RTK技术在工程线路测量中的应用.doc

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1、中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文）远程与继续教育学院本科毕业论文（设计）题目： RTK技术在工程线路测量中的应用 学习中心： 内蒙古学习中心 学 号： 090F28141011 姓 名： 亢延山 专 业： 测绘工程 指导教师： 王彦广 2016 年 02 月 29 日 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业论文（设计）指导教师指导意见表学生姓名： 亢延山 学号：090F28141011 专业： 测绘工程 毕业设计（论文）题目： RTK技术在工程线路测量中的应用 指导教师意见：（请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、实验结果和计算数据

2、的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。）1、选题较为合适：由于RTK测量技术的精度高、实时性和高效性,使得其在测绘领域的应用越来越广。RTK技术应用于线路测量中,使线路测量的一次性终勘定位,并可保证工程质量,大大提高工作效率,减少青苗砍伐和环境破坏,降低工程成本,减少野外劳动强度,取得好的社会效率和经济效益；2、摘要要写成不读全文也能了解文章内必要的信息；3、文章基本上要按选题背景、方案论证、过程、结果分析这几个步骤来写。要有课题的来源、目的、意义，应解决的问题和达到的技术要求，用什么方案，怎么样实施，结果如何。4、精度分析那节最好加入数据说明

3、；5、有下载痕迹，注意扫重率，对文章中的语句好好斟酌；6、注意字体，字号，段落，行间距，对齐方式等，要细细检查；7、一级标题要另起一页；关键词要注意排序和分隔符；8、参考文献出处要一一对应，且不少于8篇。9、按要求修改后在上传平台。指导教师结论： 合格 （合格、不合格）指导教师姓名王彦广所在单位补充指导时间2016/3/18中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院 本科毕业设计（论文）评阅教师评阅意见表 学生姓名： 亢延山 学号：090F28141011 专业：测绘工程 毕业设计（论文）题目： RTK技术在工程线路测量中的应用 评阅意见：（请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义；文献资料的

4、掌握；所用资料、实验结果和计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。）该论文对RTK技术的原理、优缺点及质量控制等进行了分析，且进一步进行线路测量实例应用及分析，具有一定的应用价值。该论文在研究和撰写论文的过程中查阅了相关资料，选题符合专业要求，材料内容较为具体和详实；论文观点较为明确、理论性较强；表达出了自己的专业知识和观点；文章结构较为完整，语言较为通顺。但该论文也存在不足之处，如该文章排版存在一定的不规范，如图中字体太大等。修改意见：（针对上面提出的问题和不足之处提出具体修改意见。评阅成绩合格，并可不用修改直接参加答辩的不必填此意见。

5、）相关修改意见如下：参考本科毕业论文排版规范及撰写要求，规范文章格式。毕业设计（论文）评阅成绩 （百分制）： 68 评阅结论： 同意答辩 （同意答辩、不同意答辩、修改后答辩）评阅人姓名任彪所在单位中国地质大学（武汉）评阅时间2016-4-8论文原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的本科毕业论文RTK技术在工程线路测量中的应用，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。论文中引用他人的文献、资料均已明确注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以谢意。本人所呈交的本科毕业论文没有违反学术道德和学术规范，没有侵权行为

6、，并愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果。 论文作者（签字）： 日期：2016年02月29日摘 要RTK(Real Time Kinematic) 技术是GPS 测量技术发展里程中的一个标志. RTK定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS定位技术，实施动态测量。它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。随着我国经济快速发展,道路建设速度也不断加快。道路工程有其自身特点，RTK技术运用在实际工程测量中不仅提高了测量精度缩短了施工工期，而且还节约了工程成本。在线路工程测量中蕴含着巨大的技术潜力。本论文首先对RTK的技术原理和基本理论进行了说明，详细描述了RT

7、K技术的优缺点。针对RTK技术特点为避免和减少误差进行质量控制，为提高RTK测设精度，需要采取相应的必要措施。然后通过哈尔滨至满洲里铁路电气化改造工程项目定位工作为例，描述了工程的设计方案、 设备配置及具体的作业方法, 对某些耐张段或直线段用全站仪进行了测量，通过两组数据结果对测量精度进行了分析。可以看出利用RTK进行线路测量，避免了传统测量方法中“从局部到局部”的误差累积和传播, 保证了线路路径走向的准确无误。大大优化线路路径走向, 有效地避开建筑物和不良地质地段, 使线路路径走向更加经济合理。 关键词：RTK技术；RTK线路测量；精度目 录一、绪 论1二、RTK技术分析2（一） RTK技术

8、原理2（二） RTK技术的优缺点2（三） RTK测量成果的质量控制4三、线路测量应用实例及分析6（一） 工程概况6（二） 设计方案6（三） 设备配置7（四） 作业方法7（五） 测量精度统计及分析8四、结论10致谢11参考文献12 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业设计（论文）一、绪 论随着全球定位系统(GPS)技术的快速发展,测绘行业正面临着一场意义深远的变革，而测绘领域也由此步入了一个崭新的时代,RTK(Real Time Kinematic) 技术是GPS 测量技术发展里程中的一个标志.在RTK以前的定位技术如静态、快速静态、准动态、动态等定位方法都是测后进行事后处理来求出结果

9、, 野外作业人员不能实时得到结果, 这样就不能进行质量控制, 也就有可能在次日或几天后因质量问题而进行返测, 从而使作业人员在野外实测时为了保证精度和质量而延长观测时间以获得大量的多余观测值, 造成了人力、物力、财力上的浪费, 影响了工期及经济效益。RTK系统不需要事后处理, 就能够实时获得测量三维坐标值。采用RTK 技术放样时, 仅需把设计好的坐标输入到测量控制手簿中, 背着流动站, 它会提醒你走到要放样点的位置, 既迅速又方便, 且只需一个人操作。由于RTK是通过坐标来直接放样的, 而且精度达到厘米级, 点位精度也很均匀, 因而在外业放样中效率得到了极大的提高。二、RTK技术分析（一） R

10、TK技术原理全球定位系统（Global Positioning System - GPS）是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经过10多年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管理、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，即能实时搜索并唯一地判

11、断相位观测值的初始整周模糊度。RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据（伪距观测值，相位观测值）及已知数据传输给流动站接收机，数据量比较大，一般都要求9600的波特率。随着移动数据通讯技术和数据处理技术的发展, 特别是后者的发展, 使初始化时间大大缩短。 随着科学技术的不断发展，RTK技术已由传统的1+1或1+2发展到了广域差分系统WADGPS，有些城市建立起CORS系统，这就大大提高了RTK的测量范围，当然在数据传输方面也有了长足的进展，由原先的电台传输发展到现在的GPRS和GSM网络传输，大大提高了数据的传输效率和范围。在仪器方面，现在的仪器不仅精度高而且比传统的RTK更简洁、更容易操

12、作！促成了RTK 定位技术的日趋成熟和迅速推广应用。（二）RTK技术的优缺点1、RTK技术的优点GPS系统的特点，相对于常规测量来说，GPS测量主要有以下特点：测量精度高。GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达110-6，在大于1 000 km的基线上可达1108。观测时间短。随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20 min左右，动态相对定位仅需几秒钟。仪器操作简便。目前GPS接收机自动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。测站间无

13、需通视。GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。全天候作业。GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。提供三维坐标。GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。（1） RTK定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS定位技术，实施动态测量。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不足一秒钟。流

14、动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。（2）RTK作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大。RTK可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。 （3）降低了作业条件要求。RTK技术不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”和对天基本通视，因此，和

15、传统测量相比，RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区，只要满足RTK的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。1 （4）定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累。不同于全站仪等仪器，全站仪在多次搬站后，都存在误差累积的状况，搬的越多，累积越大，而RTK则没有，只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。 （5）作业效率高。在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完10km半径左右的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，

16、仅需一人操作，在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了测量效率。22、RTK技术的缺点（1）RTK测量受接收卫星个数限制, RTK接收天空卫星个数低于4个时不能正常工作。（2）受一些地域限制，城区楼群林立、山区山高林密, 跨越沟岗、基准站与流动站距离过大时, 流动站接收不到基准站发射的电台信号, 导致流动站只有浮动解, 而无固定解。因此在这些地区作业时RKT的高作业效率得不到体现。3（3）温度过低时, 天线电缆线变硬, 给作业带来不便。（三） RTK测量成果的质量控制研究表明，RTK确定整周模糊度的可靠性最高为99.9%，RTK比静态GPS还多出一

17、些误差因素如数据链传输误差等。因此，和GPS静态测量相比，RTK测量更容易出错，必须进行质量控制，另外尽量采用高精度的控制点，并且最好是统一精度等级的控制点。质量控制的主要方法如下：（1）已知点检核比较法即在布测控制网时用静态GPS或全站仪多测出一些控制点，然后用RTK测出这些控制点的坐标进行比较检核，发现问题即采取措施改正。4（2）重测比较法每次初始化成功后，先重测1-2个已测过的RTK点或高精度控制点，确认无误后才进行RTK测量。（3）双基站实时检测法在测区内建立两个以上基准站，每个基准站采用不同的频道发送改正数据，流动站改变频道地分别接收每个基准站的改正数据从而得到两个以上解算结果，比较

18、这些结果就可判断其质量高低。 以上方法中，最可靠的是已知点检核比较法，但控制点的数量总是有限的，所以没有控制点的地方需要用重测比较法来检验测量成果，双基站实时检测法的实时性好，但它需具备一定的仪器条件5。为提高GPS RTK测设精度，需要采取必要的措施：基准站尽量选在较高的位置，要适当提高基准站发射天线的高度；联测的控制点尽量采用已建成的国家高等级GPS点、三角点或在一个控制网内经过统一平差的GPS点，数量要尽量多；根据卫星星历预报，选择几何图形强度较小、卫星数量较多且分布较好的时间段进行测设；适当延长在每个测设点的观测时间，以确保测出的数据是固定解并且将流动站天线尽可能保持垂直；将流动站的作

19、业半径控制在10公里以内，若想提高作业距离，可用定向天线，定向天线可以使信号集中在某一个方向上，这样当将天线指向正确的方向时能明显的提高作业距离，或者也可以选择电台中继站，即在适当的距离增设一台中继站电台，中继站电台一边接收来自基准站发射来的数据，一边发射这些数据，这样也能明显的提高作业距离，供电电瓶一定要有足够的电量；求取转换参数时，应严格检查各控制点的坐标，并仔细检查坐标转换栏的H残差和V残差值，看其数值是否在规定的允许范围内。6常规的GPS测量方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态

20、实时差分（Real - Time Kinematic 实时动态差分）方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。 三、线路测量应用实例及分析RTK 系统可应用于两项主要测量任务，即测点定位和测设放样。在基准站和流动站协同工作的情况下，用户携带流动站系统，在测区往来行走，对特征点进行采点测量。任何性质的点都可做定位测量，如道路的中线、耕地的周边、电杆杆位和建筑物拐角等。测点可以是原有的境界标记，也可是需要首次定位的新标记。这一功能使RTK 最适合于在测图和放样中应用。RTK 系统可用于地形测量、面积测量和建筑测量，也可以用于测

21、量料场及土石方工程量计算。测设放样任务只能在 GPS 的 RTK 操作模式下完成。某一物体的放样包括对定义该物体所在位置的一点或多点的定位。取得某一点的坐标后，用户需要在地面上找到与该坐标对应的确切位置。传统的做法是，全站仪测定持杆员的当前位置，并指挥其行进一定的距离后最终到达正确的位置。而RTK 流动站操作员行进中则可观察掌上电脑屏幕来确定自己的当前位置。掌上电脑存有目标点的坐标。由于 RTK 系统已知其当前位置和要寻找的目标点位置，系统可给用户导向到正确位置。这一功能使得 RTK 成为非常有效的放样工具。任何物体都可由RTK来测设放样，如道路、输电线路、油气管线、DTM及地下管线等等。在大

22、多数这类测量中，RTK系统比传统全站仪系统的效率要高很多，而且只需单人操作。本文引用哈尔滨至满洲里铁路电气化改造工程项目定位工作为例。（一） 工程概况该工程为在山区进行铁路线路改造放样, 如果用常规测量方法先贯通转角间的直线, 再放样各点位, 则测量工作量比终勘定位时还要大, 并且很难保证恢复后的直线与原直线一致。另一方面, 由于该段处于林区,植被发育完整, 通视条件极差, 要砍出通道, 不但赔偿费用高, 而且工期长, 于是决定该项目用RTK进行定位及复测。RTK测量技术用于工程测量中的线路放样，放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，即可放样

23、。放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止（二） 设计方案（1）工程开始初期, 各机(包括基准站和流动站) 内参数设置可能不一致, 为了避免数据混乱,造成不必要的质量差错, 应在测量手簿中建立一个椭球参数、坐标系统、投影方法都一致的Job , 并将各转角点、控制点坐标都输入到该Job中, 每天各操作人员从该Job中拷贝一个新的Job进行工作。（2）由于基准站电台发射功率消耗较大, 为保证一天工作的顺利进行, 应选购一个至少100Ah 的电瓶。另外, 基准站东西比较多,应尽量选在交通比较方便的地方,

24、同时还要考虑数据链能畅通传输的地点。（3）当流动站周边遮挡或干扰比较厉害时, 对结果的精度影响非常大, 且初始化时间非常长, 所以应尽量保证流动站周边无大的障碍物和强的反射或发射源。（4）因RTK测量不受通视影响, 桩位相对于传统作业方法较少, 为了便于施工放样工作, 建议在地形控制点上、特别是点位附近增加一定数量的直线桩。（5）建议线路GPS测量成果分两份归档, 一份以国家坐标系统和线路坐标系统归档, 以便向其他专业和单位提供通用的成果；另一份以WGS-84坐标系统归档, 这主要是为了方便测量工作, 减少坐标系统转换过程中的精度损失和RTK测量过程中的转换参数的设置。 （三） 设备配置（1）

25、基准站一台包括400SSI 基准站主机, TRIMMARK 无线电调制解调器(25W) 及配件, 6Ah 电池, 电台供电电瓶(12V , 100Ah) 。（2）流动站两台包括4000SSI 基准站主机, TRIMMARK无线电调制解调器( 5W) , Pole 2madjustable 对中杆(含电池) , TSC1 测量控制器及连线等。（3）内业处理软件主要是Trimble survey office soft2ware , 它在WINDOWS 环境下运行, 主要功能是数据传输、编辑、处理, 可将GPS 测量数据和常规测量数据统一处理。（四） 作业方法由于该工程线路原终勘定线时全部转角点都

26、是由GPS 或全站仪实测得到的, 线路两端联测了国家控制点, 这些都给RTK 的实施创造了有利的条件。测量前, 我们把各转角点和国家控制点及相关GPS 控制点的坐标和高程输入TSC1 测量控制器内。7下面以J44 至J48 四个转角段说明现场作业方法(如图3-1所示) 图31 转角段示意图调整图中文字大小J44、J45、J46三个转角与终勘定线时的位置一致(即转角塔位没有移动) 。一个流动站从J44往J45方向测, 另一个流动站从J46逆向(或J45同向) 往J45(J46)方向测, 将各设计档距输入TSC1 手簿中, 利用RTK的放线功能, 在实地放样各塔位桩, 同时每基塔位测定1-2个副桩

27、(Z桩), 以利于测量塔基地形图和工测检测及施工测量使用。放完线后, 根据航测断面图并结合现场地形情况, 各流动站尚需校测中线点、边线点、危险点和风偏断面, 对于交叉跨越物和塔位附近的断面点的校测由工测完成。原J47因设计条件较差需位移至J47 , 因J47是在J48-原J47的延长线上, 因此, 一台流动站仍从J48往原J47方向测定各点位, 而另一台流动站则需要先落实J47 , 然后再从J47往J46方向测。（五） 测量精度统计及分析1、 测量精度统计为了统计和检验RTK测量结果的精度情况,我们对某些路段用TC1610 全站仪进行了测量, 并将两套成果进行了比较, 结果见下表:表3-1 R

28、TK、全站仪测绘结果对比表距离比较高差比较点号RTK距离线离(m)全站仪距离（m）mm()()(m)较差（m）相对误差RTK高差（m）全站仪高差(m)较差（m）J1-J270612070516201581/3 10092162792151401113J2-J320312020316701471/8 90073241573209901316J3-J4071140072115-01751/5 4002781500278139401106J4-J5007100007113-01131/15 000-281900-28205401154J5-J6861120861135-01151/5 1004200

29、03277501225J6-J7199160199175-01151/7 900-562464-242376-01088可以看出应用RTK放样点位, 复测坐标, 其精度完全能满足线路测量的精度要求。2、 RTK测量误差来源分析从对比结果中,可以看出RTK测量还存在一定误差,其来源主要表现在于：流动站标杆没有对中、置平所产生的误差; 基准站传递过程中产生的误差；观测基线的解算误差；所选择的椭球参数及投影参考面所带来的误差；周围环境影响、信号干扰造成的误差；气象因素影响造成的误差。四、结论利用RTK进行线路测量, 遵循了“从整体到局部”的测量原则, 避免了传统测量方法中“从局部到局部”的误差累积和

30、传播, 保证了线路路径走向的准确无误。RTK与航测方法相结合, 可真正实现工程线路测量的一次性终勘定位, 并可保证工程质量, 大大提高工作效率, 减少树木砍伐和环境破坏, 降低工程成本, 减少野外劳动强度。利用RTK进行选线, 也可以大大优化线路路径走向, 有效地避开建筑物和不良地质地段, 使线路路径走向更加经济合理。8随着我国经济快速发展道路建设速度也不断加快。道路工程有其自身特点：长条状，坡度少，在施工测量工作中对测量控制网的布设带来诸多困难，常规控制测量既要考虑网行，点的密度，通视条件，费工又费时同时精度还难以保证。RTK-GPS技术的成熟及在实际工程测量中的运用很好的解决了这些问题同时

31、也为我国经济发展插上了腾飞的翅膀。RTK技术运用在实际工程测量中不仅提高了测量精度缩短了施工工期，而且还节约了工程成本。RTK技术应用于工程测量是外业勘测的一项重大技术革命,其应用及开发的前景十分广阔。尤其实时动态(RTK)定位技术在线路工程测量中蕴含着巨大的技术潜力。致 谢 在本次整个毕业设计过程中，我的指导老师给我提出了许多宝贵的建议，并非常详细的对我设计初稿进行认真修改，从而使我的毕业设计能够最终顺利完成。从开始的选题、资料收集、方案论证、具体设计到修改，最后成型，每一个过程都凝聚了老师的心血与汗水，在此我衷心的感谢老师对我的指导与帮助。在此我谨向你们致以诚挚的谢意和崇高的敬意！感谢我的

32、同学对我学习和生活方面的关心和帮助。 最后，在这即将分别的日子，我祝愿中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院全体老师身体安康，工作顺利；祝愿中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院的明天更加辉煌！参考文献1 姚冬青,李庆勇，GPS在矿山控制测量中的应用J，山西建筑,2010,(22)。 2 史建青，GPS-RTK在数字测图应用中的一些认识J，北京测绘，2005，（01）。3 林和忠，RTK技术的误差分析与处理J，北京测绘，2005，（04）。4 王春华， 焦志良. 基于工程背景的RTK技术在城市控制测量中的应用研究J， 科技资讯, 2010,(05)。 5 相祥， GPS在城市平面控制测量中的应用与精度分析J，现代测绘, 2010,(01)。 6 全球定位系统(GPS)测量规范GB/T18314-2001，北京:国家质量技术监督局。7 应宁，张志伟，GPS-RTK与全站仪组合在测量放线技术中的应用A，建设工程理论与实践（第二辑）C，2005年。8 李春华，张献州，罗贤茂，赵旭，GPS技术在成都市地铁建设中的应用J，测绘工程，2003，（03）。12