舒斌臣 董文明 劉思情 黃鶴 王云凱

[摘要]隨著測(cè)量技術(shù)不斷發(fā)展，一種全新的測(cè)量技術(shù)RTK（Real-TimeKinematic），也就是我們通常所說(shuō)的載波相位差分技術(shù)應(yīng)用在在電網(wǎng)普查中。它的出現(xiàn)不僅使得測(cè)量的更加的簡(jiǎn)便，而且使測(cè)量的精度也更加的準(zhǔn)確。

[關(guān)鍵詞]RTK技術(shù) 工程測(cè)量 處理方法

[中圖分類號(hào)] U665.12 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2014）-7-243-2

RTK是一種具有實(shí)時(shí)和動(dòng)態(tài)特征的三維坐標(biāo)定位技術(shù)，如今已經(jīng)廣泛以用于電網(wǎng)普查中。在測(cè)量精度方面他可以定位20千米以內(nèi)的坐標(biāo)并且精度可以達(dá)到厘米。它很好的融合了GPS定位技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸兩者的優(yōu)勢(shì)，并且實(shí)現(xiàn)了互補(bǔ)，彌補(bǔ)了GPS作為單一的靜態(tài)觀測(cè)在實(shí)際運(yùn)用中的時(shí)間長(zhǎng)、效率低以及無(wú)法實(shí)時(shí)的進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的測(cè)繪和放樣的一系列問(wèn)題。

1RTK技術(shù)的基本組成及其原理

網(wǎng)絡(luò)RTK的工作方式主要由GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)三個(gè)部分組成。在我們?nèi)粘Ｊ褂眠^(guò)程中通常我們會(huì)習(xí)慣性的將它劃分為基準(zhǔn)站、流動(dòng)站和中繼站。其中基準(zhǔn)站主要包括基準(zhǔn)站GPS接收機(jī)和基準(zhǔn)站電臺(tái)兩個(gè)部分；流動(dòng)站主要有流動(dòng)站電臺(tái)、流動(dòng)站GPS接收機(jī)和電子手簿三個(gè)部分；中繼站一般是外設(shè)的電臺(tái)，主要用于擴(kuò)展作業(yè)的范圍。

它的主要工作原理是通過(guò)GPS定位系統(tǒng)接收、通過(guò)串口發(fā)射基準(zhǔn)站觀測(cè)的偽距和載波相位觀測(cè)值并且通過(guò)基準(zhǔn)站臺(tái)將這些數(shù)據(jù)發(fā)射出去，這些數(shù)據(jù)被流動(dòng)站電臺(tái)接收并通過(guò)電子手簿將這些數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。流動(dòng)站接收機(jī)跟蹤GPS衛(wèi)星信號(hào)，同時(shí)接收基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，利用OTF計(jì)算方法算出載波相位的一周模糊度，再利用相對(duì)定位模型得出所在點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)站的坐標(biāo)和精度指標(biāo)。

2實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分GPS的操作程序和實(shí)施方法

2.1收集測(cè)區(qū)的控制點(diǎn)資料

工程進(jìn)入測(cè)區(qū)前，要做好準(zhǔn)備工作，收集測(cè)區(qū)控制點(diǎn)的詳細(xì)資料，主要包括三點(diǎn)。第一，控制點(diǎn)的坐標(biāo)、經(jīng)緯度、等級(jí)、中央子午線和坐標(biāo)系；第二，控制點(diǎn)的所屬性，是屬于常規(guī)控制網(wǎng)還是GPS控制網(wǎng)；第三，控制點(diǎn)的地形和位置是否合適，能不能作為GPS的參考站。

2.2計(jì)算定測(cè)區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)

網(wǎng)絡(luò)RTK的測(cè)量要在WGS-84的坐標(biāo)系中進(jìn)行操作，測(cè)量工程要在當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)或者我國(guó)北京54坐標(biāo)進(jìn)行操作，對(duì)于需要轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)，要滿足以下條件：測(cè)量工程要有3個(gè)以上的大地點(diǎn)分別有WGS-84地心坐標(biāo)系、北京54坐標(biāo)或者是當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)。

2.3參考點(diǎn)的選定和建立

參考點(diǎn)位置的選擇和建立是動(dòng)態(tài)GPS成功操作的重要步驟之一，參考點(diǎn)的位置選擇和建立要滿足以下4個(gè)條件，缺一不可。

第一，參考點(diǎn)必須要有準(zhǔn)確的已知坐標(biāo)。

第二，參考點(diǎn)的地勢(shì)要高，地形平坦同時(shí)交通要發(fā)達(dá)。

第三，參考點(diǎn)的四周不能有干擾GPS信號(hào)的干擾物，例如高壓線、移動(dòng)信號(hào)塔、電視臺(tái)等干擾源都要遠(yuǎn)離，以確保數(shù)據(jù)的正常接收和發(fā)送。

第四，參考點(diǎn)的地形要平坦，土壤要結(jié)實(shí)，不會(huì)因?yàn)橐恍┳匀辉虻忍取?/p>

在確定好參考點(diǎn)后，可以利用GPS布網(wǎng)進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定后，結(jié)果如果滿足了精度要求后，將基準(zhǔn)站GPS建立在原來(lái)的控制點(diǎn)上，利用流動(dòng)站GPS傳回坐標(biāo)。

2.4工程項(xiàng)目?jī)?nèi)業(yè)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)置

工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)以及參數(shù)的設(shè)置可以借助先進(jìn)的軟件技術(shù)，按照要求輸入?yún)?shù)。主要參數(shù)要求有：當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系的參數(shù)、長(zhǎng)半軸和離心率；測(cè)區(qū)的西南角和東北角的經(jīng)度和緯度；放樣點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)；測(cè)區(qū)坐標(biāo)系的參數(shù)轉(zhuǎn)換。

2.5野外作業(yè)

在野外進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，首先要將基準(zhǔn)站的GPS接收機(jī)設(shè)立在參考點(diǎn)上，然后打開(kāi)接收機(jī)，將PCMCIA卡上設(shè)置好的參數(shù)錄入GPS接收機(jī)，輸入精確的參考點(diǎn)北京54坐標(biāo)和天線基準(zhǔn)站GPS接收機(jī)，將北京54坐標(biāo)參數(shù)轉(zhuǎn)化為WGS-84的坐標(biāo)參數(shù)，接收所有的GPS信號(hào)，再利用數(shù)據(jù)發(fā)射電臺(tái)發(fā)送測(cè)區(qū)的坐標(biāo)、觀測(cè)值、衛(wèi)星跟蹤以及接收機(jī)的工作狀態(tài)。最后流動(dòng)站的接收機(jī)跟蹤GPS的衛(wèi)星信號(hào)，獲得基準(zhǔn)站的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過(guò)科學(xué)處理后得出流動(dòng)站的三維WGS-84坐標(biāo)，將三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)站相同的坐標(biāo)進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換，將WGS-84轉(zhuǎn)換為北京54坐標(biāo)，同時(shí)將坐標(biāo)數(shù)據(jù)顯示在手控器上。

2.6內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

GPSRTK數(shù)據(jù)的處理要相對(duì)簡(jiǎn)單容易。在野外測(cè)量中，記錄好實(shí)際測(cè)量出來(lái)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過(guò)轉(zhuǎn)換軟件獲得需要的數(shù)據(jù)和坐標(biāo)參數(shù)。目前做的較好的軟件公司中海達(dá)公司的V9RTK，同時(shí)該公司的ZNetCaster軟件，能夠標(biāo)出點(diǎn)位、軌跡同時(shí)能夠放大、縮小點(diǎn)位。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，根據(jù)不同的工程要求，輸出不同格式的坐標(biāo)文件。

3工程實(shí)例

在進(jìn)行工程的測(cè)量工作時(shí)，要完成三個(gè)方面的測(cè)量，分別是定線、平斷測(cè)量以及定位測(cè)量。定線測(cè)量要求比較高，要求根據(jù)設(shè)計(jì)左邊定出轉(zhuǎn)角點(diǎn)，確定好設(shè)計(jì)線路，根據(jù)實(shí)際地形地勢(shì)設(shè)置直線樁和平斷而測(cè)量需要的方向樁。

3.1工程概況

和田地處新疆維吾爾自治區(qū)的最南端，是重要的商業(yè)中心，占地24.78萬(wàn)平方公里，氣候干燥。和田電網(wǎng)不僅要為和田地區(qū)的七縣一市提供輸電服務(wù)同時(shí)還要承擔(dān)部分的發(fā)電任務(wù)。和田電網(wǎng)以220千伏為核心，東至310公里外的民豐縣，西至180公里外的皮山縣，東西共延綿500多公里。和田電網(wǎng)主要以110千伏和35千伏的電壓等級(jí)的輸電、配電網(wǎng)架，已經(jīng)全面覆蓋了和田地區(qū)的七縣一市。和田電網(wǎng)共有一座220千伏的變電站，11座110千伏變電站和50座35千伏降壓變電站。和田電網(wǎng)220千伏的輸電線路共計(jì)286.278公里，110千伏的輸電線路共計(jì)937.577公里以及1298.13公里的35千伏輸電線路。

3.2作業(yè)的原則與特點(diǎn)

輸電線路的施工過(guò)程中要保證線路在兩個(gè)轉(zhuǎn)角點(diǎn)之間呈直線狀態(tài)。兩個(gè)轉(zhuǎn)角樁之間的合理距離為2-15千米，直線樁的設(shè)置要綜合考慮實(shí)際的地形地貌、地物狀況以及平斷而測(cè)量的要求，兩個(gè)直線樁的合理距離為80米到300米之間。根據(jù)我國(guó)對(duì)電力的規(guī)定，以相鄰的兩個(gè)直線樁中心為基準(zhǔn)延伸出去，其偏離直線方向的角度不大于180°，同時(shí)，平面定位的精度應(yīng)優(yōu)于正負(fù)3厘米，如果地形特殊，精度要優(yōu)于正負(fù)5厘米。

和田電網(wǎng)的測(cè)量工作中采用GPS靜態(tài)測(cè)量的技術(shù)，輸電線路沿線設(shè)立了主導(dǎo)線點(diǎn)，同時(shí)測(cè)量出每個(gè)主導(dǎo)線點(diǎn)的精確坐標(biāo)數(shù)據(jù)，給定線測(cè)量帶來(lái)了巨大的優(yōu)勢(shì)，方便基準(zhǔn)站的設(shè)立。但是和田地區(qū)的地形復(fù)雜，主導(dǎo)線之間的距離過(guò)長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)GPS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在傳遞過(guò)程中容易發(fā)生錯(cuò)誤和丟失，因此在主導(dǎo)線之間進(jìn)行加密操作。

在進(jìn)行直線樁的放樣工作時(shí)，將基準(zhǔn)站的接收機(jī)設(shè)立在輸電線路的主導(dǎo)線點(diǎn)上，流動(dòng)站的接收機(jī)向轉(zhuǎn)角點(diǎn)兩側(cè)的輸電線路根據(jù)設(shè)計(jì)好的方位角和實(shí)際地形來(lái)進(jìn)行直線樁的放樣工作。

GPS流動(dòng)站的精度有著相對(duì)獨(dú)立的特點(diǎn)，每個(gè)轉(zhuǎn)角段都要設(shè)立一個(gè)固定的基準(zhǔn)站進(jìn)行測(cè)量，防止起算坐標(biāo)的誤差導(dǎo)致轉(zhuǎn)角段的偏離。

直線樁要求一組三個(gè)點(diǎn)，并且兩兩通視，以保證平斷而測(cè)量和后續(xù)的定位及施工測(cè)量中部分樁位遭到破壞后，還能較好的重新設(shè)立樁位，與此同時(shí)，還能夠較好的利用全站儀對(duì)GPS點(diǎn)位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的檢查和監(jiān)督。如果實(shí)際地形特殊，不能夠保證直線樁兩兩通視，可以另外設(shè)立偏角樁，來(lái)保證恢復(fù)樁位和檢查的完成。全站儀在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)需要檢查三點(diǎn)之間的相對(duì)關(guān)系，不需要進(jìn)行全線測(cè)量。

在樁位的實(shí)際放樣過(guò)程中，RTK放樣結(jié)果精度會(huì)受到多重因素的影響，包括基準(zhǔn)站點(diǎn)位的精度誤差，模糊度計(jì)算的誤差，動(dòng)態(tài)基線計(jì)算的誤差，坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的誤差，GPS天線的對(duì)中誤差等等。在實(shí)際操作時(shí)，兩個(gè)基準(zhǔn)站放樣測(cè)出的轉(zhuǎn)角樁可能會(huì)有一定的偏差，可以利用前一個(gè)基準(zhǔn)站測(cè)得的轉(zhuǎn)角坐標(biāo)作為前一個(gè)轉(zhuǎn)角段的坐標(biāo)；后面的基準(zhǔn)站測(cè)得轉(zhuǎn)角樁坐標(biāo)作為下一個(gè)轉(zhuǎn)角段的坐標(biāo)，以減少各轉(zhuǎn)角段的直線偏差。

和田電網(wǎng)的輸電線路跨越的地區(qū)地形較為復(fù)雜，同時(shí)地勢(shì)差異較大，難以進(jìn)行直線樁的水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)。在進(jìn)行直線樁的水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，可以利用相鄰主導(dǎo)線點(diǎn)間的正常高高差以及DGP-RTK測(cè)出大地高差算出高程異常，然后在根據(jù)直線樁與第一主導(dǎo)線點(diǎn)的距離與相鄰主導(dǎo)線點(diǎn)間的距離的比例，算出GPS的大地高差。

4結(jié)論

網(wǎng)絡(luò)RTK是目前較為精準(zhǔn)、技術(shù)含量較高的測(cè)量方式，同時(shí)隨著OTF技術(shù)的日趨成熟，網(wǎng)絡(luò)RTK作為專業(yè)測(cè)量手段，越來(lái)越受歡迎。網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量方式擁有一下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：第一，測(cè)量精度高，操作方便，可以提供三維坐標(biāo)，同時(shí)還能夠?qū)崟r(shí)提供核實(shí)后的成果資料；第二，相比常規(guī)的測(cè)量方式，RTK不會(huì)產(chǎn)生誤差累計(jì)，具有遠(yuǎn)距離傳遞三維坐標(biāo)的特點(diǎn)；第三，地形地勢(shì)復(fù)雜的地區(qū)，RTK定線可以減少轉(zhuǎn)交數(shù)量，加快選線的速度，提高了測(cè)量的效率同時(shí)減少了資金的投入；第四，減少參考的設(shè)置，避免多次轉(zhuǎn)站，保證了數(shù)據(jù)的精確性，提高工作效率。

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