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来源：职称驿站所属分类：交通运输论文 发布时间：2012-12-24浏览：42次
摘要: G30乌苏至赛里木湖高速公路项目, 全长300.162公里,设置控制导线点536个。由于GPS 实时动态(RTK)技术具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的定位功能,运用RTK对导线控制点进行复测，极大地提高了工作效率和精确度;通过复测实践来浅析RTK 技术优点。
关键词：GPS，高速公路，导线控制点测量，RTK
G30乌苏至赛里木湖项目(一级公路改高速公路)起点位于乌奎高速公路上的奎屯河大桥西侧，乌苏互通以东，起点桩号K259+300，与新疆境内星星峡-乌鲁木齐-奎屯国道主干线相接，至东向西分别经过乌苏市、哈图布呼、四棵树、古尔图、托托、艾比湖湿地保护区和精河县、托里乡、八十三团、大河沿子、五台、四台、赛里木湖景区终点位于赛里木湖南侧，终点桩号为K559+462.303(上行线)与在建的赛果高速公路起点相接。路线全长300.162公里,其中新建段长42.790公里。全线共设置控制导线点536个。由于导线点位于道路两边布设，沿途穿过戈壁、沙漠、滴灌棉花基地、草原以及村庄和大片防护林，地形复杂，本次使用GPS(RTK)技术进行导线控制点复测作业。
全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。GPS动态RTK的出现，颠覆了传统的测量方法。实时动态测量( Real Time Kinematic)RTK技术是基于载波相位观测值的实时动态GPS定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。
在基准站上安置1 台GPS 接收机，对所有可见GPS 卫星进行连续观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS 接收机在接收GPS 卫星信号的同时，通过无线电传输设备，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站的三维坐标，这样通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测结果的质量和解算结果的收敛情况，从而可实时地判定解算结果是否成功，以减少冗长观测，缩短观测时间。
RTK 技术采用求差法减弱了载波相位测量改正后的残余误差及接收机钟差和卫星改正后的残余误差等因素的影响，使测量精度达到厘米级，系统标称精度为1 + 2 × 10 - 6。使用中海达GPS一套, V8 GNSS 双星 RTK 系统，静 态 精 度：平面：±(2.5mm+1×10-6D)，RTK定位精度：平面：±(10mm+1×10-6D)。
本次复测均采用GPS快速静态法与点放样法，全线536个导线控制点通过点放样法逐个复核，采用静态法测定，重复设站数应小于1.6，卫星高度角大于15度，观测卫星总数大于4个，任一卫星观测时间大于15分钟，时段长度大于45分钟，数据采集间隔小于30秒。选用严密平差的七参数或一步法求解转换参数，观测完成后，对观测手簿检查无误进行计算，采用分段观测平差的方法，复测及加密点测量的技术标准均严格按图纸说明及《公路路基施工技术规范》中的平面控制测量等级的相关标准执行。
不同精度复测原有控制点的中误差的误差公式为(其中m为原控制点中误差，m2为复测本身中误差)。
四等GPS控制点的点位中误差为5cm，GPS RTK的平面测量中误差为1cm，按公式计算M=5.099cm，按中误差的2倍为最大误差衡量，平面复测的极限误差(根根误差理论及统计规律，大于2倍中误差的可能性是5%)应不大于10.198cm。小于这个限差的平面控制点可确定为合格。
2.1 基准站设置
( 1) 基准站安装在天空比较开阔的地方，截至高度角为15°。
( 2) 获得基准站的WGS-84 坐标。基准站的WGS-84 坐标的精度好坏对测量来说很重要，每10 m的坐标误差会造成基线1 mm / km 的误差。基准站的WGS-84 坐标的获得有以下几种方法:
①基准站设在WGS-84 坐标已知点上。
②如果测区进行过GPS 控制测量，可以从控制测量资料中获得。
③如果已知地方坐标的投影关系以及与WGS-84 坐标的基准转换参数，可输入投影、基准转换参数及地方平面坐标，仪器可自动转换为WGS-84 坐标。
④利用基准站接收机观测几小时的单点定位解作为WGS-84 坐标。
( 3) 基准站采用Ashtech 标准电台，在开始测量前，必须保证电台天线与电台正确相连，以免烧坏电台。
2.2流动站设置
流动站的设置与基准站基本相似，不同处在于:
( 1) 选取的测量模式为RT-ROV。
( 2) 流动站的电台采用内置接收电台。
( 3) 流动站测量前要进行初始化，实时测量采用OTF 方式进行初始化，即在运动中实现初始化。初始化时要求同步观测到6 颗以上卫星，当卫星数下降到4 颗以下时，应重新进行初始化。
2.3野外点校正
( 1) GPS 实测的坐标为WGS-84 大地坐标系坐标，而复测需要的是地方独立坐标系成果。在静态测量中，通过与地方坐标控制点联测，并使用后处理软件求得WGS-84 坐标与地方坐标的转换关系，进而把观测的WGS-84 坐标成果转换为地方坐标成果。在RTK 测量中如果该测区进行过静态控制测量，可以采用现场点校正的方法来求解转换参数。
( 2) 校正计算流程见图1。
2.4控制网
公路控制网布设原则是沿公路中线两侧设置，离中线最远≤200 m，
两控制点距离最近≥60 m。布设的密度为沿中线方向每2 km 左右布设1 对GPS E 级控制网，每500 m 布设1 对一级控制点，控制点应埋设在地基稳定、通视条件好、附近没有强磁场干扰，且容易判读点位的地方。控制网的数据采集，E 级网平面位置采用GPS 卫星定位并严格按照操作程序进行采集，一级点除了GPS 定位外，也可以部分采用全站仪进行采集。平面和高程野外数据经过严密平差处理，精度应符合有关规范要求。
2.5控制点转换
平面坐标转换是将GPS 测量结果转换为地方平面直角坐标，一般采用二维相似转换算法。首先将GPS 测得的大地坐标转换为高斯投影坐标系下的高斯平面坐标，然后再用转换参数( 尺度比、旋转角和平移量)将其转换为地方直角坐标系。解算转换参数的方法如下:
( 1) 控制点联测法。当测区控制点的地方坐标已知，但大地坐标未知时，采用已知控制点联测的方法进行坐标转换，方法是: 进入Survey( 测量) 功能，选择控制点功能，输入控制点点号或从坐标文件中选择控制点点号，然后将流动站天线对准该控制点，并选择控制采集控制点大地坐标。
3 技术特点
3.1优点
(1) 传统测量外业容易受到地形、气候、季节等因素的影响，使测量精度、作业速度都受到很大限制，在能见度低、通视条件差的情况下，有些测量作业根本无法进行。而RTK 技术则解决了这个问题。
(2) 定位精度高，数据安全可靠，测站间无需通视。在没有已知基准点或基准点被破坏而造成的控制点不足的地区和由于地形复杂、地物障碍而造成的通视困难地区能快速、高精度定位。
(3) 综合测绘能力强、作业集成度高、易实现自动化，可胜任各种内、外测量工作。基准站能够为不同用户提供多项信息输出，流动站利用内置软件控制系统，在作业时无需人工干预，便可进行整周未知
数的动态初始化解算，使辅助测量工作大为减少，作业精度也能自动控制和记录，从而使自动化作业指挥系统的建立成为可能。
(4) 操作简便，对作业条件要求不高，数据传输、处理、存储能力强，与计算机、全站仪等测量仪器通信方便。
( 5) 作业人员少，定位速度快，综合效益高。GPS 接收机仅需1 人操作，在待测点等
3.2存在问题
(1) 高山峡谷深处、密集森林区、地方通讯基站区周围等，RTK 使用受到限制。
(2) RTK 作业模式要求高程的转换必须精确，但我国现有的高程异常图在有些地区，尤其山区，存在较大误差，在有些地区还是空白。这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得相对困难，精度也不高,有时误差可以达1米左右。
(3) 易受到障碍物如大树、高大建筑物、大面积水域和高频信号源地等干扰，精度会受到影响。
(4) 在山区、林区、闹市区作业时，GPS 卫星信号会被阻挡，容易造成失锁。采用RTK 作业时需要经常重新初始化。
(5) 电力供应时需要多块大容量电池、电瓶才能保证连续作业，在电力供应缺乏或偏远作业区作业时要做好充分准备。
《GPS 实时动态( RTK) 技术在戈壁沙漠区高速公路测量中的应用浅析》
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