公路工程测量中GPS-RTK技术的应用

发表时间:2021/9/3   来源:《工程建设标准化》2021年5月10期   作者:黄蔚源 袁盛杰
[导读] 我国工程测量的服务领域在不断扩展,并逐步向实时测量数据采集、自动处理和数字处理的方向发展
        黄蔚源 袁盛杰
        湖北省交通规划设计院股份有限公司 湖北省 武汉市 430051
        摘要:我国工程测量的服务领域在不断扩展,并逐步向实时测量数据采集、自动处理和数字处理的方向发展,使工程测量开始进入数字化时代,基于此我们需要在各种工程建设中有效地应用数字化测绘技术来对其不断地完善和加强。
        关键词:公路;测量;GPS-RTK;技术研究
引言
        近年来,地理信息技术快速发展,测绘与地图制图不断更新,朝向数字化、自动化与智能化方向发展。工程测量作业中积极引入数字化测绘技术,结合其他测量方法,可实现快速精准测量,为工程设计与管理提供完整的数据信息,助力工程高品质完工。
1技术原理
        RTK为一种常见的GPS测量方法,其全称为RealTimeKinematic,即一种实时动态模式,可以完成两个测量站载波相位的测量,且可将基准站采集来的载波相位收集后,送至用户接受机接收。传统的测量方式只能在解算后获得精确的精度,而GPS-RTK可完成厘米级别的定为精度。GPS-RTK技术可提前在相应位置上构建基准站,基准站在识别接收卫星信号后,即可将所得到的信息直接通过通信网转发给各个用户,用户通过将接收到的接收机信息和基准站信息进行联合解算,可得到最终的基线向量。整个过程只需不到1min的构建,同时信息的精度较高,可简单直接的将信息进行传递。随着GPS-RTK技术的不断完善,将基于GPS-RTK技术中载波相位动态实时分差方法应用于公路工程测量中,优势更加明显,具有较高的可行性。
2技术特点
        2.1数据完整
        在开展工程测量的时候,应用数字化测绘技术,可以对数据进行实时动态处理,然后充分展现出测绘对象的外观特征,从而最大限度地提高了数据的完整性和真实性,因此它具有两个方面的不同之处。第一,数字化测绘技术在工程勘察中,可以解决上述传统测绘技术的问题,从而在最大化限度中发挥数字化测绘技术在工程勘察工作中的价值。第二,能够在开展工程勘测、施工等环节中提高数据的真实性,保障工程项目施工工作的顺利开展。
        2.2成本低、效益高
        采用GPS-RTK技术进行公路测量时,相比于其他传统公路检测技术可降低70%~85%的野外作用成本。GPS-RTK技术不需野外作业,也不用设置测站标识,大幅度降低了施工成本。GPS-RTK技术施工快捷,可缩短施工周期,具有较好的经济效益。
        2.3数据精准
        数字化测绘技术在开展作业的期间,能够获取到较为精确的数据。因此,我们需要充分的了解到数字化测绘技术的具体应用流程:选择需要测量的目标定位-通过自动化采集方式-展开三维定位-收集数据-保存分析。该流程与传统人工测绘相比,能够减少数据采集所带来的误差,保障测量数据的准确性,也能够减少人力、物力的成本,进而提高企业的生产效率,使得企业的经济效益得到进一步提高。
        2.4观察速度快
        采用接收机进行静态相对定为时,数据采集时间1h就可以得到基线向量,同时精度较高。当采用快速定为软件时,采用双频接收机仅需5min即可采集信息。采用单频接收机也只需15min就可以接受信息,且精度相同。
3在公路检测中的应用概况
        3.1观测选址
        在观测作业中,观测的效果、质量以及选址三者是紧密关联的。换句话说,只有保证观测选址的合理性,才能从根本上提升GPS的测量作业质量。因此,在工程测量作业时,应结合相关测量计划,科学安排测量观测地址。

观测地址的选择原则:首先,观测地点要视野开阔,能够避开测量中的障碍物,方便进行测量作业;其次,对所选测量地址周边进行勘察,防止因原锂电池源带来干扰影响,因而干扰测量作业;最后,要注意安装和存储部分,以此来提升原点利用率。从整体上来看,科学地进行观测选址,能够减少后期工作量,对整个测量作业顺利进行,有着积极性意义。
        3.2工程控制测量内、外业一体化
        控制测量内、外业一体化的意思就是将公路工程内、外业工作连贯的完成。公路工程测量的内业主要为图纸设计、图上布网选点、设计计算、观测结果处理与检查、成果输出等,外业主要为勘测点选定、标示埋设、外业观测等。针对于GPS-RTK技术,公路工程测量内、外业一体化具有一定的可行性,其中最关键的环节是选取合适的软件。具体应用时,应综合考量GPS-RTK接收机、全站仪、水准仪等设备的选取和优化,将现有的软件功能、计算机软硬件以及公路工程测量知识相结合,实现公路工程检测内外业一体化。
        3.3GPS-RTK测量的精度
        对于GPS-RTK测量方式来说,其很难通过误差公式来表示定位误差,更多是利用已知控制点以及重复作业的方式进行检查。(1)利用已知控制点检验的点位精度。在通过第三个已知控制点进行检验时一定要特别注意检测值误差,同时在每次完成地形测量之后还要对已知控制点进行再次检测,明确其是否存在超限的情况,在此基础上来确定作业过程中所测细部点的点位精度。(2)利用重复作业自检的点位精度。在进行地形测量时,需要在所测区域内均匀的选择相应测量点,为了确保准确性对于这些点进行3次观测,之后对所测数据实施比较分析,明确是否具有较大误差[3]。
        3.4布设GPS网
        在进行GPS测量测绘过程中,还要做好相关布设工作。在实际布设GPS网过程中,应考虑当前测绘工程路线,采取点连接和线衔接两者相结合的方式,来获取三角形或其他所需要的测量图形,满足GPS网布设要求。在正式布设前,首先要求相关工作人员对布设区域有基本的了解,结合该区域的信息网络、地形特征,进行测量分析,提高整个布设工作质量。另外,在布设过程中,要严格根据相关规范标准进行,为之后测量工作有序开展做好铺垫,保证测量信息准确性。
        3.5数字测绘系统
        由于测区条件复杂,存在很多障碍物,比如建筑物等,无法采用传统测绘技术。采用数字化测绘技术方案,依靠计算机技术,联合使用全站仪与动态GPS工具,开展数据采集作业,结合应用外接输入与输出相关软硬件,实现数据信息的快速采集与处理,获得测绘地形图。此技术使得大比例尺测图作业走向自动化,并且自动化水平很高,作业劳动强度很小,获得的地形图精确性较高。除此之外,测图走向数字化,数字信息能够传输与共享,支持自动化提取面积与方位等信息。
        3.6控制测量
        提前了解测量区域地理条件、范围内控制点,再综合布设GPS点位。检测人员应将GPS定位观测点设置在视野宽阔区域,进行实际测量时障碍物高度角需小于15°,同时保证检测点附近无信号较强的物品或结构物。GPS-RTK技术与传统公路检测技术原理不同,实际测量时应先安置天线。将天线放置于三脚架上,并保持水平居中,再开机进行观察,并做好相关检测数据记录。记录方法通常分为2种,即GPS接收机自动储存记录和GPS手动储存。
结束语
        综上所述,数字化测绘技术的应用与发展,为工程测量作业带来很大的便利。文中结合工程实例,分析数字化测绘技术的应用流程与方案,根据技术发展现状总结了数字化测绘新技术。从技术运用的角度分析,结合测区与项目的实际情况,选择适宜的方案,保证测绘的作业质量。
参考文献
[1]任士峰.GPS测量技术在工程测量中的应用研究[J].世界有色金属,2019(22):243-244.
[2]任士峰.基于三维激光的工程测量技术研究[J].世界有色金属,2019(23):183-184.
[3]晏淑萍.GPS技术在地质工程测量当中的应用[J].世界有色金属,2019(22):200+202.
[4]郭强.浅析测绘工程测量技术的发展与应用分析[J].世界有色金属,2019(22):196+199.
[5]郭强.工程测量技术要点与控制方法研究[J].世界有色金属,2019(23):195-196.
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