GNSS-RTK技術(shù)在道路工程測(cè)繪中的應(yīng)用分析

呂海濤

摘 要：隨著現(xiàn)代信息科技的不斷發(fā)展，以衛(wèi)星差分定位、無(wú)人機(jī)航測(cè)為代表的新型測(cè)繪技術(shù)，在等級(jí)公路帶狀地形測(cè)繪、線路勘察中的應(yīng)用日益廣泛。差分定位技術(shù)（GNSS-RTK）作為新型技術(shù)，在道路施工測(cè)繪中的應(yīng)用能提升成果的數(shù)學(xué)精度，為有關(guān)工程推進(jìn)提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。本文對(duì)差分定位技術(shù)在道路帶狀地形測(cè)繪、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用進(jìn)行探究分析，以期為其道路斷面測(cè)量、工程測(cè)繪實(shí)踐應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：GNSS-RTK技術(shù);線路帶狀地形;縱橫斷面;技術(shù)應(yīng)用

差分定位GNSS-RTK作為復(fù)合型測(cè)量技術(shù)，在道路規(guī)劃設(shè)計(jì)、帶狀地形測(cè)量與道路施工土方核算中得到廣泛應(yīng)用，與傳統(tǒng)GNSS測(cè)量相比，其技術(shù)限制影響因素更少，且測(cè)量結(jié)果的精度更高，明顯提升了工程測(cè)量的效率，為高速公路等帶狀工程測(cè)量提供了數(shù)據(jù)支撐，推動(dòng)了道路交通施工的數(shù)字化程度。

1 差分定位技術(shù)相關(guān)概述

衛(wèi)星定位技術(shù)是基于現(xiàn)代測(cè)量和通訊技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，借助導(dǎo)航衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)測(cè)距、測(cè)時(shí)功能的。利用GSM/CDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，差分定位技展現(xiàn)出覆蓋度高、連續(xù)性強(qiáng)以及實(shí)時(shí)性突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)實(shí)時(shí)定位的效果。

差分定位技術(shù)是GNSS測(cè)量中應(yīng)用范圍較廣的定位形式，其測(cè)量精度較高、實(shí)時(shí)定位速度快。相比于傳統(tǒng)衛(wèi)星定位手段，通過(guò)測(cè)量后復(fù)雜的解算得到測(cè)量結(jié)果，RTK差分定位技術(shù)能通過(guò)載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分法，對(duì)交通道路勘察測(cè)繪中的靜態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量以及快速靜態(tài)測(cè)量實(shí)現(xiàn)了厘米級(jí)的測(cè)量精度。差分定位技術(shù)在線狀道路工程測(cè)量中的應(yīng)用，即利用GNSS技術(shù)、數(shù)控傳播技術(shù)對(duì)基準(zhǔn)站獲得的載波相位數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理，從而高效率的獲得高精度測(cè)量坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

2 衛(wèi)星差分定位技術(shù)存在的問(wèn)題分析

GNSS RTK技術(shù)在道路控制測(cè)量、地形測(cè)量、施工放樣和變形監(jiān)測(cè)等方面，極大提高了道路施工測(cè)量的綜合效益。以變形監(jiān)測(cè)為例，應(yīng)用于大型的橋梁或者是高層建筑物出現(xiàn)的大幅度地面沉降等問(wèn)題的變形監(jiān)測(cè)當(dāng)中，不僅能大大減少測(cè)量工作的強(qiáng)度，而且能提高測(cè)量工作效率，降低工程測(cè)量的成本。

但其在具體道路工程測(cè)繪中也會(huì)遇到一些問(wèn)題，主要有以下兩個(gè)方面。一是衛(wèi)星狀況會(huì)對(duì)差分定位的應(yīng)用效果產(chǎn)生一定影響，在某些偏僻的山谷、峽谷地區(qū)，衛(wèi)星信號(hào)會(huì)相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的被遮擋，信號(hào)問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)偏差;二是大氣環(huán)境對(duì)GNSS-RTK技術(shù)的影響，電離層會(huì)對(duì)其脈沖電信號(hào)產(chǎn)生干擾，如果衛(wèi)星的數(shù)量少，測(cè)量初始化會(huì)受到影響，難以實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確定位，因此應(yīng)當(dāng)盡量避開(kāi)電磁波帶來(lái)的干擾，適當(dāng)延長(zhǎng)測(cè)量的時(shí)間，提升道路縱橫斷面數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)性。

3 差分定位在道路工程測(cè)繪中的應(yīng)用分析

3.1 道路數(shù)據(jù)采集的精度因素

道路施工前期線路勘察、規(guī)劃設(shè)計(jì)與施工建設(shè)階段，對(duì)點(diǎn)位三維坐標(biāo)精度的要求較高。而采用GNSS-RTK定位的精度與衛(wèi)星圖形強(qiáng)度PDOP、基準(zhǔn)站設(shè)置密切相關(guān)，測(cè)量成果的精度與所觀測(cè)的衛(wèi)星數(shù)量、網(wǎng)形分布效果呈現(xiàn)正相關(guān)性，即衛(wèi)星數(shù)量越多，得到的測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確;同時(shí)測(cè)量效率受到基準(zhǔn)站位置環(huán)境的選擇、測(cè)量?jī)x器續(xù)航能力制約，因此必須結(jié)合道路工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)條件和相關(guān)技術(shù)要求，確定具體的測(cè)算方案，提升道路施工測(cè)量中的數(shù)據(jù)精度。

3.2 線路周邊坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)求解

由于GNSS數(shù)據(jù)采集的坐標(biāo)基準(zhǔn)為WGS-84系統(tǒng)，而通常道路工程施工所采用的多為西安80系統(tǒng)，需對(duì)道路沿線測(cè)量區(qū)域開(kāi)展靜態(tài)控制測(cè)量，利用地方坐標(biāo)系統(tǒng)與國(guó)家坐標(biāo)基準(zhǔn)利用控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)處理，獲取測(cè)量位置的大地坐標(biāo)定位信息，對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換;選擇公共控制點(diǎn)對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化參數(shù)求解，例如布爾沙七參數(shù)，因此應(yīng)當(dāng)按照均勻分布的原則將測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)布置在測(cè)量區(qū)域內(nèi)，提升參數(shù)求解與控制范圍的有效性。

為了降低多路徑傳輸效應(yīng)對(duì)定位精度的影響，建議基準(zhǔn)站的周?chē)灰顺霈F(xiàn)大面積的反射物，確保測(cè)量數(shù)據(jù)和信號(hào)傳輸?shù)倪B續(xù)性、精準(zhǔn)性。注意基準(zhǔn)站應(yīng)當(dāng)盡可能的遠(yuǎn)離周?chē)耐ㄐ旁O(shè)備、水源等，避免基準(zhǔn)站操作受到干擾。另外還要盡量保持天線的高度，確保數(shù)據(jù)信號(hào)傳遞的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。某道路測(cè)繪工程中，差分定位技術(shù)與全站儀定位精度統(tǒng)計(jì)，如表1所示。

3.3 VRS技術(shù)與3S集成在道路工程測(cè)繪中的應(yīng)用

虛擬參考站技術(shù)即VRS技術(shù)主要結(jié)合GNSS與數(shù)據(jù)庫(kù)連接的一種新型的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，能針對(duì)當(dāng)前測(cè)量工作存在的相

關(guān)系統(tǒng)誤差，進(jìn)行分析建模，生成虛擬的參考站，實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確收集。VRS技術(shù)的主要工作原理在于能更好的促進(jìn)參考站內(nèi)的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，通過(guò)傳遞線實(shí)現(xiàn)GNSS數(shù)據(jù)向VRS中心傳達(dá)，提升檢測(cè)臺(tái)站的數(shù)據(jù)質(zhì)量，并且能對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行合理化的篩選，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)別的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確定位，提升道路施工測(cè)繪的作業(yè)效率;3S集成技術(shù)主要是指將傳統(tǒng)測(cè)繪中RS技術(shù)、GIS技術(shù)和GNSS技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)整合，形成功能較為強(qiáng)大的復(fù)合型技術(shù)，3S技術(shù)能將原來(lái)單一的技術(shù)所出現(xiàn)的缺點(diǎn)進(jìn)行有效的彌補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)道路沿線數(shù)據(jù)的快速采集。

4 結(jié)語(yǔ)

伴隨現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代CORS網(wǎng)絡(luò)差分定位服務(wù)模式逐步成為當(dāng)前測(cè)繪主流形式，無(wú)需架設(shè)基準(zhǔn)站，即可實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)差分服務(wù)的全覆蓋。為了確保道路施工測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，結(jié)合工程測(cè)繪的工作范圍、精度指標(biāo)要求，求解適宜的區(qū)域性轉(zhuǎn)換坐標(biāo)參數(shù)，必要時(shí)采用傳統(tǒng)架設(shè)基準(zhǔn)站的方式，提升差分信號(hào)的穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)作業(yè)半徑進(jìn)行科學(xué)分析，優(yōu)化區(qū)域無(wú)縫銜接測(cè)繪的應(yīng)用效果，為帶狀道路測(cè)繪工程提供了參考依據(jù)。

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