【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)， 通過(guò)無(wú)線電接收設(shè)備，接收 基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測(cè)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)地計(jì)算并顯示用戶站的三維坐標(biāo)極其精度。 由于在 RTK 定位技術(shù)中基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)用的是國(guó)家坐標(biāo)系或城市地方坐標(biāo)系中的坐標(biāo) ， 而計(jì)算是在 WGS84 坐標(biāo)系中進(jìn)行 。 因此 ， 在鐵路設(shè)計(jì)和施工測(cè)量開(kāi)始之前 ， 還必須要先求定兩坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù) ， 再經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和投影改正 ， 才能夠獲得實(shí)用的厘米級(jí)定位結(jié)果。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè) 論文 6 圖 GPS RTK 技術(shù)的數(shù)據(jù)流程圖 GPSRTK 定位系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)組成主要包括以下三部分： GPS 接收機(jī)。能夠測(cè)量到載波相的 GPS 接收機(jī)都能夠進(jìn)行 RTK 定位，但是為了能夠快速、準(zhǔn)確地求解整周模糊度，雙頻接收機(jī)比較理想。 無(wú)線電數(shù)據(jù)鏈。包括基準(zhǔn)站發(fā)射電臺(tái)、流動(dòng)站接收電臺(tái)和中繼站電臺(tái)。 電子手簿：由于 GPSRTK 作業(yè)過(guò)程中，流動(dòng)站一般將和 GPS 接收機(jī)和電臺(tái)背在背部，為了便于建立測(cè)量項(xiàng)目、建立坐標(biāo)系統(tǒng)，設(shè)置測(cè)量形式和參數(shù)、設(shè)置電臺(tái)參數(shù)，實(shí)時(shí)閱讀、存儲(chǔ)測(cè)量坐標(biāo)和精度，設(shè)計(jì)放樣從標(biāo)點(diǎn)或參數(shù)、指導(dǎo)放樣等，一般采用手持式的電子簿比較方便。 GPS RTK 技術(shù)在 線路 測(cè)量工作中的 意義 隨著 GPS 定位技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展完善，使測(cè)繪定位技術(shù)發(fā)生了革 命性的變革，為測(cè)繪工作提供了嶄新的技術(shù)手段和方法， 使 GPS 控制網(wǎng) 具有 了 很高的精度。 絕大多數(shù)測(cè)量工作者也屏棄了控制測(cè)量采用導(dǎo)線測(cè)量的傳統(tǒng)模式。 RTK 實(shí)時(shí)差分技術(shù)是 GPS的一部分，如果說(shuō) GPS 靜態(tài)技術(shù)是宏觀調(diào)控的話，那么 RTK 技術(shù)則是對(duì)其的微觀補(bǔ)充。在沒(méi)有 RTK 以前，使用 GPS 測(cè)量時(shí)要使用多臺(tái) GPS 接收機(jī)長(zhǎng)時(shí)間接受 GPS 信號(hào)，回來(lái)后還要做相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，才能得到 GPS 控制點(diǎn)坐標(biāo)，這種作業(yè)方式不但費(fèi)時(shí)， 需內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè) 論文 7 要多臺(tái)儀器多個(gè)人同時(shí)觀測(cè)，費(fèi)用大，需要人員多。有了 RTK 技術(shù)以后，情況大大改觀，只需把 RTK 基站架設(shè)在一個(gè)已知坐標(biāo)值得固定點(diǎn)上，并不斷發(fā)射無(wú)線電信號(hào)，另外一臺(tái) GPS 接收機(jī)可以即時(shí)接受基站的信號(hào)，并和其構(gòu)成一條基線，這樣 GPS 接受機(jī)就可以進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)（幾十秒即可），且精度能達(dá)到厘米級(jí)，測(cè)量速度快， 精度高，只需一臺(tái) GPS 接收機(jī)和一個(gè)基站，人員也減少了，可以說(shuō)是革命性的進(jìn)步。 GPS RTK 技術(shù)以其定位精度高、觀測(cè) 速度快、小巧靈活等優(yōu)點(diǎn)，深受廣大測(cè)量工作者的青睞。 同時(shí) ， GPS RTK 技術(shù) 的 發(fā)展，使常規(guī)的測(cè)角、測(cè)距、測(cè)水準(zhǔn)為主體的地面定位技術(shù)，正在逐步被以一次性確定三維坐標(biāo)的高速度、高效率、高精度的 GPS RTK 技術(shù)所代替 。 因此，GPS RTK 技術(shù)在控制測(cè)量、工程放樣、地形測(cè)圖等工作中都 能極大地提高外業(yè)作業(yè)效率，對(duì)測(cè)量工作的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用 ,這對(duì) GPS 技術(shù)的發(fā)展和普及， 更 具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè) 論文 8 第二章 GPS RTK 技術(shù) 在線路測(cè)量中的 基本 應(yīng)用 及操作流程 GPS RTK 技術(shù)在線路測(cè)量中的主要應(yīng)用點(diǎn) RTK 技術(shù)在 控制測(cè)量 中的應(yīng)用 常規(guī)控制測(cè)量如導(dǎo)線測(cè)量，要求點(diǎn)間通視，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且精度不均勻。 GPS 靜態(tài)測(cè)量，點(diǎn)間不需通視且精度高，但數(shù)據(jù)采集時(shí)間長(zhǎng)，還需事后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不能實(shí)時(shí)知道定位結(jié)果，如內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求則必須返工。 所以應(yīng)用 GPS RTK 測(cè)量技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量，其操作方法靈活方便，在作業(yè)效率上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但測(cè)量成果在精度上稍差于導(dǎo)線測(cè)量和 GPS 靜態(tài)測(cè)量 。 在控制測(cè)量中，可根據(jù)控制測(cè)量精度要求采用不同的 RTK 測(cè)量方法。例如圖根測(cè)量，可用手扶對(duì)中桿使氣泡居中測(cè)量 5 ～ 10 s 即可滿足要求。對(duì)于高等級(jí)控制測(cè)量，需要架設(shè)腳架、基座，安置 RTK 接收機(jī)，設(shè)置測(cè)量時(shí)間為 5 min( 不需要更長(zhǎng)時(shí)間，精度不因時(shí)間增加而顯著提高 ) ，即可得到該點(diǎn)坐標(biāo)成果。為了保證精度及測(cè)量成果排除外界因素干擾，可獨(dú)立進(jìn)行 2 次，取其平均值作為最終測(cè)量成 果，既起到了測(cè)量檢核的作用，同時(shí)又提高了測(cè)量精度。 在控制測(cè)量中， 采用 RTK 技術(shù) 前，需要了解此 項(xiàng)目 的要求精度， 并在 合理的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)剡x擇不同精度的機(jī)型，以確保工程順利完成。 GPSRTK 圖根控制測(cè)量的一般作業(yè)流程： 收集資料。首先收集測(cè)區(qū)的控制點(diǎn)資料，包括坐標(biāo)系及控制點(diǎn)是屬常規(guī)控制網(wǎng)還是GPS 網(wǎng)；外業(yè)踏斟，視控制點(diǎn)是否適合作為基準(zhǔn)點(diǎn)。 求定測(cè)區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)。 GPSRTK 測(cè)量是在 WGS84 坐標(biāo)系中進(jìn)行的，而各種工程測(cè)量和定位是在地方和國(guó)家坐標(biāo)系中進(jìn)行的，它們之間存在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問(wèn)題。大家知道， GPS 靜態(tài)測(cè)量時(shí)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是在事后處理進(jìn)行的，而 GPSRTK 是用于實(shí)時(shí)測(cè)量，要求及時(shí)給出地方或國(guó)家坐標(biāo)，因此，首先必須求出測(cè)區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)。 計(jì)算測(cè)區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)，需知已知點(diǎn)至少三個(gè)以上，且分別有 WGS84 地心坐標(biāo)系、國(guó)家坐標(biāo)或地方坐標(biāo)；該點(diǎn)最好選在測(cè)區(qū)四周及中心，均勻分布，能有效地控制測(cè)區(qū)。為了檢驗(yàn)轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度和可靠性，最好能利用最小二乘法選三個(gè)以上的 點(diǎn)求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。 基準(zhǔn)點(diǎn)的安置和測(cè)定?；鶞?zhǔn)點(diǎn)的安置是順利實(shí)施 GPSRTK 的關(guān)鍵程序之一。它的安內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè) 論文 9 置應(yīng)滿足下列條件： 應(yīng)有正確的已知坐標(biāo)。 地勢(shì)較高且交通方便，四周通視條件好，較為開(kāi)闊，有利于衛(wèi)星信號(hào)的接收和數(shù)據(jù)的發(fā)射。為了提高 GPS 測(cè)量的可靠性，先點(diǎn)最好選擇在電磁波干擾比較少的地方，以保證數(shù)據(jù)偉輸?shù)目煽啃浴? 周?chē)划a(chǎn)生多路徑效應(yīng)的影響及沒(méi)有其他干擾源，以防數(shù)據(jù)丟失。 流動(dòng)站觀測(cè)。 GPSRTK 流動(dòng)站觀測(cè)按快速 靜態(tài)測(cè)量模式進(jìn)行，將 GPS 信號(hào)流動(dòng)站安置在等測(cè)點(diǎn)，靜止地進(jìn)行觀測(cè)。在觀測(cè)過(guò)程中， GPS 流動(dòng)站在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)內(nèi)置電臺(tái)接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)牡挠^測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)相對(duì)定位原理，將載波相位觀測(cè)值實(shí)時(shí)進(jìn)行差分處理，得到流動(dòng)站和基準(zhǔn)站的坐標(biāo)差： 、 、 ，坐標(biāo)加上基準(zhǔn)站坐標(biāo)，得到流動(dòng)站的 GPS84 坐標(biāo)。通過(guò)點(diǎn)較正求得從標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換得出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)及相應(yīng)精度。當(dāng)解算載波相的整周未知數(shù)得到固定解，解算結(jié)果的變化趨于穩(wěn)定，且其精度滿足設(shè)計(jì)要求（平面： ）時(shí)，便將解算結(jié)果存入電子手簿，結(jié)束該站觀測(cè)。此過(guò)程一般進(jìn)行 3min5min。 RTK 技術(shù)在線路 放樣 中的應(yīng)用 放樣，是把圖上設(shè)計(jì)的物體按照已定的尺寸或坐標(biāo)在實(shí)地上標(biāo)定下來(lái)。傳統(tǒng)的線路放樣方法有偏角法、切線支距法、極坐標(biāo)法等。一般需要事先根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算放樣元素，再在實(shí)地使用全站儀等常規(guī)測(cè)量?jī)x器測(cè)設(shè)出當(dāng)放樣線路。因其在實(shí)施過(guò)程中受測(cè)區(qū)通視條件和已知點(diǎn)分布等因素影響，耗人耗時(shí)、效率低下，且缺乏實(shí)時(shí)有效的精度控制檢核措施。 GPS RTK 測(cè)量技術(shù)用于放樣，參與放樣工作的人數(shù)也大大減少。 GPS RTK 技術(shù)的應(yīng)用，極大地提高了工作效率，亦更好地解決了實(shí)時(shí)而簡(jiǎn)便的檢核。 線路中線放樣 中 ，將線路參數(shù) 如 線路起終點(diǎn)坐標(biāo)、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等輸入 RTK 的外業(yè)手簿，即可放樣。 放樣方法靈活，即能按樁號(hào)也可按坐標(biāo)放樣，并可以隨時(shí)互換。 放樣時(shí)屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于東西南北各個(gè)方向移動(dòng)，根據(jù)手簿屏幕上方向和數(shù)值的指示移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)位置并符合精度要求時(shí)，會(huì)自動(dòng)提示測(cè)量者已完成放樣，同時(shí)迅速提示測(cè)量者目標(biāo)位置的標(biāo)高是否滿足工程設(shè)計(jì)要求，告訴操作者誤差值，直接指導(dǎo)下一步施工。 RTK 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)還有可反復(fù)作業(yè)，不 必重復(fù)輸入設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，不必?fù)?dān)心數(shù)據(jù)計(jì)算或輸入粗差。當(dāng)環(huán)境條件不滿足 RTK 放樣要求時(shí)，可利用 RTK 的快速控制測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)測(cè)設(shè)臨時(shí)控制點(diǎn)，架設(shè)全站儀完成放樣任務(wù)，從而代替了從高級(jí)控制內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè) 論文 10 點(diǎn)做導(dǎo)線引入控制點(diǎn)的繁雜程序。 計(jì)算線路上任意點(diǎn)坐標(biāo)的方法很多 ， 對(duì)于曲線測(cè)設(shè)而言 ,只要給出線路上各交點(diǎn)坐標(biāo) ，對(duì)應(yīng)曲線半徑和緩和曲線長(zhǎng)度 ， 就可以計(jì)算出線路上各曲線大樁的坐標(biāo)和需要放樣的線路中線的任意點(diǎn)坐標(biāo) .如果把線路載入 GPS， 在 GPS 內(nèi)部生成線路位置并現(xiàn)場(chǎng)參考站架設(shè)完畢后 ， 可以有選擇的按定距或者指定大樁進(jìn)行中線放樣 。 一般按樁號(hào)放樣 ， 當(dāng)輸入一個(gè)樁號(hào)后 ， GPS RTK 會(huì)自動(dòng)提示你目前位置距離樁號(hào)的距離、方向 ， 據(jù)此找到測(cè)設(shè)設(shè)計(jì)位置 ,完成中線測(cè)量 。 目前該方法已廣泛應(yīng)用于鐵路、公路的中線放樣 。 RTK 技術(shù)在線路數(shù)字地形測(cè)繪中的應(yīng)用 隨著 RTK 技術(shù)的逐漸普及 ,線路數(shù)字地形測(cè)繪的野外數(shù)據(jù)采集方法 ， 也逐漸采用GPS RTK 測(cè)量方法。 對(duì)線路工程中小塊面積的地形測(cè)圖 ， 如管線、鐵路、公路工程中的站址以及輸電線路工程中的塔址等 ， 應(yīng)用 RTK 技術(shù)進(jìn)行線路地形數(shù)據(jù)采集 ， 可以收到快速、高精度、低成本的理想效果。用 RTK 技術(shù)進(jìn)行線路帶狀地形圖根控制測(cè)量 ， 既能實(shí)時(shí)獲取定位結(jié)果 ,又能實(shí)時(shí)獲取定位精度 ， 可大大提高作業(yè)效率。事實(shí)上 ， 用 RTK 進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集 ， 也可不遵循 “ 從整體到局部 ， 先控制后碎部 ” 的原則 ， 圖根控 制 。 測(cè)量和碎部測(cè)量可以同步進(jìn)行。只有在 GPS 衛(wèi)星受遮擋的地段 (如高樓密集區(qū)、森林區(qū)等 )， 在適當(dāng)位置用 RTK 施測(cè)成對(duì)的圖根點(diǎn) ， 以便使用常規(guī)方法采集碎部點(diǎn)。圖根控制測(cè)量和碎部測(cè)量同步進(jìn)行 ， 不受圖幅的限制 ， 作業(yè)小組的任務(wù)可按河流、道路等自然分界線劃分 ， 便于進(jìn)行碎部測(cè)量 ,也減少了圖幅接邊的問(wèn)題。 用全站儀、經(jīng)緯儀等進(jìn)行數(shù)字地形測(cè)圖時(shí) ， 被測(cè)的地物地貌等碎部點(diǎn)都要與 測(cè)站通視。因視距受到限制 ， 其最理想的每站測(cè)圖范圍在 km 左右 ， 對(duì)于線路工程帶狀地形測(cè)繪 ， 在線路縱向上往往不能滿足長(zhǎng)距離測(cè)量的要求。而采用 RTK 進(jìn)行測(cè)圖時(shí) ， 作業(yè)半徑可以延長(zhǎng)到 10 km左右 ， 很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。通過(guò)大量生產(chǎn)實(shí)踐分析 ， RTK 線路地形測(cè)繪與全站儀測(cè)圖相比較 ,有以下優(yōu)點(diǎn)。 精度高且分布均勻 ， 作業(yè)方便 全站儀測(cè)圖受通視條件和視距限制的約束 ， 需要多次搬站 ； RTK 測(cè)量省去了搬站的煩惱 ， 基準(zhǔn)站架好以后 ， 在其作業(yè)半徑內(nèi) ， 全力跑點(diǎn)即可。而且 RTK 作業(yè)不受通視條件限制 ， 無(wú)需做控制 ， 基準(zhǔn)站設(shè)置好 ， 進(jìn)行點(diǎn)檢核后 ,即可開(kāi)測(cè) ， 適應(yīng)數(shù)字化成圖的需要。RTK 測(cè)量碎部點(diǎn)的誤差均為隨機(jī)產(chǎn)生 ， 不會(huì)產(chǎn)生誤差積累 ， 其平面精度完全可以滿足中內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè) 論文 11 等精度控制測(cè)量的要求 ， 高程完全可以滿足圖根點(diǎn)和地形測(cè)圖的需要 ， 在待定點(diǎn)距起算點(diǎn) (基準(zhǔn)站 )2～ 6 km范圍內(nèi) ,高程精度可以滿足四等水準(zhǔn)要求。 速度快 ,效率高 ,節(jié)約人力 RTK 用于線路地形測(cè)繪 ， 可以較大程度地提高工作效率和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 。 一組全站儀測(cè)圖人員 (一般要求至少 3～ 4 人配合 )可分成兩個(gè) RTK 測(cè)量組。 RTK 作業(yè) ， 每組一般1～ 2 人 ， 測(cè)記法 1 人操作 1 人畫(huà)圖 ,編碼法 1 人即可。每站測(cè)圖采點(diǎn)僅需 3 s 左右 ， 1 d可采集 500 個(gè)點(diǎn) 的 數(shù)據(jù) ， 工作效率大大提高。 GPS RTK 的 操作流程 基本 作業(yè)方法 將基準(zhǔn)站設(shè)在制高點(diǎn)上 ， 以利于接收衛(wèi)星信號(hào)和傳輸數(shù)據(jù)鏈信號(hào) ， 控制點(diǎn)間距離小于 RTK 有效作業(yè)半徑的 2/3 倍。為方便對(duì) RTK 測(cè)量成果進(jìn)行檢核 ， 在測(cè)區(qū)內(nèi)環(huán)境不良地區(qū)增加基準(zhǔn)站?；鶞?zhǔn)站的選點(diǎn)盡量避免無(wú)線電干擾和多路徑效應(yīng)。 施測(cè)第一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)為已知點(diǎn) ， 以檢核第一個(gè) RTK 測(cè)量結(jié)果是否精確。實(shí)踐表明 ，開(kāi)始 RTK 測(cè)量前的檢核工作很重要 ， 如果忽略了這一步 ， 可能造成整天的測(cè)量成果作廢。它可以發(fā)現(xiàn)很多問(wèn)題 ,如輸入的控制點(diǎn)坐標(biāo)、坐標(biāo)系統(tǒng)、設(shè)置參數(shù)是否有誤等。 由于接收衛(wèi)星狀況不良原因而造成的盲點(diǎn)地區(qū) ， 則在盲點(diǎn)周?chē)訙y(cè)控制點(diǎn) ， 以便用全站儀補(bǔ)測(cè)。 RTK 的 具體 作業(yè)過(guò)程 啟動(dòng)基準(zhǔn)站 將基準(zhǔn)站架設(shè)在上空開(kāi)闊、沒(méi)有強(qiáng)電磁干擾、多路徑誤差影響小的控制點(diǎn)上 ， 正確連接好各儀器電纜，打開(kāi)各儀器。將基準(zhǔn)站設(shè)置為動(dòng)態(tài)測(cè)量模式。 建立新工程，定義坐標(biāo)系統(tǒng) 新建一個(gè)工程，即新建一個(gè)文件夾，并在這個(gè)文件夾里設(shè)置好測(cè)量參數(shù) [如橢球參數(shù)、投影參數(shù)等 ]。這個(gè)文件夾中包括許多小文件，它們分別是測(cè)量的成果文件和各種參數(shù)設(shè)置文件，如 *.dat、 *.cot、 *.rtk、 *.ini 等。 點(diǎn)校正 GPS 測(cè)量的為 WCS 一 84 系坐標(biāo)，而我們通常需要的是在流動(dòng)站上實(shí)時(shí)顯示國(guó)家坐標(biāo)系或地力獨(dú)立坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，這需要進(jìn)行坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，即點(diǎn)校正。點(diǎn)校正可以通過(guò)兩種方式進(jìn)行。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè) 論文 12 在已知轉(zhuǎn)換參數(shù)的情況下。如果有當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系統(tǒng)與 W CS84 坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換七參數(shù)，則可以在測(cè)量控制器中直接輸入，建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系。如果上作是在國(guó)家大地坐標(biāo)系統(tǒng)下進(jìn) 行，而且知道橢球參數(shù)和投影方式以及基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)，則可以直接定義坐標(biāo)系統(tǒng)，建議在 RTK 測(cè)量中最好加入 12 個(gè)點(diǎn)校正，避免投影變形過(guò)大，提高數(shù)據(jù)可靠性。 在不知道轉(zhuǎn)換參數(shù)的情況下。如果在局域坐標(biāo)系統(tǒng)中工作或任何坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量和放樣工作，可以直接采用點(diǎn)校正方式建立