工程測量專業(yè)函授畢業(yè)論文

1、工程測量專業(yè)函授畢業(yè)論文工程測量專業(yè)函授畢業(yè)論文RTKRTK 技術(shù)在線路測量中的應(yīng)用技術(shù)在線路測量中的應(yīng)用II目目 錄錄摘摘 要要III第一章第一章緒緒 論論1第二章第二章RTK 技術(shù)分析技術(shù)分析12.1 RTK 技術(shù)原理12.2 RTK 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)22.3 RTK 的誤差特性及其解決辦法32.4 RTK 測量成果的質(zhì)量控制52.5 RTK 的優(yōu)化布測方法5第三章第三章線路測量應(yīng)用實(shí)例及分析線路測量應(yīng)用實(shí)例及分析63.1 工程概況 63.2 設(shè)備配置 63.3 作業(yè)方法 63.4 測量精度統(tǒng)計及分析 7第四章第四章結(jié)論與建議結(jié)論與建議84.1 結(jié)論84.2 實(shí)際工作中應(yīng)注意的問題及建議8

2、參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)9III摘摘 要要隨著全球定位系統(tǒng)( GPS) 技術(shù)的快速發(fā)展,測繪行業(yè)正面臨著一場意義深遠(yuǎn)的變革，而測繪領(lǐng)域也由此步入了一個嶄新的時代。RTK(Real Time Kinematic) 技術(shù)是 GPS 測量技術(shù)發(fā)展里程中的一個標(biāo)志, RTK 定位技術(shù)就是基于載波相位觀測值的實(shí)時動態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r地提供測站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級精度。由于 RTK 測量技術(shù)的精度高、實(shí)時性和高效性,使得其在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣。RTK 技術(shù)應(yīng)用于線路測量中，與航測方法相結(jié)合, 可真正實(shí)現(xiàn)送電線路測量的一次性終勘定位, 并可保證工程質(zhì)量, 大大提高工作效率, 減少青苗

3、砍伐和環(huán)境破壞, 降低工程成本, 減少野外勞動強(qiáng)度，取得好的社會效率和經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：RTK 技術(shù)；精度；線路測量1第一章第一章緒緒 論論隨著全球定位系統(tǒng)( GPS) 技術(shù)的快速發(fā)展,測繪行業(yè)正面臨著一場意義深遠(yuǎn)的變革，而測繪領(lǐng)域也由此步入了一個嶄新的時代,RTK(Real Time Kinematic) 技術(shù)是 GPS 測量技術(shù)發(fā)展里程中的一個標(biāo)志.在 RTK 以前的定位技術(shù)如靜態(tài)、快速靜態(tài)、準(zhǔn)動態(tài)、動態(tài)等定位方法都是測后進(jìn)行事后處理來求出結(jié)果, 野外作業(yè)人員不能實(shí)時得到結(jié)果, 這樣就不能進(jìn)行質(zhì)量控制, 也就有可能在次日或幾天后因質(zhì)量問題而進(jìn)行返測, 從而使作業(yè)人員在野外實(shí)測時為了

4、保證精度和質(zhì)量而延長觀測時間以獲得大量的多余觀測值, 造成了人力、物力、財力上的浪費(fèi), 影響了工期及經(jīng)濟(jì)效益。RTK 系統(tǒng)不需要事后處理, 就能夠?qū)崟r獲得測量三維坐標(biāo)值。采用 RTK 技術(shù)放樣時, 僅需把設(shè)計好的坐標(biāo)輸入到測量控制手簿中, 背著流動站, 它會提醒你走到要放樣點(diǎn)的位置, 既迅速又方便, 且只需一個人操作; 由于 RTK 是通過坐標(biāo)來直接放樣的, 而且精度達(dá)到厘米級, 點(diǎn)位精度也很均勻, 因而在外業(yè)放樣中效率得到了極大的提高。第二章第二章RTK 技術(shù)分析技術(shù)分析2.1 RTK 技術(shù)原理技術(shù)原理RTK（Real - time kinematic）實(shí)時動態(tài)差分法。這是一種新的常用的 G

5、PS 測量方法，以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級的精度，而 RTK 是能夠在野外實(shí)時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態(tài)實(shí)時差分方法，是 GPS 應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖、管線測量，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。 高精度的 GPS 測量必須采用載波相位觀測值，RTK 定位技術(shù)就是基于載波相位觀測值的實(shí)時動態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r地提供測站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級精度。在 RTK 作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標(biāo)信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，

6、還要采集 GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進(jìn)行實(shí)時處理，同時給出厘米級定位結(jié)果，歷時不足一秒鐘。流動站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運(yùn)動狀態(tài)；可在固定點(diǎn)上先進(jìn)行初始化后再進(jìn)入動態(tài)作業(yè)，也可在動態(tài)條件下直接開機(jī)，并在動態(tài)環(huán)境下完成周模糊度2的搜索求解。在整周未知數(shù)解固定后，即可進(jìn)行每個歷元的實(shí)時處理，只要能保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站可隨時給出厘米級定位結(jié)果。RTK 技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，即能實(shí)時搜索并唯一地判斷相位觀測值的初始整周模糊度。RTK 定位時要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時地把觀測數(shù)據(jù)（偽距觀測值，相位觀測值）及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動站接收機(jī)，數(shù)據(jù)

7、量比較大，一般都要求9600 的波特率。隨著移動數(shù)據(jù)通訊技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展, 特別是后者的發(fā)展, 使初始化時間大大縮短。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，RTK 技術(shù)已由傳統(tǒng)的 1+1 或 1+2 發(fā)展到了廣域差分系統(tǒng)WADGPS，有些城市建立起 CORS 系統(tǒng)，這就大大提高了 RTK 的測量范圍，當(dāng)然在數(shù)據(jù)傳輸方面也有了長足的進(jìn)展，由原先的電臺傳輸發(fā)展到現(xiàn)在的 GPRS 和 GSM 網(wǎng)絡(luò)傳輸，大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率和范圍。在儀器方面，現(xiàn)在的儀器不僅精度高而且比傳統(tǒng)的RTK 更簡潔、更容易操作！促成了 RTK 定位技術(shù)的日趨成熟和迅速推廣應(yīng)用。2.2 RTK 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

8、2.2.1 RTK 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)（1）RTK作業(yè)自動化、集成化程度高，測繪功能強(qiáng)大。RTK可勝任各種測繪內(nèi)、外業(yè)。流動站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動實(shí)現(xiàn)多種測繪功能，使輔助測量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。（2）降低了作業(yè)條件要求。RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿足光學(xué)通視，只要求滿足“電磁波通視”和對天基本通視，因此，和傳統(tǒng)測量相比，RTK技術(shù)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測量看來由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿足RTK的基本工作條件，它也能輕松地進(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)。（3）定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累

9、。不同于全站儀等儀器，全站儀在多次搬站后，都存在誤差累積的狀況，搬的越多，累積越大，而RTK則沒有，只要滿足RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)，RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級。（4）作業(yè)效率高。在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測完10km半徑左右的測區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測量儀器的“搬站”次數(shù)，3僅需一人操作，在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即得一點(diǎn)坐標(biāo)，作業(yè)速度快，勞動強(qiáng)度低，節(jié)省了外業(yè)費(fèi)用，提高了測量效率。（5）操作簡便、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。南方測繪RTK的基準(zhǔn)站無需任何設(shè)置，移動站就可以邊走邊獲得測量結(jié)果坐標(biāo)或進(jìn)行坐標(biāo)放樣。數(shù)據(jù)輸入、存儲、處理、

10、轉(zhuǎn)換和輸出能力強(qiáng)，能方便快捷地與計算機(jī)、其它測量儀器通信。2.2.2 RTK 技術(shù)的缺點(diǎn)技術(shù)的缺點(diǎn)（1）RTK測量受接收衛(wèi)星個數(shù)限制, RTK接收天空衛(wèi)星個數(shù)低于4個時不能正常工作。（2）受一些地域限制，城區(qū)樓群林立、山區(qū)山高林密, 跨越溝崗、基準(zhǔn)站與流動站距離過大時, 流動站接收不到基準(zhǔn)站發(fā)射的電臺信號, 導(dǎo)致流動站只有浮動解, 而無固定解。因此在這些地區(qū)作業(yè)時RKT的高作業(yè)效率得不到體現(xiàn)。（3）溫度過低時, 天線電纜線變硬, 給作業(yè)帶來不便。2.3 RTK 的誤差特性及其解決辦法的誤差特性及其解決辦法2.3.1 同儀器和干擾有關(guān)的誤差同儀器和干擾有關(guān)的誤差同儀器和干擾有關(guān)的誤差包括天線相位

11、中心變化、多徑誤差、信號干擾和氣象因素。（1）天線相位中心變化天線的機(jī)械中心和電子相位中心一般不重合。而且電子相位中心是變化的，它取決于接收信號的頻率、方位角和高度角。天線相位中心的變化，可使點(diǎn)位坐標(biāo)的誤差一般達(dá)到 3-5cm。因此，若要提高 RTK 定位精度，必須進(jìn)行天線檢驗校正，檢驗方法分為實(shí)驗室內(nèi)的絕對檢驗法和野外檢驗法。（2）多路徑誤差多徑誤差是 RTK 定位測量中最嚴(yán)重的誤差。多徑誤差取決于天線周圍的環(huán)境。多徑誤差一般為幾厘米，高反射環(huán)境下可超過 10cm。多徑誤差可通過下列措施予以削弱：A、選擇合適的站址：測站應(yīng)遠(yuǎn)離大面積平靜的水面。灌木叢、草和其他地面植被能較好地吸收微波信號的能

12、量，是較為理想的設(shè)站地址。翻耕后的土地和其他粗糙不平的地面的反射能力也較差，也可以選站。測站不宜選擇在山坡、山谷和盆地中。以避免反射信號從天線抑徑板上方進(jìn)入天線，4產(chǎn)生多路徑效應(yīng)。測站應(yīng)離開高層建筑物。觀測時，汽車也不要停放得離測站附近。B、 在天線中設(shè)置抑徑板。接收天線對于極化特性不同的反射信號應(yīng)該有較強(qiáng)的抑制作用。（3）信號干擾信號干擾可能有多種原因，如無線電發(fā)射源、雷達(dá)裝置、高壓線等，干擾的強(qiáng)度取決于頻率、發(fā)射臺功率和至干擾源的距離。為了削弱電磁波輻射副作用，必須在選點(diǎn)時遠(yuǎn)離這些干擾源，離無線電發(fā)射臺應(yīng)超過200米，離高壓線應(yīng)超過50米。在基地站削弱天線電噪聲最有效的方法是連續(xù)監(jiān)測所有可

13、見衛(wèi)星的周跳和信噪比。（4）氣象因素快速運(yùn)動中的氣象峰面，可能導(dǎo)致觀測坐標(biāo)的變化達(dá)到1-2dm。因此，在天氣急劇變化時不宜進(jìn)行RTK測量。2.3.2 同距離有關(guān)的誤差同距離有關(guān)的誤差同距離有關(guān)的誤差包括軌道誤差、電離層誤差和對流層誤差，其的主要部分可通過多基準(zhǔn)站技術(shù)來消除。但是，其殘余部分也隨著至基地站距離的增加而加大。（1） 軌道誤差目前，軌道誤差只有幾米，其殘余的相對誤差影響約為1ppm，就短基線（10km）而言，對結(jié)果的影響可忽略不計。但是，對20-30km的基線則可達(dá)到幾厘米。（2）電離層誤差電離層引起電磁波傳播延遲從而產(chǎn)生誤差，其延遲強(qiáng)度與電離層的電子密度密切相關(guān)，電離層的電子密度隨

14、太陽黑子活動狀況、地理位置、季節(jié)變化、晝夜不同而變化，白天為夜間的5倍，冬季為夏季的5倍，太陽黑子活動最強(qiáng)時為最弱時的4倍。利用下列方法使電離層誤差得到有效的消除和削弱：利用雙頻接收機(jī)將L1和L2的觀測值進(jìn)行線性組合來消除電離層的影響；利用兩個以上觀測站同步觀測量求差（短基線）；利用電離層模型加以改正。實(shí)際上RTK技術(shù)一般都考慮了上述因素和辦法。但在太陽黑子爆發(fā)期內(nèi)，不但RTK測量無法進(jìn)行，即使靜態(tài)GPS測量也會受到嚴(yán)重影響，太陽黑子平靜期，小于5ppm。（3）對流層誤差對流層是高度為40km以下的大氣層，其大氣密度比電離層更大，大氣狀態(tài)也更復(fù)制。對流層與地面接觸并從地面得到輻射熱能，其溫度隨

15、高度的上升而降低，GPS信號5通過對流層時也使傳播的路徑發(fā)生彎曲，從而使距離測量產(chǎn)生偏差，這種現(xiàn)象叫做對流層折射。對流層的折射與地面氣候、大氣壓力、溫度和濕度變化密切相關(guān)，這也使得對流層折射比電離層折射更復(fù)雜。對流層折射的影響與信號的高度角有關(guān)，當(dāng)在天頂方向（高度角為90），其影響達(dá)2.3m；當(dāng)在地面方向（高度角為10），其影響可達(dá)20m。RTK模式時移動站和基準(zhǔn)站有效作用半徑相距不太遠(yuǎn)（一般小于20km），由于信號通過對流層的路徑相似，所以對同一衛(wèi)星的同步觀測值求差，可以明顯地減弱對流層折射的影響。這一方法在精密測量相對定位中被廣泛應(yīng)用。2.4 RTK 測量成果的質(zhì)量控制測量成果的質(zhì)量控制研

16、究表明，RTK確定整周模糊度的可靠性最高為99.9%，RTK比靜態(tài)GPS還多出一些誤差因素如數(shù)據(jù)鏈傳輸誤差等。因此，和GPS靜態(tài)測量相比，RTK測量更容易出錯，必須進(jìn)行質(zhì)量控制，另外盡量采用高精度的控制點(diǎn)，并且最好是統(tǒng)一精度等級的控制點(diǎn)。質(zhì)量控制的主要方法如下：（1）已知點(diǎn)檢核比較法即在布測控制網(wǎng)時用靜態(tài)GPS或全站儀多測出一些控制點(diǎn)，然后用RTK測出這些控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行比較檢核，發(fā)現(xiàn)問題即采取措施改正。（2）重測比較法每次初始化成功后，先重測1-2個已測過的RTK點(diǎn)或高精度控制點(diǎn)，確認(rèn)無誤后才進(jìn)行RTK測量。（3）雙基站實(shí)時檢測法在測區(qū)內(nèi)建立兩個以上基準(zhǔn)站，每個基準(zhǔn)站采用不同的頻道發(fā)送改正數(shù)

17、據(jù)，流動站改變頻道地分別接收每個基準(zhǔn)站的改正數(shù)據(jù)從而得到兩個以上解算結(jié)果，比較這些結(jié)果就可判斷其質(zhì)量高低。 以上方法中，最可靠的是已知點(diǎn)檢核比較法，但控制點(diǎn)的數(shù)量總是有限的，所以沒有控制點(diǎn)的地方需要用重測比較法來檢驗測量成果，雙基站實(shí)時檢測法的實(shí)時性好，但它需具備一定的儀器條件。2.5 RTK 的優(yōu)化布測方法的優(yōu)化布測方法（1）摸清儀器特性。通過在各種條件下反復(fù)試驗，摸清儀器各種特性，如能否達(dá)到標(biāo)稱精度，在各種條件下的測量誤差和作業(yè)半徑，摸清儀器的穩(wěn)定性和各種條件下的初始化能力及所耗時間等等，以便應(yīng)用時得心應(yīng)手。（2）布控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)主要布置在制高點(diǎn)上用來設(shè)置基準(zhǔn)站，以利于接收衛(wèi)星信6號和數(shù)據(jù)

18、鏈信號，控制點(diǎn)間距離應(yīng)小于RTK有效作業(yè)半徑的2/3倍。為方便對RTK測量成果進(jìn)行控制檢核和避免出現(xiàn)作業(yè)盲點(diǎn)，應(yīng)在測區(qū)內(nèi)環(huán)境不良地區(qū)增設(shè)一些控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)的選點(diǎn)還要避免無線電干擾和多路徑效應(yīng)。第三章第三章線路測量應(yīng)用實(shí)例及分析線路測量應(yīng)用實(shí)例及分析本文引用云南省電力設(shè)計院于1998年8月至9月間利用Trimble 4000SSI GPS 三臺套+實(shí)時動態(tài)(RTK)進(jìn)行500kV大昆南回東段送電線路工程80km的定位工作為例。3.1 工程概況工程概況該工程為高海拔山區(qū)送電線路, 沿線溝壑縱橫、山勢陡峭, 如果用常規(guī)測量方法先貫通轉(zhuǎn)角間的直線, 再放樣各塔位, 則測量工作量比終勘定位時還要大, 并

19、且很難保證恢復(fù)后的直線與原直線一致。另一方面, 由于該段處于亞熱帶雨林地區(qū),植被發(fā)育完整, 通視條件極差, 要砍出通道, 不但賠償費(fèi)用高, 而且工期長, 于是該院決定用RTK進(jìn)行定位及復(fù)測。3.2 設(shè)備配置設(shè)備配置（1）基準(zhǔn)站一臺包括400SSI 基準(zhǔn)站主機(jī), TRIMMARK 無線電調(diào)制解調(diào)器(25W) 及配件, 6Ah 電池, 電臺供電電瓶(12V , 100Ah) 。（2）流動站兩臺包括4000SSI 基準(zhǔn)站主機(jī), TRIMMARK無線電調(diào)制解調(diào)器( 5W) , Pole 2madjustable 對中桿(含電池) , TSC1 測量控制器及連線等。（3）內(nèi)業(yè)處理軟件主要是Trimble

20、 survey office soft2ware , 它在WINDOWS 環(huán)境下運(yùn)行, 主要功能是數(shù)據(jù)傳輸、編輯、處理, 可將GPS 測量數(shù)據(jù)和常規(guī)測量數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理。3.3 作業(yè)方法作業(yè)方法由于該線路工程原終勘定線時是通過航測方法, 用GPS 進(jìn)行的, 全部轉(zhuǎn)角點(diǎn)都是由GPS 或全站儀實(shí)測得到的, 線路兩端聯(lián)測了國家控制點(diǎn), 這些都給RTK 的實(shí)施創(chuàng)造了有利的條件。測量前, 我們把各轉(zhuǎn)角點(diǎn)和國家控制點(diǎn)及相關(guān)GPS 控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高7程輸入TSC1 測量控制器內(nèi)。下面以J 44 至J 48 四個轉(zhuǎn)角段說明現(xiàn)場作業(yè)方法(如下圖所示) 。J44、J45、J46三個轉(zhuǎn)角與終勘定線時的位置一致(即轉(zhuǎn)角塔

21、位沒有移動) 。一個流動站從J44往J45方向測, 另一個流動站從J46逆向(或J45同向) 往J45(J46)方向測, 將各設(shè)計檔距輸入TSC1 手簿中, 利用RTK的放線功能, 在實(shí)地放樣各塔位樁, 同時每基塔位測定1-2個副樁(Z樁), 以利于測量塔基地形圖和工測檢測及施工測量使用。放完線后, 根據(jù)航測斷面圖并結(jié)合現(xiàn)場地形情況, 各流動站尚需校測中線點(diǎn)、邊線點(diǎn)、危險點(diǎn)和風(fēng)偏斷面, 對于交叉跨越物和塔位附近的斷面點(diǎn)的校測由工測完成。原J47因設(shè)計條件較差需位移至J47 , 因J47是在J48-原J47的延長線上, 因此, 一臺流動站仍從J48往原J47方向測定各塔位, 而另一臺流動站則需要

22、先落實(shí)J47 , 然后再從J47往J46方向測。3.4 測量精度統(tǒng)計及分析測量精度統(tǒng)計及分析3.4.1 測量精度統(tǒng)計測量精度統(tǒng)計為了統(tǒng)計和檢驗RTK測量結(jié)果的精度情況,我們對某些耐張段或直線段用TC1610 全站儀進(jìn)行了測量, 并將兩套成果進(jìn)行了比較, 結(jié)果見下表:8線路測量規(guī)范規(guī)定: 距離測量的精度要求為1/ 2000, 高差測量的精度要求為015m。顯而易見,從上表中可以看出, 應(yīng)用RTK放樣塔位, 復(fù)測斷面圖, 其精度完全能滿足送電線路測量的精度要求。3.4.2 RTK 測量誤差來源分析測量誤差來源分析從表中可知, RTK測量還存在一定誤差,其來源主要表現(xiàn)在于：流動站標(biāo)桿沒有對中、置平所產(chǎn)生的誤差; 基準(zhǔn)站傳遞過程中產(chǎn)生的誤差；觀測基線的解算誤差；所選擇的橢球參數(shù)及投影參考面所帶來的誤差；周圍環(huán)境影響、信號干擾造成的誤差；氣象因素影響造成的誤差。第四章第四章結(jié)論與建議結(jié)論與建議4.1 結(jié)論結(jié)論（1）利用RTK進(jìn)行線路測量, 遵循了“從整體到局部”的測量原則, 避免了傳統(tǒng)測量方法中“從局部到局部”的誤差累積和傳播, 保證了線路路徑走向的準(zhǔn)確無誤。（2）RTK與航測方法相結(jié)合, 可真正實(shí)現(xiàn)送電線路測量的一次性終勘定位, 并可保證工程質(zhì)量, 大大提高工作效率, 減少青苗砍伐和環(huán)境破壞, 降低工程成本, 減少野外勞動強(qiáng)度?？梢灶A(yù)見, 航測方法與RTK相結(jié)合,