RTK在道路测量中的操作及应用研究

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陈敬敬

宁波公路市政设计有限公司 浙江宁波315000

摘要

随着我国大型工程建设项目的快速发展,使得常规的测量手段无法很好地适应现代工程测量的需求。全球定位系统技术的不断的发展和完善,一种新兴的、有效的、快捷的测量方式——RTK测量技术正逐步得到推广。RTK测量技术在道路测绘领域具有明显的优越性,既能节省时间,又能保证准确度和效率,必将发展成为道路测量的主要方式。在此背景下,本文将简要概述RTK在道路测量中的操作及应用研究,旨在为工程建设领域的相关从业人员提供书面参考。


关键词

RTK;道路测量;操作;应用

正文


道路测量是一个长期的工程,设计从规划设计到确定,再到施工勘测和完工勘测等众多环节。在常规测量中,需要进行导线、高程和高程测量,并进行纵向和横向的测绘。利用全站仪和制图软件进行测绘,不仅要在站点上确定各地形的碎片点,还要保证各站点与碎片点之间能互相连通,并且一台设备要3-4人协同工作,在进行资料处理时,如果一个小块的准确性不够,还要重新测试。传统的检测手段受工作环境的制约,工作强度大且效率低。在道路测量中采用RTK方法,可省去控制网布设工作,并保证高精度测量,满足实时和效率要求,只需维持4-5个以上卫星的相对观测值干重,即可获得良好的测量结果。由于RTK测量技术的特性和优点,使得该测量技术在道路测量中得到了越来越多的应用。

一、RTK测量技术概述

RTK(Real-time kinematic,实时动态)载波相位差分技术,是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法,将基准站采集的载波相位发给用户接收机,进行求差解算坐标[1]。与传统测量方法相比,RTK测量技术在道路测量方面有其独特的优越性。RTK技术能提供较高精度的定位信息,从而提高道路测量的精度和可靠性;RTK技术能够实时测量并进行数据传输,大幅提高测量的效率和速度;RTK技术还具有降低人为误差、测量不确定度等优点,提高测量结果的可靠性与准确性。然而,RTK技术也有其自身的局限性。RTK技术由于受到信号干扰,其工作稳定性会受到影响,从而降低定位精度;RTK技术受地形、环境等因素影响,在地形复杂、建筑物密集地区测量时可能会受到限制;RTK技术还面临着数据精度的挑战,必须对数据进行仔细的处理与修正,以保证测量结果的准确可靠。RTK技术在道路测量中有很大的优越性,但也应充分考虑其局限性,并采取相应的措施策略应对其局限性,从而更好地利用RTK技术进行精密测量和定位应用。

二、RTK在道路测量中的操作流程

(一)设备准备

RTK技术是道路测量中不可缺少的一项重要技术,其高精度定位可以为道路建设与养护提供精确的数据支撑。在实际生产过程中,必须先做好设备的准备工作。RTK设备一般分为基站和移动设备两部分,基站用来发送差分信号,移动设备用来接收信号和计算位置。在使用RTK设备前,必须先确定基站已部署于已知地点,并经过精确标定。下一步进行移动设备的准备工作,确定设备属于满电状态,避免在测量过程中出现断电现象。然后,打开设备,启动RTK软件,将设备和基站连接起来。连接成功后,需对卫星信号进行搜索与接收,以保证设备能准确地接收到卫星信号。为了得到更加准确的测量结果,还需要对仪器进行姿态校正,确保仪器处于水平和稳定状态。设备准备完毕后,操作人员可以开始实地测量。利用移动设备上的RTK技术,实时查询道路坐标、高程等信息,并做好相应的记录和标注。测量时要保证仪器的稳定、准确,防止仪器放置不当、信号干扰等原因造成测量结果不准确。测量结束后,操作员可将数据输出,进一步分析、处理,为道路施工、规划等工作提供重要的参考依据[2]

(二)基准站设置

在应用RTK测量技术前,首先要确定基准站的位置。为了保证信号的稳定与准确,一般应选择地势较高、视野开阔、无遮挡的地方。选址完成后,接下来布置基准站,包括GPS天线、接收机等设备的安装、标定、调试等,以保证设备的正常工作。然后对基准站进行校准,将基准站与已知坐标进行对比,得到基准站的位置及坐标。保证基准站与移动台的时间同步,还需要对基准站的钟差进行标定。经过标定,基准站才能正常工作,为移动站提供精确的定位数据。在道路测量中,基准站的布设是整个RTK测量工作的基础,在开展道路测量时,一定要严格按规范设置基准站,确保基准站工作正常、定位准确。

(三)流动站接收机操作流程

 

在使用RTK流动站接收机的时候,首先要保证仪器的连接和开通,由设备上的操作面板或相应的软件界面进入RTK流动站接收机的设置界面,用户在该界面中可完成卫星系统的选择,参考站信息的设置,接收机的工作方式的调整。为保证接收机能精确接收到卫星信号,计算出精确的位置信息,用户需要对RTK流动站接收机进行定位标定。在标定完成之后,用户可以选择将位置信息进行存储,也可以将数据实时传输给相应的设备。只要接收机工作正常,用户就能对接收机的信号质量和卫星个数进行监测。当信号不稳定或数量不够时,用户可对接收机进行位置调整或重新标定,以提高工作效率与精度。使用完毕后,用户应将RTK流动站接收机正确关机,并保存好,保证下一次使用的正常启动和工作。

(四)数据处理与分析

通常情况下,采集的数据都要经过一定的预处理,包括数据格式转换,背景噪声过滤等,通过对基准站与流动站的量测资料作差分处理,得到较高精度的定位资料。在此过程中,还应考虑卫星几何结构和大气因素的影响,以保证数值解的精度。基线解算完成后,接着进行数据精度校验,该步骤一般包括与实际控制点的对比、误差分析等,通过对已知控制点的比较,可评估RTK测量的准确性,并纠正可能出现的误差,分析不同误差源对测量结果的影响程度[3]

三、RTK在道路测量中的具体应用

(一)控制网建立

RTK技术在道路测量中得到了广泛的应用,而快速建立控制网就是其中之一。在道路测量中,控制网是必不可少的基础性工作,其精度与稳定性直接影响着整个测量工作的质量与精度。传统控制网的建立费时费力,且受天气、地形等因素制约。在RTK技术的应用下,控制网的建立更加方便快捷。测量人员利用RTK技术能够在较短的时间内完成RTK基准点的布设和数据的采集,RTK利用卫星信号与移动台接收机间的通讯来进行实时、动态定位,可以使测量人员在不增加任何复杂装置和数据处理的情况下,获得较高的精度,实时、高精度的特点,提高建立控制网的速度,节约大量的时间。RTK技术为控制网的构建提供了更稳定、更可靠的资料,传统控制网构建过程中,由于受自然因素及人为因素的影响,造成资料不稳定,误差累积。RTK技术由于其实时校正系统,能及时修正数据误差,确保测量结果稳定、准确,提高控制网的可靠性。RTK技术应用于道路测量控制网的建设,不仅可以加快测量进度,减少人力投入,而且可以提高测量数据的精度与稳定性,为道路测绘工作的顺利开展提供有力的支撑。

(二)道路放样

RTK技术已广泛应用于道路测量,尤其是在道路工程放样中起到了重要作用。在放样阶段应用RTK技术的流程一般为:建立基准站,进行实时差分校正;在项目现场布设移动台站,实现与基准站的通信,实现高精度定位;根据所获得的位置信息进行放样,确定道路设计的位置及高程要求;根据放样的结果,施工人员开始实际的施工。传统的放样方法费时费力,RTK技术能达到厘米级精度,极大地提高了放样精度。RTK技术的实时数据传输特性,使得测量人员能够实时获得测量成果,并能对施工进度进行及时调整,避免因放样失误而造成的工期延误及重复施工。RTK技术应用于道路放样具有如下优点:可以实现高精度实时定位,提高放样的精度和可靠性;RTK测量效率高,节省大量的时间,节约人力;RTK技术还能对施工现场进行远程监测,并能实时掌握施工进度、质量状况,并对施工方案进行调整。采用RTK技术进行道路放样,不仅能提高测量的精度与效率,而且能保证道路施工的质量与进度,是现代化道路建设不可缺少的重要手段之一[4]

(三)道路设计与放线

RTK技术在道路测量中占有重要地位,特别是在道路设计和放样阶段。在道路设计中,工程师需要对地形、曲率、坡度等参数进行精确的测量,以确定最优的道路设计方案。RTK技术利用全球定位系统(GPS)与基准站组成的网络,提供精确的位置信息,使工程人员能够精确地将这些参数输入到GPS中。放样就是在实地勘察时,根据设计方案确定具体的道路位置及形状,RTK作为一种实时动态定位技术,可以提供厘米级的定位精度,有助于测量人员精确地标出道路的边界线、中心线等关键位置。RTK技术还可与GIS软件相结合,使道路设计与实际地理环境紧密结合,利用RTK技术所获得的高精度测量数据,可直接输入GIS软件进行分析、显示,为工程技术人员提供直观、可靠的数据信息。采用RTK技术进行道路设计、放线,不仅可以提高测量的精度,而且可以为道路施工提供更加科学可靠的技术支撑。从而为道路建设带来更多的便利。

(四)纵断面与横断面测量

在道路纵断面测量中,采用RTK技术可使测量人员快速准确地获得纵断面数据。利用RTK技术和GNSS系统,测量人员可在道路沿线布设一系列控制点,并利用RTK测量设备对道路进行实时测量,以获得精确的道路高程数据,准确掌握路面的坡度、高程等参数,为道路设计与规划提供重要的数据支撑。利用RTK技术,在道路横断面上设置一定的控制点,使测量人员能够迅速地获得道路断面上各点的位置信息,可应用于道路横断面图的绘制,有助于工程人员了解道路的曲率、交叉路口等状况,提升道路设计与改造工作效率。在实际应用中,测量人员需先架设好RTK测量仪器,并保证仪器和导航系统之间的稳定连接,并按要求布设控制点,采用RTK测量仪器对路面进行实时测量。测量人员需对实测资料进行处理、分析,最后生成道路纵、横断面数据,再与其他资料相结合,综合分析与评价,提高测量的效率与精度,保障道路建设的质量与安全。

四、具体项目案例分析

RTK在道路测量中的应用十分广泛,以下将以彩云路公路工程为案例,具体分析RTK技术在道路建设中的应用。传统的测量方法需将测量仪器置于固定点,而RTK技术则利用卫星信号实现不设参考点的高精度测量,极大地节省了人力、物力。在彩云路公路工程中,技术人员利用 RTK技术,对路面的坡度、半径等关键参数进行精确的测量,确保道路设计的精度,有效提高工作效率。利用RTK技术,测量人员可随时掌握所在位置及高程,及时调整施工进度,保证施工质量满足设计要求。在彩云路公路工程中,采用RTK技术实时定位功能,使施工队伍高效率的完成施工,提高项目的总体效率。通过以彩云路公路工程为案例进行分析,发现在道路建设工程中应用RTK技术,不仅可以提高工程的精度与效率,减少错误与浪费,而且可以提高项目的管理与监控能力,为项目的顺利实施与顺利完成提供强有力的保障。因此,RTK技术在道路建设中有着广泛的应用前景[5]

五、RTK技术的未来发展

随着RTK技术的不断创新与性能的提高,未来RTK技术将会有更大的发展空间。科学技术的进步,RTK技术也需不断更新,才能满足用户日益增长的高精度定位要求,进一步提高RTK定位精度与稳定性。芯片技术和通信技术的不断发展,RTK技术的性能也会得到提高,更广泛地应用于各个领域。我国城镇化进程与基础设施建设的加快,对高精度定位技术提出了更高的要求。RTK作为一种高精度定位技术,必将在道路测量中扮演越来越重要的角色。今后,RTK技术必将广泛应用于道路测绘领域,为道路规划、交通管理等领域提供更准确的数据支撑,促进道路测绘产业的快速发展。为了满足用户的高精度定位需求,RTK技术作为今后的发展方向,必将成为道路测量领域的重要技术手段,并为道路测量行业带来新的生机。随着技术水平的不断提高,产业对RTK技术的要求越来越高,相信RTK技术将会有更广阔的发展前景。

六、结语

综上所述,随着科技水平的提升,RTK测量技术与传统测量技术相比,有着一定的优势与特征,在大幅提升工作效率的同时,还能保证精度,并且不受地形、气象等因素的干扰。结合上述优点,RTK测量技术在道路测绘领域将会日益推广和使用,提高道路测量的准确性与有效性,为相关工作提供良好的数据基础,进而大力促进我国工程建设领域的可持续发展。

参考文献:

[1]金飞,罗保林,张怀阳,王继斌.多源融合的RTK测量数据处理系统的设计与实现[J].测绘与空间地理信息,2023,46(10):65-67+71.

[2]安琳.GPS-RTK技术在公路工程测量中的应用研究[J].城市建设理论研究(电子版),2023,(27):73-75.

[3]苏述文.GPS-RTK测量技术在水利工程测量中的应用[J].中国高新科技,2023,(15):136-138.

[4]黄婷.工程测绘中RTK测量技术特点与应用分析[J].产业创新研究,2023,(14):117-119.

[5]李效鹏.工程测绘中RTK测量技术特点与具体应用研究[J].内江科技,2023,44(07):23-24.

[6]肖秋敏.RTK测量技术在城乡测量工程中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2023,(14):122-124.


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