浅谈RTK测量系统在道路测量中的应用.doc

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1、浅论RTK测量系统在道路施工测量中的应用作者毛佩（中国五冶集团路桥工程分公司）[摘要]本文通过对RTK测量系统的原理及操作中注意事项的介绍，为该测量系统的使用者提供参考。　　[关键词]RTK基站移动站求参应用　一、引言RTK(RealTimeKinematic）是载波相位实时动态差分GPS测量技术的简称,它能够实时提供测点在相应坐标系中的三维坐标，并达到厘米级的精度。随着科技的发展及国产测绘仪器公司的崛起，国产RTK打破了国外厂商的市场垄断，价格的下降大大加快了RTK在道路施工测量中的普及。在传统的控制测量及施工放样中，用全站仪进行导线测量及施工放样，要求控制点位之间必须通视，外业观测工作

2、量大，效率低下。RTK测量系统的应用，克服了以上缺点，静态布设控制网时观测站之间无需通视，使控制的点位的选择更加灵活、合理；在施工放样中大大减少了传统测量所需的控制点数量及测量仪器的“搬站”次数，可轻松完成高精度的施工放样作业。二、RTK测量系统的构成及原理1.RTK系统的构成RTK测量系统由基准站、数据发射系统（外置电台、内置电台、成熟网络数据传输）、移动站和手簿（手持PDA）构成。基准站和移动站之间可通过手簿或者机身按键相互切换，移动站可根据实际需要配置多台。2.RTK系统的原理基准站和移动站同步接收GPS卫星信号，基准站通过数据链，将基准站的WGS84坐标和接收到的载波相位信号（或载

3、波相位差分信号）发射出去，移动站接手卫星信号的同时接受基准站发射的信号，再通过移动站手簿对两路信号进行计算,精确的计算出基准站和移动站的空间位置关系，移动站实时得到高精度的相对于基准站的WGS84三维坐标，然后通过坐标转换和高程拟合，计算出移动站测点的三维坐标。RTK测量技术的关键在于数据的实时传输。早期基站与移动站之间数据传输通过数据传输电台（内置和外置）来实现，随着无线网络的兴起，GPS技术应用日益广泛和不断发展，数据传输由原先的电台，发展到成熟数据网络传输技术（GPRS/CDMA），GPRS/CDMA数据传输不受作业距离限制，特别适合城区、山区等传统电台型号阻挡严重的复杂区域作业，抗

4、干扰能力强。三、坐标参数转换RTK初次使用或者换区域、换坐标系使用，都需求取坐标参数。RTK测量精度与坐标转换参数、高程拟合参数的计算和控制点的选用有密切的关系。1.平面坐标参数四参数是同一椭球不同坐标系之间的转换参数，表示为△X、△Y、A（旋转角）、K（尺度比）。七参数是两个不同椭球之间的转换参数，表示为△X、△Y、△Z、△α、△β、△γ、△K，三个平移、三个旋转和一个尺度参数。需要至少知道3个及以上公共点的空间直角坐标（X,Y,Z）。RTK直接测量的坐标是属于WGS84坐标系，施工中我们通常采用国家标准坐标系统(如1954年北京坐标系，1980年西安坐标系、1956年黄海高程系、198

5、5国家高程基准)；或采用独立的施工坐标系统和高程系统(地方坐标系)。坐标系统投影面并不是同一个椭球，那么需要七参数才可以实现两个椭球的转换。如果地面两点的距离小于10km，我们几乎可以忽略因采用不同椭球参数对转换精度的影响，采用四参数便可完成两种坐标系的转换。如果地面上两点的距离超过了15km，那么我们就必须考虑两种不同坐标系所采用的椭球参数，避免因椭球参数的差异，导致点位换算后的精度过低，所以必须采用七参数来完成两种坐标系的转换。2.四参数的求解方法A.利用成果点校正即在未到现场的情况下，在点校正菜单中，选取数据库中的控制点，并且输入对应的WGS84坐标（以上数据可向相关测绘单位购买），

6、软件就会自动计算出四参数并给出点位精度；B.利用现场点校正即在指定的控制点进行坐标联测，一般联测两个以上点就可以求出四参数。3.七参数的求解方法RTK直接测量获得的其实就是WGS84椭球下的大地坐标，在工程测量中使用的已知控制点成果为西安80或北京54椭球下高斯投影后的平面直角坐标，使用3个及以上控制点的WGS84空间直角坐标和西安80或北京54空间直角坐标，通过间接平差的方法就可以求解得到7参数。四、高程拟合参数在需要高精度的正常高高程值时，用RTK测量必须合理地求解高程拟合面，这样才能满足作业要求。GPS直接测得的是在WGS84坐标系下的大地高高程，而一般所用的高程数据是正常高高程，两

7、者之间存在高程异常，可以通过拟合的方式进行高程异常的计算，从而用正常高取代大地高进行使用。高程拟合分加权平均拟合、平面拟合和曲面拟合三种，高程拟合时，使用3个点的高程进行计算时，控制点坐标库进行加权平均的高程拟合时；使用4-6个点的高程时，控制点坐标库进行平面高程拟合；使用7个以上点位高程时，控制点坐标库进行曲面拟合。五、求参过程注意事项在RTK在道路测量的应用过程中，会发现同样的坐标控制系统，求参后在正常使用过程中，三