)、邊緣點(diǎn)、路堤坡腳、路塹破頂以及邊溝溝底、取土坑等；4、邊坡的放樣，按設(shè)計(jì)的路基邊坡率，把邊坡的位置標(biāo)出來：5、移樁移點(diǎn)，將施工中難以保留的樁位，沿橫斷面方向移設(shè)于施工范圍以外，并加以保護(hù)。由于測量儀器等的限制，以前放樣路基邊樁大多采用如下的方法：首先用切線支距法或偏角法等定出線路中線里程樁；其次是在每個(gè)里程樁上置鏡撥其斷面方向（即法線方向）放樣出路基邊樁；然后抄平、移樁。這種放樣方法最大的弊病在于放樣誤差會不斷累積，尤其是長曲線，曲線的閉合差往往會很大，因此施工時(shí)不得不采用分段的方法進(jìn)行測設(shè)。此外，工序煩瑣，外業(yè)工作量大，需要人員多，而且對施工現(xiàn)場干擾很大。顯然，這種路基邊樁放樣方法不但與現(xiàn)代施工“快而準(zhǔn)”的要求很不相符，而且一定程度上制約了已廣泛應(yīng)用于施工現(xiàn)場的先進(jìn)儀器設(shè)備，如全站儀等功能的發(fā)揮。隨著全站儀、計(jì)算器、電子手簿、PDA等在施工現(xiàn)場的廣泛應(yīng)用，使得極坐標(biāo)法放樣的優(yōu)越性得到了充分的體現(xiàn)，也為路基邊樁放樣方法的改進(jìn)提供了前提條件。路基邊樁點(diǎn)是從線路中線點(diǎn)沿其橫斷面方向量取一定的距離得到的點(diǎn)位。在一定的坐標(biāo)系中，線路中線點(diǎn)的坐標(biāo)可以利用各種曲線坐標(biāo)公式求得，路基邊樁點(diǎn)與中線的距離可以根據(jù)路基設(shè)計(jì)資料計(jì)算，因此，只要能求出該坐標(biāo)系中線路橫斷面方向的方位角，利用極坐標(biāo)公式就可以求出路基邊樁的坐標(biāo)值（x，y），然后通過極坐標(biāo)反算得到其與任意已知坐標(biāo)點(diǎn)的位置關(guān)系（極角和極距），據(jù)此即可在任意點(diǎn)上直接放樣出路基邊樁的樁位。極坐標(biāo)法很大程度上減少了測量放樣對現(xiàn)場施工的干擾，從內(nèi)業(yè)精度上，極坐標(biāo)法測設(shè)曲線的測設(shè)元素（極角和極距），對于在同一個(gè)測站上所測設(shè)的各點(diǎn)，除后視定向誤差（即導(dǎo)線點(diǎn)本身的誤差、儀器安置誤差、后視瞄準(zhǔn)誤差等綜合影響的反映）外，各測點(diǎn)撥角和量距誤差都是獨(dú)立的。也就是說，同一個(gè)測站所測設(shè)各點(diǎn)誤差不積累、不傳遞，即點(diǎn)與點(diǎn)之間的誤差是獨(dú)立的。此外，極坐標(biāo)法可以在導(dǎo)線點(diǎn)上直接放樣線路中線點(diǎn)和路基邊樁點(diǎn)，較之傳統(tǒng)的放樣方法減少了測設(shè)線路主要控制樁的誤差、護(hù)樁的誤差、恢復(fù)樁的誤差、中樁測設(shè)誤差等的影響。3傳統(tǒng)放樣和rtk放樣的區(qū)別3.1應(yīng)用地區(qū)不一樣RTK技術(shù)只需和電磁波通視相符，而不需要達(dá)成兩點(diǎn)的光學(xué)通視要求。因此，不論是季節(jié)、還是氣候等諸多因素，對RTK技術(shù)造成的影響和限制比較小。在正常情況下，常規(guī)儀器進(jìn)行測量時(shí)只有當(dāng)測量的條件滿足“電磁波通視和對空通視的要求”才能操作。該測量方式則不受此限制，幾乎可以24小時(shí)作業(yè)。GPS定位技術(shù)大大減少了野外作業(yè)時(shí)間和勞動強(qiáng)度。用GPS接收機(jī)進(jìn)行測量時(shí)，只要將天線準(zhǔn)確安置在測站上，主機(jī)可放在測站不遠(yuǎn)處（亦可放在室內(nèi)），通過專用通訊線與天線連結(jié)，接通電源，啟動接收機(jī)，儀器即自動開始工作。結(jié)束測量時(shí)，僅需關(guān)閉電源，取下接收機(jī)，便完成野外數(shù)據(jù)采集任務(wù)。通過數(shù)據(jù)通訊方式，將所采集的GPS定位數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)處理中心，實(shí)現(xiàn)全自動化的GPS測量與計(jì)算。3.2價(jià)格和速度不一樣用GPS定位技術(shù)建立大地控制網(wǎng)，要比常規(guī)大地測量技術(shù)節(jié)省70%～80%的外業(yè)費(fèi)用，這主要是由于GPS衛(wèi)星定位不要求站間通視，不用建造測站標(biāo)志，節(jié)省大量經(jīng)費(fèi)。同時(shí)，由于作業(yè)速度快，使工期大大縮短，所以經(jīng)濟(jì)效益顯著。在進(jìn)行道路勘測時(shí)，GPSRTK比使用傳統(tǒng)測繪儀器在作業(yè)效率上要高得多，同時(shí)在某些條件下，GPSRTK測量，具有全天候作業(yè)，兩點(diǎn)間不需要通視等優(yōu)點(diǎn)，高等級公路選線多是在大比例尺帶狀地形圖上進(jìn)行。用傳統(tǒng)方法測圖，先要建立控制點(diǎn)，然后進(jìn)行碎部測量，繪制成大比例尺地形圖。這種方法工作量大，速度慢，花費(fèi)時(shí)間長。用實(shí)時(shí)GPS動態(tài)測量可以完全克服這個(gè)缺點(diǎn)，只需在沿線每個(gè)碎部點(diǎn)上停留一兩分鐘，即可獲得每點(diǎn)的坐標(biāo)、高程。運(yùn)用GPSRTK技術(shù)在進(jìn)行道路施工放樣時(shí)，我們只要先輸入各主控點(diǎn)樁號（ZH、HY、QZ、YH、HZ），然后輸入起終點(diǎn)的方位角，直線段距離，緩和曲線長度，圓曲線半徑R，這樣就可以很輕松放樣了，而且一切工作均由GPS電子手簿來完成。這種方法簡單實(shí)用，比起傳統(tǒng)的極坐標(biāo)法要快得多。如果需要在各直線段和曲線段間加樁，只需輸入加樁點(diǎn)的樁號就行了，剩下工作由GPS來完成。常規(guī)測量方法受通視和作業(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(jì)周期。用GPS接收機(jī)作靜態(tài)相對定位（邊長小于15km）時(shí)，采集數(shù)據(jù)的時(shí)間可縮短到1h左右，即可獲得基線向量，精度為（5mm+1ppmD）；如果采用快速定位軟件，對于雙頻接收機(jī)，僅需采集15min左右時(shí)間；對于單頻接收機(jī)，只要能觀測到5顆衛(wèi)星，也僅需15min左右時(shí)間，便可達(dá)到上述同樣的精度。作業(yè)速度快，一般能比常規(guī)手段建立控制網(wǎng)（包括造標(biāo)）快2～5倍。RTK的設(shè)置、操作都極為簡單，能夠邊走即可獲得相應(yīng)的結(jié)果坐標(biāo)，甚至能夠放樣，其具備的功能較多，如存儲、輸出以及輸入數(shù)據(jù)等，能簡便快速與計(jì)算機(jī)及其他測量儀器連接通信。3.3質(zhì)量不一樣RTK具有集成化、自動化程度相對較高的特性，因極為強(qiáng)大的功能，所以在測繪的內(nèi)、外業(yè)極為適用。內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)被運(yùn)用于流動站內(nèi)，可讓多種測繪功能得以實(shí)現(xiàn)。無需人操作，大大減少輔助測量下工作量和人為誤差，確保精度準(zhǔn)確。大量實(shí)踐和試驗(yàn)表明，GPS衛(wèi)星相對定位測量精度高，定位計(jì)算的內(nèi)符合與外符合精度均符合（5mm+1PPmD）的標(biāo)稱精度，二維平面位置都相當(dāng)好，僅高差方面稍遜一些。據(jù)多年來國內(nèi)外眾多試驗(yàn)與研究表明：GPS相對定位，若方法合適，軟件精良，則短距離（15km以內(nèi)）精度可達(dá)厘米級或以下，中、長距離（幾十公里至幾千公里）相對精度可達(dá)到10－7～10－8，表明定位精度很高。3.4工作量不一樣就普通的地勢以及地形下，只需要一次設(shè)站，RTK即可對半徑為五公里的區(qū)域進(jìn)行測量，使得傳統(tǒng)測量需求的控制點(diǎn)數(shù)量、對測量儀器進(jìn)行挪移的次數(shù)得以大大減少，只需要一名操作人員即可完成。假設(shè)我們將三四個(gè)人分為一個(gè)小組，那么該小組在一天的時(shí)間內(nèi)至少可以完成6～8km的測繪工作。如果該小組進(jìn)行的是地形測量，也可以完成至少0.8～1.5km的地形圖測繪工作。而且測量的準(zhǔn)確度與精度都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的測量方式與儀器。GPS作業(yè)時(shí)，對區(qū)域內(nèi)的站點(diǎn)之間不要求通視。流動站與參考站之間的聯(lián)系是建立無線電波的基礎(chǔ)上的，只要有參考站架設(shè)完畢，在30KM（有些地區(qū)可能短些）范圍內(nèi)，流動站可以任意作業(yè)，大大提高了工作效率。要注意失鎖的問題，一旦失鎖，須重新初始化。前點(diǎn)即流動站是獨(dú)立的，儀器會引導(dǎo)你去相應(yīng)樁號位置，如不合適，可以自由調(diào)小。它可以在夜晚、霧天、雨天等惡劣天氣條件下工作。3.5精確度不一樣就相應(yīng)的作業(yè)半徑范圍之內(nèi)，若對RTK條件有所滿足，那么不論是高程、還是平面精度，都將符合厘米級標(biāo)準(zhǔn)要求，且RTK測量的數(shù)據(jù)可靠、準(zhǔn)確，誤差不會積累。GPS－RTK測量時(shí)，其點(diǎn)位精度是實(shí)時(shí)顯示的，且每一根中樁的放樣過程基本一致，所測放的中樁點(diǎn)位精度也大致相同，因此可以保證中樁點(diǎn)位精度的均勻性?？梢哉f使用GPS－RTK技術(shù)測量工作變得快捷，數(shù)據(jù)也可靠。4rtk在公路放樣中的應(yīng)用4.1rtk在路線中線的應(yīng)用設(shè)計(jì)人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后，需將公路中線在地面標(biāo)定出來。采用實(shí)時(shí)GPS測量時(shí)，只需將中樁點(diǎn)坐標(biāo)輸入到GPS電子手簿中，系統(tǒng)軟件就會自動定出放樣點(diǎn)的點(diǎn)位。由于每個(gè)點(diǎn)測量都是獨(dú)立完成的，不會產(chǎn)生累計(jì)誤差，各點(diǎn)放樣精度基本相等。高等級公路的路線主要由直線、緩和曲線、圓曲線構(gòu)成。放樣時(shí)，只要先輸入各主控點(diǎn)樁號，然后輸入起終點(diǎn)的方位角、直線段與緩和曲線的距離、圓曲線的半徑，這樣就可很輕松地進(jìn)行放樣，而且一切工作均由GPS電子手簿完成。另外，如果需要在直線段和曲線段加樁，只需輸入加樁號就行，其余的工作由GPS完成。4.1.1GPS放樣道路中線基本思路GPS實(shí)時(shí)動態(tài)測量，主要顯示測點(diǎn)G（XG，YG，ZG），參照紅外儀放線方法分類思路，則有：①坐標(biāo)引數(shù)法（XP，YP）；②樁號引數(shù)法（PK）；③測點(diǎn)引數(shù)法（XG，YG）。第（1）、（2）種方法，與紅外儀放線方法類似。對于第（3）種方法，是在任意加樁時(shí)采用。雖然已知GPS點(diǎn)坐標(biāo)（XG，YG），但事實(shí)上不能由此唯一推求待放樣點(diǎn)P，必須附加其他條件。下面，我們來試圖增加模擬加樁人員的“思維”、“意圖”條件：①如圖1所示，G為GPS測點(diǎn)，以不同的方向線，總是可以擬推出路線中線上P、P1、P2…Si點(diǎn)。假定以G點(diǎn)為參考點(diǎn)，分別到達(dá)路線中線上的距離為S、S1、S2…Si。圖1 法線方向法G2再測點(diǎn)。如果仍按“法線方向法”的“思維”，則可擬推斷放樣點(diǎn)為P2。這時(shí)，加樁人員有可能存在另一種“意圖”，就是試圖通過G1與G2點(diǎn)方向連線上去尋找路線中線點(diǎn)P，諸如在水網(wǎng)區(qū)沿堤埂上移動、沿水溝中線上移動等，試圖找出這些特殊點(diǎn)（即G1、G2方向線與路線中線的交點(diǎn)），稱之為“雙點(diǎn)引向法”，或稱“任意方向法”。 圖2 雙點(diǎn)引向法線4.1.2GPS放樣公路中線的數(shù)據(jù)處理公路中線上任一中樁點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算：我國公路中線線形三要素為：直線、圓曲線、緩和曲線。無論多么復(fù)雜的線形均有上述三種線元相間組合、光滑連接而成。而三種線元可以通過參數(shù)曲率K而劃為一種情況。公路中線上任一點(diǎn)P在統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)為：[]p=[]c+[ ]X X ΔX Y Y ΔY坐標(biāo)引數(shù)法數(shù)據(jù)處理：坐標(biāo)引數(shù)法，即預(yù)先知道公路中線待放樣點(diǎn)P的坐標(biāo)（XP，YP）。GPS實(shí)地放樣時(shí)，只要測點(diǎn)G（XG，YG）逼近P（XP，YP），在一定限差范圍內(nèi)，滿足要求即可認(rèn)為P點(diǎn)已放樣完畢。按前述有“法線方向法”和“任意方向法”。其數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵在于，推求待放樣點(diǎn)P的坐標(biāo)，然后則同坐標(biāo)（樁號）引數(shù)法數(shù)據(jù)處理。4.2在橫截面測量方面的應(yīng)用縱橫斷面放樣時(shí)，先把需要放樣的數(shù)據(jù)輸入到電子手簿中，生成一個(gè)施工預(yù)放樣點(diǎn)的文件，并儲存起來，隨時(shí)可以到現(xiàn)場測量所用；橫斷面放樣時(shí)，先確定橫斷面作業(yè)形式（挖、填、半挖半填），然后把橫斷面設(shè)計(jì)有關(guān)數(shù)據(jù)輸入電子手簿中（邊坡坡度、路肩寬度、設(shè)計(jì)高）也生成一個(gè)施工預(yù)放樣文件，儲存起來，并隨時(shí)到現(xiàn)場測量放樣。還可利用軟件自動與地面線銜接進(jìn)行所謂的“載帽”工作，并利用“斷面法”進(jìn)行填挖土方量的計(jì)算。用繪圖軟件還可繪出沿線的縱斷面和各點(diǎn)的橫斷面圖。因?yàn)樗捎玫臄?shù)據(jù)都是測繪地形圖時(shí)采集的，不需要到現(xiàn)場進(jìn)行縱、橫斷面測量，大大減少了外業(yè)工作。而且必要時(shí)，可用動態(tài)GPS到現(xiàn)場檢驗(yàn)復(fù)合，這與傳統(tǒng)方法相比，既經(jīng)濟(jì)又易實(shí)現(xiàn)。如今，采用許多基站進(jìn)行同時(shí)作業(yè)然后通過網(wǎng)絡(luò)將測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和分析計(jì)算從而建立測繪結(jié)果的定位服務(wù)綜合系統(tǒng)簡稱CORS慢慢的變成了一個(gè)城市的GPS應(yīng)用最為廣泛的定位方法。CORS系統(tǒng)同時(shí)結(jié)合了衛(wèi)星定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)字信息傳輸技術(shù)等多領(lǐng)域、高深度的新型衛(wèi)星定位技術(shù)。CORS系統(tǒng)由五個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，分別是基站網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳遞器、數(shù)據(jù)接受系統(tǒng)、用戶應(yīng)用客戶端。每個(gè)基站和數(shù)據(jù)分析中心通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳播連接成一個(gè)整體，形成一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)。因此，在使用該技術(shù)進(jìn)行測量作業(yè)時(shí)，要先確定是否測量用具已經(jīng)獲得了GPS的CORS基站使用權(quán)限，如果獲得，將會得到一個(gè)賬號和相應(yīng)的密碼。用戶連接CORS站得到計(jì)算結(jié)果時(shí)，他們需知道這時(shí)擁有的坐標(biāo)系統(tǒng)是CORS基站的坐標(biāo)系統(tǒng)，如果想和工程的系統(tǒng)坐標(biāo)一樣的話，不但得定下坐標(biāo)系統(tǒng)的參數(shù)，還得實(shí)施投影轉(zhuǎn)換。這個(gè)時(shí)候，用戶能夠根據(jù)需要改正已知點(diǎn)數(shù)據(jù)的三參數(shù)、四參數(shù)和七參數(shù)。將CORS坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到我們工程所需坐標(biāo)系統(tǒng)中來。實(shí)時(shí)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?？焖凫o態(tài)定位模式：需要使GPS接收機(jī)在各個(gè)流動站之上，不移動的做觀測作業(yè)。在觀測時(shí)，還接收著基準(zhǔn)站和衛(wèi)星的同步觀測數(shù)據(jù)，保持一周之內(nèi)的所有用戶站的三參數(shù)坐標(biāo)，加入解算結(jié)果的浮動情況在允許范圍內(nèi)，而且精度能夠達(dá)到使用要求。就能夠停止實(shí)時(shí)觀測。通常的應(yīng)用在進(jìn)行控制測量時(shí)，如控制網(wǎng)加密；如果使用常規(guī)測量方法（如全站儀測量），會被很多客觀因素所影響。一些自然條件惡劣的地方不適合用這種方法進(jìn)行測量作業(yè)，RTK技術(shù)卻非常的適合在這種環(huán)境中使用。動態(tài)定位：使用RTK技術(shù)測量前需要初始化，在控制點(diǎn)上先試觀測幾秒到幾分鐘，具體時(shí)間要看所使用的儀器。之后流動站即可進(jìn)入自動觀測狀態(tài)，它會按照事先設(shè)定好的順序連同基準(zhǔn)站進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測并記錄采樣點(diǎn)空間位置等測量數(shù)據(jù)。它所測量的數(shù)據(jù)十分精確，只需2～4s，就可把精度精確到厘米級，甚至是1cm，整個(gè)過程不受橫向通視限制，可動態(tài)的定位，而且可以繪制地形圖，對橫、縱斷面地面數(shù)據(jù)、中樁數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，這會在公路勘測中起到非常大的作用，性能遠(yuǎn)超現(xiàn)有的常規(guī)測量儀器、技術(shù)。4.3戶外及公路測量應(yīng)用公路測量通常是指在勘測設(shè)計(jì)、施工放樣階段。公路測量的特點(diǎn)是線路長、地形地物復(fù)雜、測量難度大。采用GPSRTK技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用，靈活機(jī)動，勞動強(qiáng)度小，生產(chǎn)效率高。高等級的公路選線是在大比例尺（1：1000或1：2000）帶狀地形圖上進(jìn)行。用傳統(tǒng)的方法測圖，先要建立控制點(diǎn)，然后進(jìn)行碎部測量，再繪制成大比例尺地形圖。這種方法難度大、速度慢、花費(fèi)時(shí)間長、效率低。采用GPRRTK測量可以完全克服這些缺點(diǎn)，只需要在公路沿線每個(gè)碎部點(diǎn)上停留一兩分鐘，即要獲得每點(diǎn)的三維坐標(biāo)，結(jié)合輸入點(diǎn)的特征編碼及屬性信息，就構(gòu)成帶狀地形圖所有碎部點(diǎn)的數(shù)據(jù)。然后用繪圖軟件成圖。這種方法需要采集碎部點(diǎn)的三維坐標(biāo)和輸入屬性信息，而且速度快，既省時(shí)又省力，大大地克服了測圖的難度。儀器在使用過程中，會因?yàn)檗D(zhuǎn)運(yùn)、維護(hù)不善、硬件老化、漏電等因素而出現(xiàn)反應(yīng)遲緩、計(jì)算錯誤等的問題。而軟件在運(yùn)行過程中因?yàn)橛布膯栴}也不能保證一直相對穩(wěn)定。儀器在組裝過程中，天線、信號發(fā)生器、信號放大器等的零件都有可能裝配不當(dāng)導(dǎo)致計(jì)算失誤。這些因素很大程度上不可避免，因此只有使得測量人員盡可能地規(guī)范操作來減少誤差。測繪過程誤差的因素有很多，其中使得數(shù)據(jù)偏離比較嚴(yán)重的有儀器的損壞和精度低、衛(wèi)星公轉(zhuǎn)軌跡、地球自轉(zhuǎn)速度、數(shù)據(jù)在由衛(wèi)星傳輸給地球時(shí)受到的信號干擾、基站和GPS相互傳輸信息過程中高大植被、高樓大廈、城市群、峽谷、溝壑等。衛(wèi)星和地球的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)在進(jìn)行之前就已經(jīng)是固定的，無法改變。因此，減少測量誤差只能從其他方面入手?？梢詢?yōu)化觀測時(shí)間和測量標(biāo)準(zhǔn)。對于GPS信號在傳向基站過程中被干擾的情況，可以通過確保在測量過恒中心好通暢，不在高大的建筑物、植物、山體、峽谷等地帶進(jìn)行測量作業(yè)。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換會帶來誤差。當(dāng)測量精度達(dá)到很高標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，轉(zhuǎn)換坐標(biāo)時(shí)，有如下兩種誤差需要關(guān)注：①距離投影產(chǎn)生的誤差；②已經(jīng)探測的點(diǎn)的坐標(biāo)在進(jìn)行坐標(biāo)傳輸時(shí)產(chǎn)生的誤差。不過，采用RTK測量方法卻可以忽略第一種誤差。RTK測量方法將本初子午線基站所在的坐標(biāo)作為基點(diǎn)的經(jīng)度，把測狼區(qū)域的平均的高程面作為投影面，這樣就把投影的誤差降低到可以忽略不計(jì)。只留下第二種誤差。當(dāng)用來輔助測量的已經(jīng)得知坐標(biāo)的點(diǎn)的存在兩個(gè)時(shí)，就可以滿足轉(zhuǎn)換四參數(shù)的計(jì)算要求，此時(shí)給出的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精確程度相當(dāng)?shù)?。傳統(tǒng)的測量方法就是將儀器固定在已經(jīng)得知坐標(biāo)的點(diǎn)，工作人員在指揮者的指導(dǎo)下沿著斷面驚醒測量作業(yè)。而當(dāng)所測量的斷面需要進(jìn)行曲線測量時(shí)，工作人員只能根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)大概地接近曲面的斷面點(diǎn)，測量數(shù)據(jù)之后再計(jì)算出剛才跑行的距離，然后再到準(zhǔn)確的斷面點(diǎn)測量。如果碰到視野中存在大的障礙物的時(shí)候還必須換一個(gè)測站。這樣的方法會耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，并且完全達(dá)不到要求的測量進(jìn)度。而此次工程之中，利用測量線上早已存在的高程計(jì)量點(diǎn)，完成對GPS擬合高的對比工作，這樣可以使得GPS-RTK獲得的高程數(shù)據(jù)達(dá)到相當(dāng)高的精度，促進(jìn)中平測量工作的圓滿完成，同時(shí)還顯著的縮短了技術(shù)時(shí)間和測量的總費(fèi)用。結(jié)論勘測技術(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測量，為勘測階段測繪帶狀地形圖，路線平面、縱斷面測量提供依據(jù)在施工階段為橋梁，隧道建立施工控制網(wǎng)，這僅僅是GPS在公路勘測中應(yīng)用的初級階段，其實(shí)公路測量的技術(shù)潛