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标题: 山区公路GPS测量及技术原理刍议 [打印本页]

作者: liyf 时间: 2014-9-30 07:14
标题: 山区公路GPS测量及技术原理刍议
科学论坛
China science and TeChnology Review
山区公路GPS测量及技术原理刍议
令狐荣跃
(贵州陆通公路工程监理有限公司贵州贵阳550001)
f摘要J：山区公路测量存在高差大、地形复杂多变、通视条件不好、雨雾天气多等条件，在山区公路施测中，传统的水准测量、三角高程测量
方法操作不便而且无法保证精度。而GPS—RTK测量技术能够实时提供任意测点的三维坐标：作业区域内站点之间无需通视：且不受天气条件的影
响，可全天候作业：点位的精度可实时显示：每次放样过程一致，测放的点位精度大致相同，不存在累积误差，可保证测量精度的均匀性。可充分满足山
区公路测量的基本要求。
【关键词】：山区公路GPS测量技术原理
中图分类号$773．3 文献标识码：S 文章编号：1009—914X(2013)01—0267—01
1、 GPS—RTK测量技术的基本原理
RTK系统由基准站和流动站组成。基准站通过数据链实时将采集
的载波相位观测量及测站坐标改正信息一同发送给流动站，基准站在
接收GPS信号并进行载波相位测量的同时，通过数据链将其观测值、
卫星跟踪状态和测站坐标信息一起传送给移动站移动站通过数据链
接收来自基准站的数据，然后利用GPS控制器内置的随机实时数据处
理软件与本机采集的GPS观测数据组成差分观测值进行实时处理，实
时给出待测点的坐标、高程及实测精度，并将实测精度与预设精度指标
进行比较，一旦实测精度符合要求，手薄将提示测量人员纪录该点的三
维坐标及其精度。
2 、测量流程
2．1布设测区控制网
从待测路线几个已知点开始沿路线按照异步闭合网形式布设
GPS控制网，在平缓山区控制点的最优间距一般为2~-3km，而在高差
起伏较大的山区，由于GPS 卫星信号被阻挡机会较多，信号强度低，因
此控制点的间距根据实际需要应尽量控制在2km 以内。
2．2 确定各控制点位
布设完毕后，静态观测得到各控制点在WGS84下的点位坐标及
大地高。
2．3 RTK质量控制
选取点位环境较理想的控制点作为基准站，就近联测其他控制点
进行RTK质量控制。
2．4 坐标系转换
向控制器中输入控制点的WGS84 和地方坐标系成果，通过随机
软件PowerADJ3．0基线解算和网平差计算求得wGS84坐标系一地
方坐标系的转换参数及高程拟合参数。
2．5测定道路中线桩的实际点位
事先将道路中线桩的设计坐标传输到RTK手簿的坐标库中，由于
已经完成坐标系转换和高程拟合，所以接下来就可以进行中线桩的实
地放样，并在实际位置埋桩标记。
2．6将所采集的坐标数据文件进行整理并输出。将所采集的点位
坐标和设计坐标进行对比，从而可以避免点位放样错误的人为误差，所
采集的中线桩高程可以用于后期的道路纵横断面测量。
3、公路测量的常规作业方法及其缺点
公路的纵横断面设计需要进行中桩放样和纵横断面测量。作业步
骤如下：
3 1根据设计的线路坐标进行中桩放样。传统的中桩放样是采
用全站仪(测距仪配合经纬仪)进行放样。随着GPS—RTK的应用越来
越广泛，某些单位已经使用GPS—RTK进行中桩放样。
3．2用水准仪进行抄平工作，测线路纵断面。中桩放样完成以后，
用水准仪测出中桩的水准高程。在线路附近埋设有高等级控制点，这些
高等级控制点高程已知且精度能满足规范要求。利用这些高等级控制
点获取中桩的高程，用来进行线路纵断面的设计。
3．3 用经纬仪结合水准尺测线路横断面。横断面的设计需要了
解线路两侧的地形起伏状况，即两侧的地面高程。测量使用的是经纬仪
结合水准尺的方法。操作过程一般为：在钉有木桩的点上安置经纬仪，
量出仪器高，镜头指向线路方向，拨转9O。，在此方向上地形变化的地
方立水准尺．记录和读数：倒转18O。，进行同样操作，就可计算出两侧
特殊点的高程，用来进行横断面的设计。
随着GPS—RTK平面定位的精度被人们认可，大多数的工程测量
单位都采用GPS—RTK放样替代全站仪放样，因此放样速度得到了较
大的提高。但是如果抄平组和横断面组速度跟不上，会导致3个流程脱
节，不利于统一指挥和调度。而且如果后两组落后太多，放样的中桩有
可能被人毁掉，不利于整个工作的顺利完成。为了解决这些问题，可以
利用GPS—RTK的高程数据来代替水准测量数据，从而完成整个水准
测量工作。
4 、 GPS—RTK在公路测量中的应用分析
通过实验，GPS—RTK的高程精度完全可以满足公路中桩放样和纵
横断面测量的要求，在此介绍利用GPS—RTK全面承担测量任务的作
业过程：
4 1在已知点上安置基准点由于已知控制点的坐标不一定是
WGS一84坐标，因此需进行坐标转换。坐标转换的一般步骤是先选定
椭球，设定转换参数和投影参数，然后输入控制点坐标进行转换：也可以
先不输入参数，而是在测区附近找到3个已知控制点输入已知的当地
坐标测出WGS一84坐标进行强制转换。这样就可以将W GS一84坐
标系转换成当地坐标系。为了保证转换的正确性，可以到第四个已知点
上进行检核。检核正确后即可进行中桩放样。 ’
4．2测量时可以使用1+3的形式，即1个基准站、3个流动站。其
中1个流动站用于放样中桩，并进行定测，另两个流动站置于两边测横
断面的坐标和高程。
5、几点结论
目前对GPS—RTK 技术的应用大多处在平面定位方面，而在高程
测量方面的运用还不够普及，高程测量主要还是采用水准测量的方法。
基于此，文章提出了一种在高程精度要求较低{四等及等外)的情况下，
使用GPS—RTK高程来取代水准测量高程的新方法。
1)GPS—RTK技术的应用是对山区公路测量的根本性变革和发
展。实践证明，RTK技术运用于山区公路可显著提高工作效率、缩短工
期、降低成本，同时具有精度高、方便快捷等优点，它为山区复杂地形
条件下公路工程测量开辟了一条有效的技术途径。
2)GPS—RTK 测量技术在山区公路测量中要严格按照相应的测量
流程，合理布置控制点位，同时要不断进行质量校核以充分保证测量的
准确性。
3)GPS—RTK 测量技术在山区公路测量时须对其精度予以充分关
注。
GPS—RTK测量精度易受到卫星数目及分布、控制点点位分布的
均匀程度、信号受遮挡等影响，导致精度超出仪器误差标称值的范围，
无法实现正常测量。在测量过程中，应选择在PDOP

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