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RTK在城市道路测量中的应用(终稿).doc

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RTK 城市道路 测量 中的 应用 终稿
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龙岩学院资源工程学院毕业论文题 目: RTK 在城市道路测量中的应用 资源工程学院龙岩学院毕业论文(设计)开题报告2011 年 3 月 31 日论文(设计)题目:RTK 在城市道路测量中的应用姓名 年级 07 所在院系 资源工程学院专业 测绘工程 指导教师开展本课题的意义及工作内容:课题意义:市政工程的建设大多以改造完善居多,具有工程规模小且分散工期要求紧的特点,并且受城市交通等条件的限制,应用全站仪等常规测量方式,作业人员的安全保障,工程的进度都会受到一定程度上的影响。应用 RTK 进行城市道路测量不仅可以提高作业效率,缩短工期,而且它具有很高的流动性,便于作业调度,可以在很大程度上改善城市道路测量的现状,弥补应用全站仪,经纬仪测量时的不足。工作内容:(1)简要介绍 RTK 的组成;(2)RTK 的外业操作方法;(3)RTK 内业数据处理过程;(4)应用工程实例具体介绍 RTK 技术。总体安排及进度:1、3 月 27 日—4 月 12 日:收集与课题相关的论文资料,完成开题报告,形成论文初步构思2、4 月 12 日—4 月 15 日:整理分析相关论文资料,列出论文提纲并开始着手论文写作3、4 月 16 日—4 月 24 日:根据论文提纲完成论文绪论部分及 RTK 外业操作部分写作4、4 月 26 日—5 月 6 日:完成 RTK 内业数据处理操作方法及应用实例的写作5、5 月 7 日—5 月 15 日:完成论文结论部分等的写作6、5 月 17 日—5 月 30 日:根据老师的指导修改完善论文课题预期达到的效果:通过课题的研究总结出 RTK 测量的优势及其误差的影响因素,在生产实际作业过程中,减少误差的概率,改进 RTK 的不足。不断的研究与探索,使 RTK 的应用空间将会越来越广泛。指导教师意见:签名:RTK 在城市道路测量中的应用【摘要】:随着经济的快速发展,城市建设的改造和完善项目也越来越多,而且大部分工程项目具有工程规模小且分散,工期要求紧的特点,应用常规的测量作业方法可能无法满足工程的需要。文章首先简单分析了常规道路测量方法的不足及 RTK 的技术优势,其次介绍了 RTK 的组成及其基本原理,并通过 RTK 在城市道路测量中的应用实例对 RTK技术进行了探讨,分析了影响 RTK 测量精度的一些因素,具有一定的参考价值。【关键词】:道路测量;城市;应用 目录1 引言 ........................................................................................................................................................11.1 城市道路测量的常规作业方法及其缺点 ......................................11.2 应用 RTK 进行道路测量的技术优势 ..........................................11.3 应用 RTK 进行城市道路测量的意义: ........................................12 GPS(RTK) 组成及其工作原理 ...........................................................................................................22.1 GPS(RTK)技术概述: ......................................................22.2 RTK 工作原理 ............................................................23 项目技术方案 ........................................................................................................................................33.1 测量前准备: ............................................................33.2 作业依据 ................................................................33.3 测量精度要求及坐标系统 ..................................................33.4 仪器配备及人员安排 ......................................................33.5 外业施测: ..............................................................33.6 内业数据处理: ..........................................................34 RTK 在城市道路测量中的应用实例 ..................................................................................................44.1 工程概况 ................................................................44.2 外业数据采集: ..........................................................54.3 内业数据处理: ..........................................................74.4 误差来源 ...............................................................115 结论与展望 .........................................................................................................................................135.1 结论: .................................................................135.2 展望: .................................................................13致谢: .....................................................................................................................................................14参考文献 .................................................................................................................................................1511 引言1.1 城市道路测量的常规作业方法及其缺点随着经济的快速发展,城市道路的改造完善已经成为城市建设的重要项目,其中道路工程的改造需要进行中桩放样、纵横断面测量及碎部测量。常规作业方法是采用全站仪根据设计的线路坐标进行中桩放样,测量线路的纵横断面,人工画草图,用全站仪进行碎步测量。由于道路工程的工期都非常短,任务要求较紧,采用全站仪放样速度就可能无法满足工程的需要,并且常规的作业方法需要人员密切配合,不利于统一指挥和调度。而且如果放样速度过慢,放样的中桩有可能被人毁掉,不利于整个工作的顺利完成 [1]。1.2 应用 RTK 进行道路测量的技术优势RTK 较全站仪等常规测量仪器具有工作效率高;定位精度高;全天候作业;测量自动化,集成化程度高,数据处理能力强;操作简单,易于使用等技术优势。 应用 RTK 进行道路测量,中桩放样和纵横断面测量可以同步进行,便于调度,大大提高可工作效率;RTK 操作较简单,一个人即可,较全站仪等常规测量方法,节约了人员;在水准测量中,可以利用 RTK 的高程数据来代替水准测量数据, 从而完成整个水准测量工作 [3]。1.3 应用 RTK 进行城市道路测量的意义:市政工程的建设大多以改造完善居多,具有工程规模小且分散工期要求紧的特点 [4],并且受城市交通等条件的限制,应用全站仪等常规测量方式,作业人员的安全保障,工程的进度都会受到一定程度上的影响。应用 RTK 进行城市道路测量不仅可以提高作业效率,缩短工期,而且它具有很高的流动性,便于作业调度,可以在很大程度上改善城市道路测量的现状,弥补应用全站仪,经纬仪测量时的不足。22 GPS(RTK) 组成及其工作原理2.1 GPS(RTK)技术概述:RTK(Real - time kinematic)又称实时动态差分测量系统,主要由接收设备,数据传输设备和软件系统三部分组成 [5]。它是以载波相位测量与数据传输技术相结合的,以载波相位测量为依据的实时差分 GPS(RTK)测量技术,是 GPS 测量技术发展里程中的一个标志,它是利用 2 台以上 GPS 接收机同时接收卫星信号,其中一台安置在已知坐标点上作为基准站,另一台用来测定未知点的坐标——移动站,基准站根据该点的准确坐标求出其到卫星的距离改正数并将这一改正数发给移动站,移动站根据这一改正数来改正其定位结果,从而大大提高定位精度。它能够实时的地提供测站点指定坐标系的三维定位结果,并达到厘米级精度 [4]。RTK 技术根据差分方法的不同分为修正法和差分法。修正法是将基准站的载波相位修正值发送给移动站,改正移动站接收到的载波相位,再解求坐标;差分法是将基准站采集到的载波相位发送给移动站,进行求差解算坐标。RTK 的关键技术主要是初始整周期模糊度的快速解算数据链的优质完成——实现高波特率数据传输的高可靠性和强抗干扰性。 [6]2.2 RTK 工作原理 [7]:将一台接收机置于基准站上,另一台或者几台几台接收机置于流动站上,基准站和流动站同时接收同一时间相同 GPS 卫星发射的信号,基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较,得到 GPS差分改正值。然后将这个改正值及时地通过无线电数据链电台传递给共视卫星的流动站,以精化其GPS 观测值,得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。RTK 工作原理及模式。(如图 2-1)图 2-1RTK 正常工作还需要具备以下三个条件 [8]:(1)基准站和移动站同时接收到 5 颗以上 GPS 卫星信号;(2)基准站和移动站同时接收到卫星信号和基准站发出的差分信号;(3)基准站和移动站要连续接收 GPS 卫星信号和基准站发出的差分信号。即移动站迁站过程中不能关机,不能失锁。否则RTK 须重新初始化33 项目技术方案3.1 测量前准备:首先在内业时先将甲方提供的线路数据的起点坐标,交点坐标,终点坐标,曲线要素等资料,根据实际需要将电脑设计数据传输到外业测量手簿里, (一般在直线段上每隔 20m 一个点,曲线段每隔10m 一个点,遇到桥梁涵洞等时有的需要加桩)方便外业调用,提高外业数据采集的效率。3.2 作业依据(1)CJJ 8—99《城市测量规范》(2)CJJ 73—97《全球定位系统城市测量技术规程》(3)GB12898—91《国家三、四等水准测量规范》(4)CH1002—1995《测绘产品检查验收规定》(5)CH1003—1995《测绘产品质量评定标准》(6)GB/T 18316—2001《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》(7)测区技术设计方案。3.3 测量精度要求及坐标系统根据工程项目的需要,要求平面点位中误差≤±3cm,高程中误差≤±5cm。本项目采用“北京54坐标系统”,高程系统采用1985国家高程基准。3.4 仪器配备及人员安排仪器准备:华测 RTK 基准站 1 台,华测 RTK 移动站 3 台,徕卡 TS02 全站仪一台,棱镜两个,三脚架两个。人员安排:测量员 5 人,绘图员 2 人,检查员 2 人3.5 外业施测:将基站架设在楼顶,用移动站在测区内采集均匀分布的 5-6 个控制点的 84 坐标,然后输入石狮的当地坐标,通过点校正拟合解算出转换参数,点校正完成后为了保证精度,通常要采集其他控制点的坐标,然后将采集的坐标与该点的原坐标对比,在精度范围之内,即可进行外业操作(反正要重新点校正) 。内业时已经将甲方提供的曲线要素做成道路文件传输到手簿里,只有 RTK 手簿上打开道路文件即可进行断面测量,中桩放样和断面测量同时进行。3.6 内业数据处理:将测量成果从 RTK 手簿里导出,用 Excel 软件打开,另存为 “dat”格式,用 Cass7.0 软件打开,然后加载横断面软件小程序,生成横断面数据,根据横断面图依次查看每条断面,将有错误的断面数据进行修改。横断面数据处理完成后应用纬地格式转换软件,将横断面数据转换成设计要求的纬地格式,作为提交数据。中桩成果只需要提交高程数据。44 RTK 在城市道路测量中的应用实例现以石狮市四横两纵道路工程的南洋路道路改造工程为例,来阐述 RTK 在城市道路测量中的相关技术。4.1 工程概况4.1.1 测区概况:石狮市位于福建省东南沿海,泉州市南部,市域三面临海,西与晋江市接壤,北距泉州市 21 千米,南离厦门 97 千米,地理坐标为北纬 24°39′-24°49′,东经 118°35′-118°48′。面积 189.2 平方千米。海 岸线 长 67.7 千 米 , 岛 礁 54 个 。 中 部 高 , 四 周 低 。 中 间 宝 盖 山 海 拔 209.6 米 , 双 架 山 海 拔 206.9 米 ,西 部 为 低 丘 , 南 北 东 部 均 为 由 中 部 低 丘 逐 渐 过 渡 到 台 地 、 平 原 。4.1.2 工程概况:南洋路位于石狮市郊区,总长约 1.5 公里,在工程开始前,园林单位已经将树木砍掉,测区内无高大的树木遮挡,RTK 可以完成测量任务。改项目是进行道路的改造,在原有的道路拓宽并铺上沥青路面,由于是市区内的道路,要求测量单位 15 天将测量数据提交给设计院。4.1.3 已有资料:原南洋路 1:500 数字地形图,可供生产作业使用逐桩坐标直曲表数据一份,可作为测量原始数据测区技术设计要求作为外业测量及检查验收的标准4.1.4 测量要求:(1)地形图补测1、采用三等导线、四等水准测量,布设的导线点及水准点应保护好,方便施工时交桩,对提供的地形图进行修测(坐标系统应与提供的坐标系统完全一致) 。2、道路现有公交车站,广告牌、路灯、电力、通讯电杆、交通信号灯、监控及标志牌的位置应详细测绘。3、道路范围内各种检查井(给水、雨水、污水、消防栓、电力、电信、移动、联通、铁通、广电)位置及顶面高程进行详细测绘,以及雨水口的位置;各种检查井应明确示出是何种检查井。4、道路边线范围内的人行道标高和沿街及两侧建筑门店的地坪标高应准确测绘。5、房屋的悬挑阳台及一层墙体边线的平面位置应准确测绘。6、街坊进出口的具体位置及高程。7、交叉口范围板块每隔 10 米应测量一个高程点,与支路交叉的路口,应延伸测量不少于 50 米,与主干路交叉,应延伸测量不少于 100 米。(2)纵横断面测量1、横断面间距每隔 20 米为一组,放中桩时,应在道路上用油漆做好标识,方便查找。2、精度:测量应精确到毫米。3、中桩的测量:有中分带路段应为现有中分带路缘石为边缘路面标高;无中分带路段,应为道路中心线标高。4、横断面测量:应将各突变点详细表示出来,如:中分带、人行道、房屋,场地外的地坪走向。测量范围应不少于中线外 30 米(房屋除外) 。5、提交纵横断面测量格式:(1)中桩:桩号 高程例: 0 20.57420 20.456…… ……(2)桩号左侧偏距 高差 偏距 高差·······5右侧偏距 高差 偏距 高差·······例: 1003.6 4.77 8.8 5.57 12.9 5.570.8 3.97 1.2 3.97 1.8 5.47 3.7 5.87 3.7 6.27 8.7 6.276、测量单位除提交测量数据文件外,还应提供按照测量数据绘出的横断面地面线。4.1.5 工程具体实施:考虑的工期要求较紧,应用全站仪进行测量,工程进度不好控制,其测量精度要求精确到毫米,RTK 可以满足测量需要,单位决定采用 1+3 的形式,即 1 台基准站,3 台移动站。1 台移动站进行中桩放样,2 台移动站测两侧横断面的坐标和高程,中桩放样和纵横断面测量同步进行。在 RTK 无法观测到的地方再使用全站仪进行补测。4.2 外业数据采集:4.2.1 纵横断面测量:(1)基准站设置:将基站架设在楼顶,或视野较开阔的地方,并且附近应无高压线,移动联通等无线信号发射塔等干扰。首先打开【文件】→【新建任务】→ 输入项目名(石狮)→【接受】 (如图 4-1)图 4-1打开【配置】→【基准站参数】→设置端口→基准站和移动站的端口要一直保证蓝牙可连接→【接受】(如图 4-2)图 4-2基准站设置成功后,返回初始页面,将移动站和基准站通过蓝牙连接,打开【配置】→【手簿端口配置】→【接受】 , (如图所示)连接成功,信号会显示固定。(2)参数设定:在测区内采集均匀分布的 3—5 个控制点,建立一个平差网,控制点采集完成后,打开【测量】→【点校正】→【增加】→网格点和 GPS 点输入要保证一一对应→【接受】软件会自动解算出平差参数。 (如图 4-3)6图 4-3参数设定完成后,即可进行外业采集工作。(3)外业数据采集:内业时已经将甲方提供的曲线要素做成道路文件传输到手簿里, 在 RTK 手簿上打开道路文件,具体操作是:打开【测量】→【道路放样】→打开道路文件→横断面采集→【√】根据手簿上显示的里程和偏距进行横断面测量。 (如图 4-4)图 4-4中桩放样只需要打开任务文件的点放样,根据内业中传输好的坐标数据,将坐标在实地放样,测量下点位的高程,并用油漆做好标记,注明点号,方便交桩和验收。4.2.2 碎步测量:考虑到工期要求以及测区环境等因素,如何安排才能节省时间是关键。基准站的架设位置要保证覆盖到整个测区,进行数据采集前要进行一次点校正,并用另外一个已知控制点进行检验,保证测量精度。在数据采集时,准备要充分,以免工作时出现错误,数据采集要以小面积为单位,进行实测,以免漏测和测量不完整。在 RTK 没有信号市,应标记其位置,方便用全站仪进行补测。外业操作步骤:首先点击【测量】→【测量点】→输入点号、仪器高和编码→【确定】或【√】 (如图 4-5) ,
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