淺談RTK測(cè)量系統(tǒng)在道路測(cè)量中的應(yīng)用.doc

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1、淺論RTK測(cè)量系統(tǒng)在道路施工測(cè)量中的應(yīng)用作者毛佩（中國(guó)五冶集團(tuán)路橋工程分公司）[摘要]本文通過(guò)對(duì)RTK測(cè)量系統(tǒng)的原理及操作中注意事項(xiàng)的介紹，為該測(cè)量系統(tǒng)的使用者提供參考?！　關(guān)鍵詞]RTK基站移動(dòng)站求參應(yīng)用　一、引言RTK(RealTimeKinematic）是載波相位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分GPS測(cè)量技術(shù)的簡(jiǎn)稱,它能夠?qū)崟r(shí)提供測(cè)點(diǎn)在相應(yīng)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，并達(dá)到厘米級(jí)的精度。隨著科技的發(fā)展及國(guó)產(chǎn)測(cè)繪儀器公司的崛起，國(guó)產(chǎn)RTK打破了國(guó)外廠商的市場(chǎng)壟斷，價(jià)格的下降大大加快了RTK在道路施工測(cè)量中的普及。在傳統(tǒng)的控制測(cè)量及施工放樣中，用全站儀進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量及施工放樣，要求控制點(diǎn)位之間必須通視，外業(yè)觀測(cè)工作

2、量大，效率低下。RTK測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用，克服了以上缺點(diǎn)，靜態(tài)布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)觀測(cè)站之間無(wú)需通視，使控制的點(diǎn)位的選擇更加靈活、合理；在施工放樣中大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量及測(cè)量?jī)x器的“搬站”次數(shù)，可輕松完成高精度的施工放樣作業(yè)。二、RTK測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成及原理1.RTK系統(tǒng)的構(gòu)成RTK測(cè)量系統(tǒng)由基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)發(fā)射系統(tǒng)（外置電臺(tái)、內(nèi)置電臺(tái)、成熟網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸）、移動(dòng)站和手簿（手持PDA）構(gòu)成?；鶞?zhǔn)站和移動(dòng)站之間可通過(guò)手簿或者機(jī)身按鍵相互切換，移動(dòng)站可根據(jù)實(shí)際需要配置多臺(tái)。2.RTK系統(tǒng)的原理基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同步接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，基準(zhǔn)站通過(guò)數(shù)據(jù)鏈，將基準(zhǔn)站的WGS84坐標(biāo)和接收到的載波相位信號(hào)（或載

3、波相位差分信號(hào)）發(fā)射出去，移動(dòng)站接手衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)接受基準(zhǔn)站發(fā)射的信號(hào)，再通過(guò)移動(dòng)站手簿對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行計(jì)算,精確的計(jì)算出基準(zhǔn)站和移動(dòng)站的空間位置關(guān)系，移動(dòng)站實(shí)時(shí)得到高精度的相對(duì)于基準(zhǔn)站的WGS84三維坐標(biāo)，然后通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和高程擬合，計(jì)算出移動(dòng)站測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。RTK測(cè)量技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。早期基站與移動(dòng)站之間數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)（內(nèi)置和外置）來(lái)實(shí)現(xiàn)，隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的興起，GPS技術(shù)應(yīng)用日益廣泛和不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸由原先的電臺(tái)，發(fā)展到成熟數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)（GPRS/CDMA），GPRS/CDMA數(shù)據(jù)傳輸不受作業(yè)距離限制，特別適合城區(qū)、山區(qū)等傳統(tǒng)電臺(tái)型號(hào)阻擋嚴(yán)重的復(fù)雜區(qū)域作業(yè)，抗

4、干擾能力強(qiáng)。三、坐標(biāo)參數(shù)轉(zhuǎn)換RTK初次使用或者換區(qū)域、換坐標(biāo)系使用，都需求取坐標(biāo)參數(shù)。RTK測(cè)量精度與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)、高程擬合參數(shù)的計(jì)算和控制點(diǎn)的選用有密切的關(guān)系。1.平面坐標(biāo)參數(shù)四參數(shù)是同一橢球不同坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，表示為△X、△Y、A（旋轉(zhuǎn)角）、K（尺度比）。七參數(shù)是兩個(gè)不同橢球之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，表示為△X、△Y、△Z、△α、△β、△γ、△K，三個(gè)平移、三個(gè)旋轉(zhuǎn)和一個(gè)尺度參數(shù)。需要至少知道3個(gè)及以上公共點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)（X,Y,Z）。RTK直接測(cè)量的坐標(biāo)是屬于WGS84坐標(biāo)系，施工中我們通常采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)(如1954年北京坐標(biāo)系，1980年西安坐標(biāo)系、1956年黃海高程系、198

5、5國(guó)家高程基準(zhǔn))；或采用獨(dú)立的施工坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)(地方坐標(biāo)系)。坐標(biāo)系統(tǒng)投影面并不是同一個(gè)橢球，那么需要七參數(shù)才可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)橢球的轉(zhuǎn)換。如果地面兩點(diǎn)的距離小于10km，我們幾乎可以忽略因采用不同橢球參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)換精度的影響，采用四參數(shù)便可完成兩種坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。如果地面上兩點(diǎn)的距離超過(guò)了15km，那么我們就必須考慮兩種不同坐標(biāo)系所采用的橢球參數(shù)，避免因橢球參數(shù)的差異，導(dǎo)致點(diǎn)位換算后的精度過(guò)低，所以必須采用七參數(shù)來(lái)完成兩種坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。2.四參數(shù)的求解方法A.利用成果點(diǎn)校正即在未到現(xiàn)場(chǎng)的情況下，在點(diǎn)校正菜單中，選取數(shù)據(jù)庫(kù)中的控制點(diǎn)，并且輸入對(duì)應(yīng)的WGS84坐標(biāo)（以上數(shù)據(jù)可向相關(guān)測(cè)繪單位購(gòu)買），

6、軟件就會(huì)自動(dòng)計(jì)算出四參數(shù)并給出點(diǎn)位精度；B.利用現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)校正即在指定的控制點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)聯(lián)測(cè)，一般聯(lián)測(cè)兩個(gè)以上點(diǎn)就可以求出四參數(shù)。3.七參數(shù)的求解方法RTK直接測(cè)量獲得的其實(shí)就是WGS84橢球下的大地坐標(biāo)，在工程測(cè)量中使用的已知控制點(diǎn)成果為西安80或北京54橢球下高斯投影后的平面直角坐標(biāo)，使用3個(gè)及以上控制點(diǎn)的WGS84空間直角坐標(biāo)和西安80或北京54空間直角坐標(biāo)，通過(guò)間接平差的方法就可以求解得到7參數(shù)。四、高程擬合參數(shù)在需要高精度的正常高高程值時(shí)，用RTK測(cè)量必須合理地求解高程擬合面，這樣才能滿足作業(yè)要求。GPS直接測(cè)得的是在WGS84坐標(biāo)系下的大地高高程，而一般所用的高程數(shù)據(jù)是正常高高程，兩

7、者之間存在高程異常，可以通過(guò)擬合的方式進(jìn)行高程異常的計(jì)算，從而用正常高取代大地高進(jìn)行使用。高程擬合分加權(quán)平均擬合、平面擬合和曲面擬合三種，高程擬合時(shí)，使用3個(gè)點(diǎn)的高程進(jìn)行計(jì)算時(shí)，控制點(diǎn)坐標(biāo)庫(kù)進(jìn)行加權(quán)平均的高程擬合時(shí)；使用4-6個(gè)點(diǎn)的高程時(shí)，控制點(diǎn)坐標(biāo)庫(kù)進(jìn)行平面高程擬合；使用7個(gè)以上點(diǎn)位高程時(shí)，控制點(diǎn)坐標(biāo)庫(kù)進(jìn)行曲面擬合。五、求參過(guò)程注意事項(xiàng)在RTK在道路測(cè)量的應(yīng)用過(guò)程中，會(huì)發(fā)現(xiàn)同樣的坐標(biāo)控制系統(tǒng)，求參后在正常使用過(guò)程中，三