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RTK技术在城市规划测量中的应用

时间:2012-09-12浏览:责任编辑:四川拓图测绘仪器

在城市规划工作中,按照城市总体规划的要求,要使用测量仪器把规划中的道路、楼区、各类管线工程设施测设到实地。随着城市建设的飞速发展,城区面积不断扩大,规划测量工作中遇到的问题(如控制点毁坏、丢失、不通视等等)也随之而来,使用传统的测量手段进行工作,影响了整个施工放样的进度,测量精度还得不到保障。

RTK技术作为一种新的测量手段,以其全天候、高精度、高效率等显著特点而备受广大测绘工作者和测绘单位的青眯,极大提高了测量工作的精度和效率。

RTK测量原理

实时动态(RTK)测量技术,是以载波相位观测量为依据的实时差分GPS测量技术。基本思想是,在基准站上安置一台GPS接收机,对所有观测卫星进行连续观测,并将其观测数据通过无线电传输设备,实时地发给用户接收机,用户接收机在接收GPS卫星信号的同时,通过无线电接收设备接收基准站传输的观测数据,然后根据相对定位的原理,实时地计算并显示用户接收机的三维坐标和精度。

RTK测量的特点

  • 经典的GPS测量不具备实时性,而不能用来放样,放样工作还得配备传统的测量仪器,RTK测量弥补了这一缺陷。放样精度可达到厘米级。
  • RTK测量成果是在野外观测时实时提供,因此能在现场及时进行检核,避免外业工作返工,如,整周求知数初始化情况和测点的点位精度等信息均可在作业现场进行核对。
  • RTK测量的关键技术之一是快速解算载波的整周未知数。用经典的静态相对定位法,解得整周未知数并达到足够精度,往往需要1个小时甚至更长的时间在RTK测量中,尽管初始化时间的长短受到跟踪观测的卫星数、几何图形强度、多路径效应、电离层干扰等诸多因素影响,但已可在数分钟之内完成。如借助快速动态定位,约需3分钟;如采用动态环境下的初始化,约需1分钟;如在已知点上进行初始化,仅有几秒钟足够。这样,测量中即使遇到障碍物(如穿过桥下或通过隐蔽地带)造成失锁,也可在重新捕获到卫星后数分钟内完成整周未知数初始化,继续进行测量。
  •  能够在任何地方、任何时间接收到GPS信号,基准站和移动站不需要通视,作用距离远(一般都在10km左右),全天24小时均可进行RTK测量放样。
  • 完成基准站的设置后,整个系统只需一人持流动站接收机操作。也可设置几个流动站,利用同一基准站观测信息各自独立开展工作,提高作业效率。

RTK测量在城市规划中的应用:

九台城市规划管理处是长春地区县级规划部门中率先使用GPS的单位,1998年就请长春测绘院为城区做了控制点。04年购进了南方9800双频RTK测量设备。其精度指标为:实时RTK平面精度2cm+2ppm?高程精度为5cm+1ppm作业距离达15km,该仪器集成性能较好,主机、电源、数据传输电台一体化,整机功率低,17AH基站蓄电池配2个锂电池可连续工作12小时。

采用常规测量仪器进行测量时,两个已知点需要通视,当作业面积范围较时,还需要进行换站,随着换站次数的增多,测量误差逐步累积,测量成果的精度得不到保障,遇到地面控制点丢失、毁坏或控制点个数不够时,还得进行控制测量,给测量工作带来了许多不便。

使用RTK技术进行测量,解决了诸如多次换站和不通视的问题,RTK测量提供的是厘米级精度,测量成果的精度可以得到保障。省时又省力。

1、测点

在测区内架好基准站(可以架在已知点也可以架在未知点),达到测量状态后,在手簿上输入已知点坐标进行校正便可以开始数据采集。南方测绘的RTK采集软件———工程之星提供了多种点存储类型。

  • 一般存储:即对点位在某个时刻状态下的坐标进行直接存储(点位坐标每秒刷新一次)。
  • 平滑存储:即对每个点的坐标进行多次测量取平均值。
  • 自动存储:即按设定的记录条件(按时间或按距离)自动记录。
  • 偏移存储:例如我们要测量A点,但A点不能或不便进行RTK测量(如遮挡物下),这时就要用到偏移存储。如果我们在B点可以测量,又知道AB之间的距离、方位角和高差,就可以通过该项设置测出A点的坐标。

2、放样

①点放样

首先把设计好的坐标输入手簿,在点放样界面,调入放样点,手簿上就实时的显示出当前移动站偏离放样点的距离和方位信息,移动移动站至偏离距在允许限差内,就完成了该点的放样,同样的方法进行下一个点的放样。

②线放样

在城市规划测量中需要放样出道路中心线或各类管线设施,使用RTK进行线放样,克服了点与点之间不通视需要多次转站的难题。只需要输入线路的上两个点的坐标,便可以进行线路放样。在手簿上可以实时地显示出当前移动站偏离放样线的距离、起点距、终点距和当前里程(里程是指从当前点向直线作垂线,垂足点的里程)等信息。

③曲线放样

  • 利用曲线放样可对直线,圆曲线以及缓和曲线进行计算和放样,并可以对线上的点进行加桩。
  • 直线放样:输入间距(整桩距或者整桩号)、起点和终点坐标定义好放样直线,就可以按设置好的间距对直线的点进行放样。
  • 圆曲线放样:输入曲线要素后,依据计算的成果对曲线进行放样。
  • 缓曲线放样:类似圆曲线放样,输入曲线定义条件,计算出曲线要素,就可以进行缓曲线放样。

④纵横断面测量

南方测绘公司在采集软件—工程之星上加了纵横断面测量这一功能,可以方便地进行道路测量。其主要功能:测量纵横断面数据,并将其输出相应的数据格式以便成图。

在纵横断面测量前必须要进行断面设计,调入所设计文件,就进入纵横断面的测量界面。然后移动仪器至偏离距在设计的偏离距允许范围内时,可以依据线路的起伏进行数据采集,在采集过程中可以方便的进行纵断面测量的断面图和线路图相互切换。采集完毕后,根据自己的需求把数据格式进行转换。这样内业成图时可以在成图软件里直接读入断面采集文件,进行纵横断面图的绘制。

3、其他计算

工程之星采集软件提供了方便的计算功能,在测量过程中可以方便的进行投影换算、坐标正反算、交会计算、偏距计算、偏点计算、偏角计算、空间距离、道路设计、断面设计以及面积计算。方便了对临时要用到的点坐标的获取、距离计算或进行一些数据核对。

应用体会

通过RTK技术在城市规划测量中的应用,可看出RTK测量与常规仪器测量相比具有不可比拟的优势(不受天气、地形、通视等条件的限制),提高了工作效率和成果质量,降低了测量作业强度。

由于RTK测量受诸多因素的影响,测量误差主要来自多路径效应、点位对中误差等等,在测量过程要尽量避免发生并减少其误差。移动站在接收卫星信号的同时还要接收基准站数据链电台发射的信号,离基准站太远的话,移动站接收电台信号的能力较弱,影响了解算的速度。根据我们多年的测量经验,一般不要超过10km。

在楼区比较密集、遮挡物较多或周围有强烈的电磁波干扰的地方,移动站锁定卫星的个数少或所接受卫星信号信噪比小,很难达到测量需要的状态(固定解状态),影响了作业速度。这时我们不妨采用和全站仪相结合的方法,用RTK在附近测量两个图根点,用全站仪进行测量,提高作业效率。遇到大的工程项目时,可以采用先碎步后控制的方法,先设置基准站的假定坐标值直接测图,碎步测量完后,可以将测区设置的基准点和附近的控制点联测,得到基准站点的绝对坐标,依据该点与假定坐标的差值,可以进行改正,得到所测点的绝对坐标值。

外业测量以后还要进行内业成图,如果测量点较多的话,还需要在外业测量时进行草图绘制,南方公司的工程之星采集软件只提供了数据采集的功能,其升级软件—测图之星加入了电子平板的功能,可以实时成图,进行属性输入、图形编辑,取代了外业绘制草图,随着其升级软件测图之星的推出,相信RTK技术能够得到更广泛的应用。

信息标题:RTK技术在城市规划测量中的应用

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