GPS—RTK技术在城市规划测量中的应用分析

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  [摘 要]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影响了整个施工放样的进度,测量精度还得不到保障。近几年,实时动态GPS 测量技术越来越成熟,其测量精度不断提高,在城市规划测量(放样、竣工测量)中的使用也就越来越多。本文着重介绍了GPS 测量技术(GPS-RTK)的特点及应用方法,以及使用时常见的问题及其解决措施。
  [关键词]GPS-RTK;技术;放样;测量;应用
  中图分类号:T827 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)28-0225-01
  引言
  RTK 是一种具有实时和动态特征的三围坐标定位技术,如今已经广泛应用于城市规划测量工作中。在测量精度方面,它可以定位20 km 以内的坐标,并且精度可以达到厘米。GPS-RTK 技术的出现,很好的融合了GPS 定位技术与数据传输两者的优势,并且实现了互补,弥补了GPS 作为单一的静态观测在实际运用中的时间长、效率低以及无法实时的进行对数据的测绘和放样的一系列问题。
  一、GPS-RTK 技术的基本组成及其原理
  GPS-RTK 的工作方式主要由GPS 接收设备、数据传输系统和软件系统三个部分组成。RTK测量是根据GPS的相对定位理论,将一台接收机设置在已知点上(基准站),另一台或几台接收机放在待测点上(移动站),同步采集相同卫星的信号。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,手簿将提示测量人员记录该点的三维坐标及其精度。?
  二、GPS-RTK 技术在城市规划测量中的应用
  1.放样
  放样是指通过科学的方法,利用已有的仪器,将设计好的点位在实地中标出。其方法主要有经纬仪交会放样、全站仪的边角放样以及距离交会等。传统的放样方法工作量大、要求高,并且工作效率低下。利用RTK 进行放样,可以提高放样效率,缩短工作时间省下大量人工。
  1.1 线路中线放样
  RTK 测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样,放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器,即可放样。放样方法灵活,即能按桩号也可按坐标放样,并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位,便于前后左右移动,直到误差小于设定的为止。
  1.2 建筑物规划放线
  建筑物规划放线,放线点既要满足城市规划条件的要求,又要满足建筑物本身的几何关系,放样精度要求较高。使用 RTK 进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系,对于短边,其相对关系较难满足。在放样的同时,需要注意的是测量点位的收敛精度,如果点位收敛精度不高的情况下,强制测量则有可能带来较大的点位误差。在点位精度收敛高的情况下,用RTK进行规划放线一般能满足要求。
  2.竣工测量
  2.1控制测量
  传统的控制测量一般使用导线网或者三角网的方式来进行控制点测量,这些测量的方式在实施的时候,要求两个相邻的控制点之间必须没有阻挡,而且对于导线的长度和图形也有严格的要求。如果测量的精度与规范不符的时候,也必须重新进行测量。GPS-RTK 技术很大地简化了传统测量中的步驟,也很好的解决了传统测量存在的问题。它既不需要两点之间的透视,对导线也没有那么严格的要求。更为重要的是,在测量的同时它能够将获得的数值、精度以及图形的属性准确的存储到电子手簿中,极大的提高了工作的效率。
  2.2 碎部测量
  建筑物竣工验收是一项很庞大的工程,尤其是淮南市正处于新城建设、旧城改造的关键时期,这就要求我们测绘工作者必须采用更加先进、高效的技术手段来完成城市的规划测量工作。传统的测量手段一般是利用全站仪对测区的特征点进行测绘。测绘时,不仅需要多人合作,而且要保证相邻点之间没有阻挡。采用GPS -RTK 技术不仅极大的简化了程序,而且仅需一人操作。采用RTK 技术测绘时,只需要装好基站,然后一个人拿着,就能够进行测量工作。在获得点的坐标、精度等信息后,输入测试点的编码。当完成该区域所有点的测量后,利用专业的数据处理软件就可以生成所有测量点的数据图。
  三、GPS-RTK测量技术的优点与不足
  1.GPS-RTK 测量技术的优点
  1)很好的克服了地形、气候、天气等自然条件对城市规划测量造成的不利影响。相比一般的测量,GPS-RTK 技术省去了分级布网等繁琐的操作步骤,大大简化了工作程序,节约了测量时间,减少了工作量,极大地提高了测量的工作效率。
  2)极大地提高了测量精度,使测量的数据更加具有安全性和可靠性。特别是在地形条件复杂、地物较为杂乱的地区,GPS-RTK 技术很好的弥补了传统测量易受地面障碍影响的不足。
  3)极大的提高了规划测量的综合效益。与以往需要多人配合进行测量不同,GPS 只需一人操作,而且快速、简便。所得到的数据内业计算方便,极大地节约了人力资源。
  4)自动化程度更高,可以很好的处理各种内业和外业工作。GPS-RTK 通信也更为方便,在测量过程中全程与计算机、全站仪等仪器相连接,数据的处理更加的及时准确,存储也更加安全。
  2.GPS-RTK 测量技术的缺点
  1)仪器在使用的时候观测值是相对独立的。仪器是否处于正常的工作状态很难判断,因此所得到数据的有效性也缺乏监测。
  2)在山区等特殊的地形条件下,受高程异常值问题影响较大。由于某些地区高程值无法精确获得,导致在使用RTK 的时候精度无法得到很好的控制。
  3)稳定性方面还有待增强。RTK 的精度和稳定性受到卫星信号、天气、数据传输条件等影响较大。在信号传输的时候,也容易受到周围自然环境或者其他信号源的影响,使得作业的半径和精度达不到预期效果。
  四、GPS-RTK 测量过程中伪值所产生的精度误差
  在RTK 测量中,要想让测出来的精度更加准确,就必须把解的类型从浮动型改成固定的。由于受到了卫星信号干扰、接收时间误差、后期软件处理故障、外部环境影响等干扰,测量出来的结果会出现很明显的误差,也就是所谓的伪值现象。伪值现象的发生对整个数据的检测带来很大的干扰,因此必须要想办法加以预防和控制。目前来说,比较好的手段包括:开始进行RTK测量前,先复测两个以上的已经有过测量记录,并且有相关数据的已知点。如果在测量过程中,因为伪值的原因导致初始化丢失,这时应立即关闭流动站接收机电源并迅速重启回到初始化程序。同时,在测量工作时,要注意高程值的变化,看看起伏是否会比较大。在整个测量过程中,会不会出现异常的数据。因为伪值产生之后最明显的变化之一,就是高程值也会随之而发生明显变化。因此,通过监察高程值的波动,就能判断发生了伪值现象。这样就可以对产生高程变化的点再进行复测,避免伪值所带来的影响。
  五、结语
  GPS-RTK 技术在城市规划测量中的使用,很好的解决了传统测量容易受到地形、天气等影响的缺点,让测绘过程中的工作质量和工作效率发生了极大地改变。它不仅方便了我们测绘人的工作,也使得工程建设的成本进一步降低,工程建设的质量进一步提升。随着操作人员技术水平的不断增强,GPS-RTK 测量技术的不断成熟,它的测量精度也会越来越准确,抗干扰的能力也会越来越强大,从而也会越来越好的服务于城市规划测量工作。
  参考文献
  [1] 王国祥,梅熙.GPS RTK 技术在工程测量中的应用[J].四川测绘,2001(04).
  [2] 夏树新.GPS 技术在土地测绘地籍控制测量中的应用[J].油气田地面工程,2008(03).
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