畢業(yè)論文- 淺談RTK在線路縱橫斷面測(cè)量中的應(yīng)用

1、資源工程學(xué)院畢業(yè)論文題 目： 淺談RTK在線路縱橫斷面測(cè)量中的應(yīng)用 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 職稱： 資源工程學(xué)院開題報(bào)告 2012年4月6日論文（設(shè)計(jì)）題目： 淺談RTK在線路縱橫斷面測(cè)量的應(yīng)用姓名年級(jí)所在院系專業(yè)指導(dǎo)教師開展本課題的意義及工作內(nèi)容：課題意義：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，我國(guó)的高等級(jí)公路建設(shè)迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇，這就對(duì)勘測(cè)設(shè)計(jì)提出了更高的要求?？睖y(cè)技術(shù)的進(jìn)步在于設(shè)備引進(jìn)和技術(shù)改造，在目前的技術(shù)條件下引入GPS技術(shù)應(yīng)當(dāng)是首選。尤其是RTK（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位）技術(shù)在公路工程測(cè)量中，有著非常廣闊的前景。工作內(nèi)容： RTK技術(shù) RTK用于橫斷面測(cè)量的優(yōu)勢(shì) RTK技

2、術(shù)在公路橫斷面測(cè)量中應(yīng)用中的問題總體安排及進(jìn)度：1、4月1日-4月6日 收集相關(guān)論文材料，在老師的指導(dǎo)下確定題目，并完成開題報(bào)告。2、4月7日4月20日 根本個(gè)人情況，可以修改論文題目。確定指導(dǎo)老師。.3、4月21日5月4日 整理分析收集的相關(guān)論文材料，列出論文提綱，開始著手論文寫作。.4、5月5日 課題預(yù)期達(dá)到的效果：隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，知識(shí)更新的速度更加快捷，道路測(cè)量手段、設(shè)備也在不斷地更新?lián)Q代，GPS系統(tǒng)的產(chǎn)生和GPS技術(shù)的形成使測(cè)量達(dá)到了很高的精度，其精度可達(dá)cm級(jí)甚至mm級(jí)。這不但加快了工程勘察設(shè)計(jì)進(jìn)度、解決了勘察工期短的問題，而且提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，使得工程建設(shè)能夠如期、

3、順利、保質(zhì)保量完成。指導(dǎo)教師意見： 簽名：淺談RTK在線路縱橫斷面測(cè)量中的應(yīng)用 【摘要】：本文介紹了RTK的組成、原理以及優(yōu)缺點(diǎn)。并簡(jiǎn)述了RTK測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)，通過RTK在線路縱橫斷面測(cè)量的方法和縱橫斷面測(cè)量的一般方法的對(duì)比，分析了線路縱橫斷面測(cè)量的精度及優(yōu)缺點(diǎn)。并且對(duì)RTK技術(shù)在縱橫斷面測(cè)量的發(fā)展前景進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析?！娟P(guān)鍵詞】：RTK、線路、縱橫斷面、測(cè)量目錄 TOC o 1-3 u 1 RTK技術(shù)簡(jiǎn)介 RTK技術(shù)簡(jiǎn)介1.1 RTK系統(tǒng)的組成 RTK系統(tǒng)主要由基準(zhǔn)站接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈及移動(dòng)接收機(jī)三部分組成。它為了提高定位精度，利用2臺(tái)以上GPS接收機(jī)同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，其中一臺(tái)用來測(cè)定未知點(diǎn)的坐

4、標(biāo)（移動(dòng)站），另一臺(tái)安置在已知坐標(biāo)點(diǎn)上作為基準(zhǔn)站?；鶞?zhǔn)站根據(jù)該點(diǎn)的準(zhǔn)確坐標(biāo)求出 其他衛(wèi)星的距離改正數(shù)并將這一改正數(shù)發(fā)給移動(dòng)站，移動(dòng)站根據(jù)這一改正數(shù)來改正其定位結(jié)果。它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)精度。RTK技術(shù)根據(jù)差分方法的不同分為修正法和差分法修正法是基準(zhǔn)站將載波相位修正值發(fā)送給流動(dòng)站，以改正其載波相位，然后求解坐標(biāo)。差分法是將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)送給流動(dòng)站進(jìn)行求差，解算坐標(biāo)。前者為準(zhǔn)RTK技術(shù)，后者為真正的RTK技術(shù)。1.2 RTK技術(shù)的基本原理RTK技術(shù)實(shí)際上是一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分GPS定位技術(shù)，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分限方法。RTK技術(shù)的原理是取點(diǎn)位精

5、度較高的首級(jí)控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，安置一臺(tái)接收機(jī)作為參考站對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，流動(dòng)站在完成初始化后，一方面通過數(shù)據(jù)鏈接接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，另外自身也采集GPS數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，再經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和投影改正，歷時(shí)只需幾秒鐘時(shí)間就可以得到厘米級(jí)的定位結(jié)果。這樣用戶就可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)觀測(cè)質(zhì)量和基線解算結(jié)果的收斂情況，根據(jù)待測(cè)點(diǎn)的精度指標(biāo)，確定觀測(cè)時(shí)間，從而減少冗余觀測(cè)，提高工作效率。1.3 RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)作業(yè)效率高。傳統(tǒng)測(cè)量外業(yè)容易受地形、氣候、季節(jié)等諸多因素的影響，使測(cè)量精度、作業(yè)速度都受到很大限制，在能見度低，通視條件差的情況下，有些測(cè)量工作很難進(jìn)行。而RTK技術(shù)可

6、以全天候作業(yè)，無論何時(shí)何地都可施測(cè)，一般不受天氣狀況影響。測(cè)站之間無須通視，但測(cè)站上空必須開闊，以便接收GPS衛(wèi)星信號(hào)不受干擾。定位精度高。GPS不但能夠達(dá)到1：500圖根控制測(cè)量的點(diǎn)位和高程精度要求，而且誤差分布均勻，不具有誤差積累問題，完全可以滿足大比例尺測(cè)圖的需求。RTK控制測(cè)量操作便捷，有很好的機(jī)動(dòng)力，一方面可以大幅度提高作業(yè)速度，另一方面還能有效降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，特別在通視困難的地區(qū)更具有明顯的優(yōu)勢(shì)，為了獲得高精度的測(cè)量數(shù)據(jù)，必須求出適合于本地區(qū)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)和水準(zhǔn)面模型轉(zhuǎn)換參數(shù)。根據(jù)四等及其以下各級(jí)控制測(cè)量與1：500圖根控制測(cè)量對(duì)于精度要求的相似性以及原有GPS點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)

7、果，可以說明RTK同樣適用于四等及其以下的各級(jí)控制測(cè)量。綜合測(cè)繪能力強(qiáng)，作業(yè)集成度高?？梢詣偃胃鞣N測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)工作，減少測(cè)量工作流程?；鶞?zhǔn)站能夠?yàn)椴煌脩籼峁┒囗?xiàng)信息輸出，在作業(yè)時(shí)，無需人工干預(yù)就可以進(jìn)行整周未知數(shù)的動(dòng)態(tài)初始化解算，使輔助測(cè)量工作大大減少，作業(yè)精度也可以得到自動(dòng)控制和記錄。同時(shí)RTK技術(shù)打破了分級(jí)布網(wǎng)，逐級(jí)控制的原則，簡(jiǎn)化控制測(cè)量繁鎖的工作，一個(gè)測(cè)區(qū)可一次性整體布網(wǎng)，整體平差，控制網(wǎng)可以是任意混合，所需控制點(diǎn)數(shù)目比傳統(tǒng)白紙測(cè)圖大大減少。作業(yè)人員少，定位速度快，綜合效益高。GPS接收機(jī)只需一個(gè)人操作，在待測(cè)點(diǎn)等待的時(shí)間只需幾秒就可得到該點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，外業(yè)效率非常高。內(nèi)業(yè)成圖時(shí)自動(dòng)進(jìn)

8、行分幅和接邊，便于計(jì)算處理，節(jié)省了時(shí)間和人力。1.4 RTK技術(shù)的缺點(diǎn)受衛(wèi)星狀況限制。受到技術(shù)的限制，GPS衛(wèi)星的空間組成和衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度都不能滿足當(dāng)前測(cè)量作業(yè)的需要，世界上有些國(guó)家在某一段時(shí)間段不能很好的被衛(wèi)星覆蓋。例如在中、低緯度地區(qū)每天總有兩次盲區(qū)，盲區(qū)時(shí)衛(wèi)星幾何圖形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，RTK測(cè)量很難得到固定解。同時(shí)由于信號(hào)強(qiáng)度弱，在對(duì)空遮擋比較嚴(yán)重的地方GPS無法正常應(yīng)用。天空環(huán)境（電離層）影響。白天中午某段時(shí)間，受電離層干擾大，公用衛(wèi)星數(shù)少，因而初始化時(shí)間長(zhǎng)甚至不能初始化，也就無法進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量作業(yè)。由以往的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，每天中午12-13點(diǎn)，RTK測(cè)量很難得到固定解。數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、

9、作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小的問題。數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)信號(hào)在傳輸過程中容易受外界環(huán)境的影響，如高大山體、建筑物和各種高頻信號(hào)源的干擾，在傳輸?shù)倪^程中衰減下來，嚴(yán)重影響外業(yè)精度和作業(yè)半徑。因此，我們擺設(shè)基準(zhǔn)站時(shí)常常選擇地域開闊的地方，而在建筑物密集的城鎮(zhèn)，我們經(jīng)常很難得到精確的外業(yè)數(shù)據(jù)。另外，當(dāng)RTK作業(yè)半徑超過一定距離時(shí)，測(cè)量結(jié)果誤差超限，所以RTK的實(shí)際作業(yè)有效半徑比其標(biāo)稱半徑要小。受高程異常問題影響。RTK作業(yè)模式要求高程的轉(zhuǎn)換必須精確，但是我國(guó)現(xiàn)有的高程異常分布圖在有些地區(qū)，尤其是山區(qū)，存在較大誤差，在有些地區(qū)還是空白的，這就使GPS大地高程轉(zhuǎn)換至海拔高程的工作變得比較困難，精度也不是很高很均勻。2 R

10、TK測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)2.1整周模糊度的確定目前, 存在多種求解整周模糊度的方法, 按觀測(cè)過程中GPS接收機(jī)所處的狀態(tài)來分, 可分為動(dòng)態(tài)法和靜態(tài)法, 但這些方法求解模糊度的時(shí)間較長(zhǎng), 在進(jìn)行動(dòng)態(tài)使用時(shí)往往不能滿足實(shí)時(shí)要求。本文采用一種利用低階卡爾曼濾波器進(jìn)行動(dòng)態(tài)快速模糊度求解方法, 可實(shí)現(xiàn)對(duì)模糊度的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)求解。實(shí)踐表明, 該方法簡(jiǎn)單易行、計(jì)算量少、快速準(zhǔn)確, 適合整周模糊度的快速動(dòng)態(tài)求解。利用GPS雙差載波相位測(cè)量時(shí), 其數(shù)學(xué)模型 (2-1) 式中,DD為雙差載波相位, G為由天線到衛(wèi)星的方向矢量線性組合矩陣,Ra為基線矢量, N0 為初始整周模糊度,為觀測(cè)噪聲, 在不考慮多路徑誤差時(shí), 其標(biāo)

11、準(zhǔn)差為0. 0019m。對(duì)公式( 2-1) 作以下線性變換, 令A(yù)= null(GT), 則GTA=0即ATG= 0在公式( 2-1) 兩邊同時(shí)乘以AT, 得 ATDD=ATGRa+ATN0+ATG=AN0+ATG (2-2)令Z=ATDD, H= AaT, 則式( 2-2) 為由公式( 2-3) 可見觀測(cè)方程中只含有N0 為未知量, 因此取N0 為狀態(tài)量, 其狀態(tài)方程為 0 = 0 (2-4）利用式( 2-3) 、( 2-4) 可以組成Kalman濾波器該Kalman濾波方程不含有位置和基線等狀態(tài)信息, 因此可大大降低Kalman濾波階次, 有效提高運(yùn)算速度, 加速模糊度的求解過程; 另外由

12、于Kalman濾波器是對(duì)動(dòng)態(tài)線性系統(tǒng)的無偏最小方差估計(jì), 適合于在動(dòng)態(tài)情況下對(duì)整周模糊度進(jìn)行在線估計(jì), 所以利用該方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模糊度的動(dòng)態(tài)求解。2.2 RTK數(shù)據(jù)傳輸RTK通訊主要采用UHF波，傳播的方式主要是空間波，即直射波、折射波、散射波以及它們的合成波。這些傳播方式穿透性強(qiáng)，直線傳播性能好，但容易受地形、障礙物和地球曲率的影響當(dāng)使用9600波特率來傳送數(shù)據(jù)時(shí)，每發(fā)送一組數(shù)據(jù)大約要占用0.8秒左右的時(shí)間。因此基準(zhǔn)站通常每秒傳送一組RTK改正數(shù)據(jù)。理想傳送的距離為：D=4.24（） （2-5）式（2-5）中,D為數(shù)據(jù)鏈所覆蓋范圍的半徑 ，以km為單位：和分別為基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的天線高，以m為

13、單位式（5）是指在無障礙物遮擋和無電波干攏的理想狀態(tài)下的覆蓋范圍，實(shí)際上只是一個(gè)大概的數(shù)據(jù)，與實(shí)際情況多少會(huì)有一點(diǎn)差距。為了增強(qiáng)通訊能力，在進(jìn)行RTK測(cè)量時(shí)，可采用以下的方法：把RTK基準(zhǔn)站布設(shè)在RTK有效測(cè)區(qū)中央最高的控制點(diǎn)上；另一方面提高基準(zhǔn)站和移動(dòng)站天線的架設(shè)高度；同時(shí)是增益天線及高靈敏度接收機(jī)，并盡量縮短各移動(dòng)點(diǎn)與基準(zhǔn)站的距離，使其能滿足“電磁波通視”如在地形地物遮擋時(shí)，可增設(shè)中繼站等。2.3坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求定RTK流動(dòng)站在實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)提供用戶坐標(biāo)成果的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是WGS-84大地坐標(biāo)系到地方坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)問題。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的確定誤差是RTK作業(yè)的主要誤差源之一。選擇先進(jìn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的模

14、型, 求得高精度的轉(zhuǎn)換參數(shù)至關(guān)重要, 是獲取高精度成果的基礎(chǔ)。利用轉(zhuǎn)換參數(shù)才能將WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成工程項(xiàng)目所在坐標(biāo)系的坐標(biāo), 因此坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的確定是RTK技術(shù)投入實(shí)際使用的關(guān)鍵。求解轉(zhuǎn)換參數(shù), 常用方法為七參數(shù)法( 三個(gè)平移參數(shù)X、Y、Z 三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù) QUOTE x X、Y、Z，一個(gè)尺度比參數(shù)m) , 而坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精度取決于已知參考點(diǎn)與待測(cè)點(diǎn)的幾何關(guān)系。轉(zhuǎn)換參數(shù)一般是利用重合點(diǎn)的2套坐標(biāo)值通過一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)重合點(diǎn)的個(gè)數(shù)為3個(gè)以上時(shí), 經(jīng)常采用BURSA-WOLF 模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換。BURSA-WOLF坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式為: 式中，、為待求的空間大地直角坐標(biāo)系坐標(biāo)；X、Y、Z為原空間大

15、地直角坐標(biāo)系坐標(biāo); X、Y、Z為兩個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)原點(diǎn)之間的平移參數(shù); m為兩個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)原點(diǎn)之間的尺度比參數(shù); QUOTE x X、Y、Z為旋轉(zhuǎn)參數(shù)(歐勒角)。當(dāng)測(cè)量精度要求不高時(shí), 常略去尺度比m、轉(zhuǎn)換參數(shù) QUOTE x X、Y、Z, 可得到簡(jiǎn)化BURSA-WOLF模型:式(2- 7) 中有3個(gè)平移參數(shù), 當(dāng)有1個(gè)重合點(diǎn)時(shí)就可進(jìn)行2中坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。當(dāng)有2個(gè)重合點(diǎn)時(shí), 可選擇其中一個(gè)為原點(diǎn), 對(duì)( 2-6) 式變形得: 式( 2-8) 中、為空間大地直角坐標(biāo)系坐標(biāo);X0、Y0、Z0為空間大地直角坐標(biāo)系原點(diǎn)坐標(biāo)X、Y、Z為WGS-84坐標(biāo)系下任意點(diǎn)與原點(diǎn)的基線向量。如忽略尺度比參數(shù), 則公式(2

16、-8) 可簡(jiǎn)化為:iYiZi=轉(zhuǎn)換模型(2- 9) 消除了坐標(biāo)平移參數(shù), 略去了尺度比, 僅保留3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù), 有2個(gè)重合點(diǎn)即可進(jìn)行兩種坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。簡(jiǎn)化的BURSA-WOLF公式( 2-7) 、( 2-9) 具有形式簡(jiǎn)單、參數(shù)少、轉(zhuǎn)換參數(shù)解算簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。兩個(gè)坐標(biāo)系有1或2個(gè)重合點(diǎn), 即可求出轉(zhuǎn)換參數(shù), 進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。2.4實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控能力為了有效地開展實(shí)時(shí)GPS測(cè)量，RTK測(cè)量系統(tǒng)必須提供實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控能力。工作人員不僅要了解流動(dòng)站接收機(jī)的工作狀態(tài)、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)和信號(hào)質(zhì)量、整周模糊度求解及點(diǎn)位成果的收斂情況，而且還能隨時(shí)調(diào)閱參考站的工作狀態(tài)、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)和信號(hào)質(zhì)量。只有這樣，才能保證輸出成

17、果的可靠性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)作業(yè)過程中出現(xiàn)的問題，并作出必要的干預(yù)。實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控還應(yīng)該包括對(duì)同一點(diǎn)位的當(dāng)時(shí)測(cè)量成果與系統(tǒng)存儲(chǔ)的先前測(cè)量成果進(jìn)行實(shí)時(shí)比較功能。對(duì)于需要重復(fù)測(cè)量，進(jìn)一步提高測(cè)量成果精度和可靠性的用戶來說，野外就可以萬無一失地提供經(jīng)過檢核的準(zhǔn)確無誤的測(cè)量成果，使RTK作業(yè)免除大量的內(nèi)業(yè)處理，同時(shí)也杜絕了一切返工現(xiàn)象。3 RTK在公路縱橫斷面測(cè)量中的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)3.1縱橫斷面測(cè)量的一般方法及要求3.1.1橫斷面測(cè)量橫斷面測(cè)量的任務(wù)是測(cè)定線路各中樁處與中線相垂直方向的地面高低起伏情況，通過測(cè)定中線兩側(cè)地面變坡點(diǎn)至中線的距離和高差，即可繪制橫斷面圖，為路基橫斷面設(shè)計(jì)，土石方量的計(jì)算和施工時(shí)邊樁的放

18、樣提供依據(jù)。橫斷面應(yīng)逐樁施測(cè)，其施測(cè)寬度及斷面點(diǎn)間的密度應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)和設(shè)計(jì)需要而定。橫斷面測(cè)量的方法：橫斷面測(cè)量以中線地面點(diǎn)即中樁位置為直角坐標(biāo)原點(diǎn)，分別沿?cái)嗝娣较蛳騼蓚?cè)施測(cè)地面各地形變化特征點(diǎn)間的相對(duì)平距和高差，由此點(diǎn)繪出橫斷面的地面線。常用的橫斷面測(cè)量方法有抬桿法、手水準(zhǔn)法、花桿皮尺法和斜距法。 圖3-1抬桿法抬桿法適用于橫向變化較多較大的地段，但由于測(cè)站較多，測(cè)量和累積誤差較大 圖3-2手水準(zhǔn)法與抬桿法相比，此法精度較高，但不如抬桿法簡(jiǎn)便，一般適用于橫坡較緩的地段。 圖3-3花桿皮尺法 圖3-4斜距法用傾斜儀或帶角手水準(zhǔn)，以中樁為測(cè)站，分別測(cè)出各變坡點(diǎn)間的傾斜角a，并用皮尺量出斜距l(xiāng)，

19、據(jù)以定出各變坡點(diǎn)的位置。橫斷面圖的繪制：橫斷面圖是繪在透明毫米方格紙的背面。在繪圖前，先在圖上標(biāo)出中樁位置，注明樁號(hào)，一幅圖上可繪制多個(gè)斷面，一般是從左到右，由下到上依次測(cè)繪，如圖3-5所示。圖3-5橫斷面示例圖橫斷面采集要求：根據(jù)縱斷面選取的點(diǎn)位 ，進(jìn)行橫斷面采集，保證橫斷面數(shù)據(jù)與縱斷面上選取的點(diǎn)位數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)橫斷面與縱斷切面方向垂直，寬度一般為50-100米，需要滿足施工及征地范圍的要求。進(jìn)行橫斷面測(cè)量時(shí)，必須采集經(jīng)過的地形變化點(diǎn)（包括陡坎坎上、坎下，既有公路鐵路路堤、護(hù)坡，山谷、山脊，河流邊線，水塘及魚塘邊線等）。典型地形橫斷面測(cè)量時(shí)，需要選取的測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)精度要求達(dá)到厘米級(jí)，以保證計(jì)算施

20、工造價(jià)的準(zhǔn)確性。3.1.2 縱斷面測(cè)量線路縱斷面測(cè)量又稱路線水準(zhǔn)測(cè)量，它的主要任務(wù)是沿路中線設(shè)立水準(zhǔn)點(diǎn)；測(cè)定路中線上各里程樁和加樁的地面高程；然后根據(jù)各里程樁的高程繪制縱斷面圖?？v斷面測(cè)量常分為兩步施測(cè)一是基平測(cè)量二是中平測(cè)量。基平測(cè)量的主要任務(wù)是沿線設(shè)置水準(zhǔn)點(diǎn)，并測(cè)定它們的高程。中平測(cè)量是水準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)設(shè)后，根據(jù)水準(zhǔn)點(diǎn)高程，用附合水準(zhǔn)測(cè)量的方法，測(cè)定路中線各里程樁的地面高程，稱為中平測(cè)量，即中樁高程測(cè)量（如圖3-6）。 圖3-6中平測(cè)量縱斷面圖的繪制：路線縱斷面圖是表示線路中線方向地面高低起伏形狀和縱坡變化的剖視圖，它是根據(jù)中平測(cè)量成果繪制而成，如圖3-7。 圖3-7縱斷面示例圖縱斷面采集要求：中

21、樁采集間隔不超過20米，遇地形變化點(diǎn)（包括陡坎坎上、坎下，既有公路鐵路路堤、護(hù)坡，山谷、山脊等）及明顯地物點(diǎn)（房屋邊線，公路兩側(cè)邊線，小路中心，電力線下方等）需要采集其標(biāo)高數(shù)據(jù)，在工程中稱為“加樁”。3.2采用RTK測(cè)量公路縱橫斷面的方法與一般RTK相同，在外業(yè)開始前，首先在內(nèi)業(yè)將需要進(jìn)行測(cè)量的縱橫斷面設(shè)計(jì)坐標(biāo)和需利用的控制點(diǎn)坐標(biāo)按手簿要求的固定格式傳入手簿?？v斷采集：首先我們需要在合適的地方設(shè)置基準(zhǔn)站，再利用移動(dòng)站采集兩個(gè)或兩個(gè)以上控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行平面和高程參數(shù)轉(zhuǎn)換，滿足限差要求后根據(jù)逐樁坐標(biāo)進(jìn)行中樁放樣并將手簿調(diào)整到道路放線模塊-縱斷測(cè)量工具，手簿將計(jì)算出縱斷線位上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)

22、行放線采集，把編好號(hào)的木樁釘?shù)綄?shí)地正確位置。橫斷采集：由于RTK采集的是三維坐標(biāo)，我們?cè)O(shè)置好基準(zhǔn)站和移動(dòng)站后采用與全站儀相同的方法采集變坡點(diǎn)的三維坐標(biāo)，將其按里程加上左右標(biāo)記編號(hào)并保存，我們也可以利用RTK里配置的采集橫斷面程序，省去立十字架步驟，直接通過手簿調(diào)整道路放線模塊-橫斷測(cè)量模塊，手簿能夠計(jì)算出任意里程的縱斷點(diǎn)位，并標(biāo)示出該點(diǎn)位所處橫斷面位置，利用實(shí)時(shí)定位的方位，在外業(yè)能夠準(zhǔn)確選取橫斷面上的地形變化點(diǎn)。采用此種方法進(jìn)行縱橫斷數(shù)據(jù)采集，能夠有效的保證數(shù)據(jù)的可靠性，全視窗操作，優(yōu)化作業(yè)人員的操作。另外，此方法還延續(xù)了RTK一系列優(yōu)點(diǎn)，包括作業(yè)半徑大，作業(yè)靈活等。RTK采集的數(shù)據(jù)為三維坐標(biāo)

23、，可供計(jì)算機(jī)直接使用 ，省去了繁瑣的數(shù)據(jù)錄入過程，大大的減少了內(nèi)業(yè)錄入造成的錯(cuò)誤，還可利用三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)檢查外業(yè)采集的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，是否滿足縱橫斷采集的要求。3.3工程應(yīng)用實(shí)例及相關(guān)數(shù)據(jù)3.3.1工程概況測(cè)區(qū)位于南平市順昌縣將軍村所擬建的一條公路，全長(zhǎng)約6公里。該公路地勢(shì)相對(duì)平坦，植被稀疏，完全適用于RTK進(jìn)行斷面測(cè)量，經(jīng)過幾天的施測(cè)，圓滿的完成了本次外業(yè)測(cè)量。3.3.2 相關(guān)數(shù)據(jù)及成果展示經(jīng)過多天測(cè)量，并內(nèi)業(yè)處理，很好地完成了本次任務(wù)，以下為本次測(cè)量的部分?jǐn)?shù)據(jù)。 表一 斷面數(shù)據(jù)樁號(hào)距離高程樁號(hào)距離高程K0+408.0-128.624132.555K0+428.0-10.9259136.473-

24、11.3263136.921-10.4757135.305-10.8456136.922-10.4591136.471-10.7904135.481-9.26298135.317-9.64592135.48-9.18537136.315-9.01136136.486-8.74253136.318-5.51212138.703-5.78081138.4750138.470138.485.071194138.9874.953223138.4246.595516138.176.433042138.1859.892074135.459.685646136.49112.61625135.46412.46

25、289136.49712.61818135.26212.46587136.07325.19831135.2423.13485136.101K0+449.0-10.6562136.332K0+475.0-10.0817136.228-10.2377136.331-9.6093136.229-10.2228135.248-9.50209135.254-9.08676135.258-8.30683135.259-8.91587136.276-8.29087136.316-8.47322136.277-7.76111136.317-5.77148138.21-5.36472137.9350138.21

26、50137.8374.613204138.24.86232138.237.265836137.317.203202136.9612.54125137.26510.43985135.34712.77283135.83112.77167135.23812.84776135.35122.27742135.225經(jīng)過設(shè)計(jì)好的里程文件，修改縱橫斷面，然后生成縱橫斷面圖。以下為縱橫斷面的部分截圖。 圖3-8 成果圖3.4 RTK測(cè)量的誤差來源和精度分析RTK定位誤差分為兩類：（1）同儀器和GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差，包括天線相位中心變化、軌道誤差、鐘誤差、觀測(cè)誤差等；（2）同信號(hào)傳播有關(guān)的誤差，包括電離層誤差、

27、對(duì)流層誤差、多路徑效應(yīng)、信號(hào)干擾等。對(duì)固定基準(zhǔn)站而言，同儀器和GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差可通過各種校正方法予以削弱，同信號(hào)傳播有關(guān)的誤差將隨移動(dòng)站至基準(zhǔn)站的距離的增大而增大，所以RTK的有效作業(yè)半徑是有限的（一般為10km內(nèi)）。影響RTK測(cè)量精度精度有很多，諸如GPS衛(wèi)星本身、RTK設(shè)備測(cè)量環(huán)境和測(cè)量方法等。RTK測(cè)量平面點(diǎn)精度時(shí)毋庸置疑的，高程精度卻相對(duì)較差盡管儀器標(biāo)稱精度中高程能達(dá)到2cm+1ppm，同時(shí)我們?cè)跍y(cè)量時(shí)也盡量避免了很多對(duì)精度有影響的不利因素，但實(shí)際情況往往有出入，在RTK測(cè)量中也有可能會(huì)出現(xiàn)粗差。3.5 RTK在線路縱橫斷面測(cè)量的發(fā)展前景RTK技術(shù)是GPS定位技術(shù)的一個(gè)新的里程牌，

28、它不僅具有GPS技術(shù)的所有優(yōu)點(diǎn)，而且可以實(shí)時(shí)獲得觀測(cè)結(jié)果及精度，大大提高了作業(yè)效率并開拓了GPS新的應(yīng)用領(lǐng)域。由于載波相位測(cè)量、差分處理技術(shù)、整周未知數(shù)、快速求解技術(shù)以及移動(dòng)數(shù)據(jù)通信技術(shù)的融合，使RTK在精度、速度、實(shí)時(shí)性上達(dá)到了完滿的結(jié)合，并使得RTK定位技術(shù)大大擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍。相信，隨著科技的不斷發(fā)展RTK技術(shù)在公路斷面測(cè)量中的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。4 結(jié)束語綜上所述，使用RTK測(cè)量橫斷面不受天氣及通視 條件影響，減少了測(cè)量的工作量，有效提高了作業(yè)效率，測(cè)量精度也得到提升，但在一些樹林、高建筑物下面等移動(dòng)站接收不到差分信號(hào)的地方需配合全站儀 進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。且由于水準(zhǔn)測(cè)量受本身?xiàng)l件束縛，速度較慢，而且容易受外界條件影響，使用RTK測(cè)的每個(gè)高程點(diǎn)是相互獨(dú)立的，其高程精度基本一致，使它在線性測(cè)量中更具優(yōu)越性。致謝歷時(shí)將近兩個(gè)月的時(shí)間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師賈秀麗老師，她對(duì)我進(jìn)行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。在此