淺談RTK測量系統(tǒng)在道路測量中的應用.doc

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1、淺論RTK測量系統(tǒng)在道路施工測量中的應用作者毛佩（中國五冶集團路橋工程分公司）[摘要]本文通過對RTK測量系統(tǒng)的原理及操作中注意事項的介紹，為該測量系統(tǒng)的使用者提供參考。　　[關鍵詞]RTK基站移動站求參應用　一、引言RTK(RealTimeKinematic）是載波相位實時動態(tài)差分GPS測量技術的簡稱,它能夠實時提供測點在相應坐標系中的三維坐標，并達到厘米級的精度。隨著科技的發(fā)展及國產(chǎn)測繪儀器公司的崛起，國產(chǎn)RTK打破了國外廠商的市場壟斷，價格的下降大大加快了RTK在道路施工測量中的普及。在傳統(tǒng)的控制測量及施工放樣中，用全站儀進行導線測量及施工放樣，要求控制點位之間必須通視，外業(yè)觀測工作

2、量大，效率低下。RTK測量系統(tǒng)的應用，克服了以上缺點，靜態(tài)布設控制網(wǎng)時觀測站之間無需通視，使控制的點位的選擇更加靈活、合理；在施工放樣中大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點數(shù)量及測量儀器的“搬站”次數(shù)，可輕松完成高精度的施工放樣作業(yè)。二、RTK測量系統(tǒng)的構成及原理1.RTK系統(tǒng)的構成RTK測量系統(tǒng)由基準站、數(shù)據(jù)發(fā)射系統(tǒng)（外置電臺、內(nèi)置電臺、成熟網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸）、移動站和手簿（手持PDA）構成?；鶞收竞鸵苿诱局g可通過手簿或者機身按鍵相互切換，移動站可根據(jù)實際需要配置多臺。2.RTK系統(tǒng)的原理基準站和移動站同步接收GPS衛(wèi)星信號，基準站通過數(shù)據(jù)鏈，將基準站的WGS84坐標和接收到的載波相位信號（或載

3、波相位差分信號）發(fā)射出去，移動站接手衛(wèi)星信號的同時接受基準站發(fā)射的信號，再通過移動站手簿對兩路信號進行計算,精確的計算出基準站和移動站的空間位置關系，移動站實時得到高精度的相對于基準站的WGS84三維坐標，然后通過坐標轉換和高程擬合，計算出移動站測點的三維坐標。RTK測量技術的關鍵在于數(shù)據(jù)的實時傳輸。早期基站與移動站之間數(shù)據(jù)傳輸通過數(shù)據(jù)傳輸電臺（內(nèi)置和外置）來實現(xiàn)，隨著無線網(wǎng)絡的興起，GPS技術應用日益廣泛和不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸由原先的電臺，發(fā)展到成熟數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸技術（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)電臺型號阻擋嚴重的復雜區(qū)域作業(yè)，抗

4、干擾能力強。三、坐標參數(shù)轉換RTK初次使用或者換區(qū)域、換坐標系使用，都需求取坐標參數(shù)。RTK測量精度與坐標轉換參數(shù)、高程擬合參數(shù)的計算和控制點的選用有密切的關系。1.平面坐標參數(shù)四參數(shù)是同一橢球不同坐標系之間的轉換參數(shù)，表示為△X、△Y、A（旋轉角）、K（尺度比）。七參數(shù)是兩個不同橢球之間的轉換參數(shù)，表示為△X、△Y、△Z、△α、△β、△γ、△K，三個平移、三個旋轉和一個尺度參數(shù)。需要至少知道3個及以上公共點的空間直角坐標（X,Y,Z）。RTK直接測量的坐標是屬于WGS84坐標系，施工中我們通常采用國家標準坐標系統(tǒng)(如1954年北京坐標系，1980年西安坐標系、1956年黃海高程系、198

5、5國家高程基準)；或采用獨立的施工坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)(地方坐標系)。坐標系統(tǒng)投影面并不是同一個橢球，那么需要七參數(shù)才可以實現(xiàn)兩個橢球的轉換。如果地面兩點的距離小于10km，我們幾乎可以忽略因采用不同橢球參數(shù)對轉換精度的影響，采用四參數(shù)便可完成兩種坐標系的轉換。如果地面上兩點的距離超過了15km，那么我們就必須考慮兩種不同坐標系所采用的橢球參數(shù)，避免因橢球參數(shù)的差異，導致點位換算后的精度過低，所以必須采用七參數(shù)來完成兩種坐標系的轉換。2.四參數(shù)的求解方法A.利用成果點校正即在未到現(xiàn)場的情況下，在點校正菜單中，選取數(shù)據(jù)庫中的控制點，并且輸入對應的WGS84坐標（以上數(shù)據(jù)可向相關測繪單位購買），

6、軟件就會自動計算出四參數(shù)并給出點位精度；B.利用現(xiàn)場點校正即在指定的控制點進行坐標聯(lián)測，一般聯(lián)測兩個以上點就可以求出四參數(shù)。3.七參數(shù)的求解方法RTK直接測量獲得的其實就是WGS84橢球下的大地坐標，在工程測量中使用的已知控制點成果為西安80或北京54橢球下高斯投影后的平面直角坐標，使用3個及以上控制點的WGS84空間直角坐標和西安80或北京54空間直角坐標，通過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，用RTK測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直接測得的是在WGS84坐標系下的大地高高程，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，可以通過擬合的方式進行高程異常的計算，從而用正常高取代大地高進行使用。高程擬合分加權平均擬合、平面擬合和曲面擬合三種，高程擬合時，使用3個點的高程進行計算時，控制點坐標庫進行加權平均的高程擬合時；使用4-6個點的高程時，控制點坐標庫進行平面高程擬合；使用7個以上點位高程時，控制點坐標庫進行曲面擬合。五、求參過程注意事項在RTK在道路測量的應用過程中，會發(fā)現(xiàn)同樣的坐標控制系統(tǒng)，求參后在正常使用過程中，三