李燃

（信陽(yáng)市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院 河南省信陽(yáng)市 464000）

1 GPS系統(tǒng)概述

在進(jìn)行GPS定位時(shí)，會(huì)受到一些外部因素的影響，這些外部因素也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差的出現(xiàn)，為了消除這些誤差源，就必須使用幾臺(tái)以上的GPS接收機(jī)，使用的測(cè)量方法是靜態(tài)測(cè)量法，靜態(tài)測(cè)量法就是利用GPS接收機(jī)獨(dú)立進(jìn)行工作，然后人員觀測(cè)，用后期的處理軟件進(jìn)行差分解算，對(duì)于RTK測(cè)量，也是使用的差分解算，但是這兩種有細(xì)微的差別，后者是實(shí)時(shí)差分計(jì)算，RTK系統(tǒng)通常是由三部分構(gòu)成：第一部分是GPS接受系統(tǒng)，第二部分是傳輸系統(tǒng)，第三部分是軟件系統(tǒng)，傳輸系統(tǒng)主要是由基準(zhǔn)站的發(fā)射電臺(tái)和接受電臺(tái)組成，是是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量的動(dòng)態(tài)設(shè)備，RTK在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，基準(zhǔn)站與流動(dòng)站要同時(shí)觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)，將所接受到的信號(hào)全部發(fā)射出去，流動(dòng)站在接受衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)也接受基準(zhǔn)站的信號(hào)，在計(jì)算這兩個(gè)信號(hào)的基礎(chǔ)上能夠確定出基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的位置關(guān)系。

2 RTK應(yīng)用于工程放樣的分析

在水利工程測(cè)量中，工程放樣是不可缺少的，尤其是在一個(gè)規(guī)模較大的水利工程中，具有大量的施工放樣工作，工程施工放樣的質(zhì)量也直接影響著工程的質(zhì)量，所以，現(xiàn)階段急需要解決的問題是高質(zhì)量高效率地完成工程放樣，在工程放樣中，需要注意點(diǎn)放樣，這種放樣方式就是通過(guò)一定方法和設(shè)備，將設(shè)計(jì)好的點(diǎn)在實(shí)際位置標(biāo)出來(lái)，在過(guò)去，采用的傳統(tǒng)放樣方式多種多樣，比如經(jīng)緯儀交會(huì)放樣，全站儀等，在放樣期間先設(shè)計(jì)出一個(gè)點(diǎn)位，然后再來(lái)回移動(dòng)目標(biāo)，這項(xiàng)操作往往需要2人配合，在放樣期間，也需要點(diǎn)與點(diǎn)之間的通視情況良好，如果在放樣過(guò)程中，遇到困難會(huì)借助于多種方法才能實(shí)現(xiàn)，所以在實(shí)際應(yīng)用效率上并不高，如果使用的是RTK技術(shù)時(shí)，只需要將提前設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位記錄進(jìn)電子手簿中，人員只需要手持GPS接收機(jī)，它就會(huì)提醒你走到放樣點(diǎn)的位置，既方便又快捷，因?yàn)镽TK是通過(guò)坐標(biāo)放樣的，所以精準(zhǔn)度較高，因?yàn)樵诜艠舆^(guò)程中只需要一個(gè)人操作，而且有一定精準(zhǔn)性，所以工作效率也會(huì)大大提高。

3 利用RTK進(jìn)行點(diǎn)放樣和曲線放樣

3.1 利用RTK進(jìn)行點(diǎn)放樣

利用RTK進(jìn)行點(diǎn)放樣，就是將建筑中的形狀和大小通過(guò)點(diǎn)的形式表示出來(lái)。比如在建筑物中，建筑物具有一個(gè)中心、四個(gè)角和一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，所以點(diǎn)放樣是建筑物測(cè)量的基礎(chǔ)。使用RTK進(jìn)行點(diǎn)放樣與傳統(tǒng)的點(diǎn)放樣方法相同，都需要控制兩個(gè)點(diǎn)，但不同的是傳統(tǒng)方法通過(guò)距離來(lái)進(jìn)行放樣定點(diǎn)，而RTK主要是通過(guò)控制2～3個(gè)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行測(cè)量，就可以通過(guò)電磁波通視的方法進(jìn)行點(diǎn)位放樣，這也是傳統(tǒng)方法難以做到的，點(diǎn)放樣工程實(shí)例：

（1）測(cè)前準(zhǔn)備：在測(cè)量之前需要先確定2～3個(gè)控制點(diǎn)，然后再計(jì)算出放樣點(diǎn)的坐標(biāo)，檢查后續(xù)工作中要使用的儀器設(shè)備是否完好無(wú)損。

圖1 曲線要素圖

（2）架設(shè)基準(zhǔn)架：人員需要將基準(zhǔn)架放置在無(wú)人空曠的地方，然后再安裝電臺(tái)，將儀器設(shè)備連接好，打開主機(jī)開始工作，隨后將電臺(tái)打開，設(shè)置一個(gè)正確的頻率。

（3）建立工程：打開移動(dòng)站的主機(jī)，然后等待衛(wèi)星穩(wěn)定，衛(wèi)星穩(wěn)定的標(biāo)志是存在5顆以上衛(wèi)星，這時(shí)候連接上藍(lán)牙，然后設(shè)置正確的參數(shù)，投影參數(shù)和工程名稱，當(dāng)參數(shù)都設(shè)置好后，工程建設(shè)完畢。

（4）輸入放樣點(diǎn)：接下來(lái)就是輸入放樣點(diǎn)，需要先打開放樣庫(kù)，然后手動(dòng)編輯放樣點(diǎn)，也可以把提前編好的放樣點(diǎn)輸進(jìn)去，打開放樣點(diǎn)文件，然后選擇覆蓋或是追加坐標(biāo)庫(kù)。

（5）改正參數(shù)：參數(shù)的修正包括兩種方法，第一種是控制點(diǎn)的坐標(biāo)方法，第二種是利用點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行校正的方法。

（6）輸入放樣點(diǎn)坐標(biāo)：選擇一個(gè)測(cè)量的坐標(biāo)，然后將點(diǎn)放樣，進(jìn)入放樣屏幕，點(diǎn)擊打開按鈕，然后將之前編好的放樣文件放入坐標(biāo)管理庫(kù)，再點(diǎn)擊放樣點(diǎn)，增加放樣點(diǎn)坐標(biāo)。

我們假設(shè)全站儀的坐標(biāo)值是真實(shí)有效的，那么它測(cè)定的數(shù)值就是真值，那么運(yùn)用GPS和RTK測(cè)得的數(shù)值產(chǎn)生的差值就是誤差值，根據(jù)工程規(guī)范指出：點(diǎn)位之間的誤差不得超過(guò)5cm。

（1）使用RTK測(cè)量出的結(jié)果，與全站儀測(cè)量之間產(chǎn)生的誤差，結(jié)果都是厘米級(jí)，互差值最大的是2.7cm，最小的是0.6cm。

（2）如果我們以全站儀測(cè)定的坐標(biāo)為依據(jù)，那么RTK的點(diǎn)位誤差都在5cm以內(nèi)，那么這兩種方法的誤差點(diǎn)計(jì)算公式就應(yīng)該是計(jì)算出的結(jié)果是1.8cm。

（3）如果我們以統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果為準(zhǔn)那么就需要假設(shè)全站儀的測(cè)量結(jié)果是準(zhǔn)確的，RTK的測(cè)量結(jié)果可以精確到厘米，但是需要注意的是在各點(diǎn)位之間，是不存在誤差累計(jì)的，也克服了傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)的缺點(diǎn)，完全能夠滿足點(diǎn)位之間的精確度要求。

（4）經(jīng)過(guò)本次測(cè)量，測(cè)量的結(jié)果考慮的是全站儀誤差忽略不計(jì)的情況，因?yàn)槿绻覀兛紤]全站儀的誤差，就有可能會(huì)出現(xiàn)誤差大于5cm的情況，這樣的誤差產(chǎn)生的原因很有可能是系統(tǒng)本身自帶的誤差，也有可能外部環(huán)境所造成的誤差，或者是人為操作不當(dāng)引起的誤差，但造成誤差的主要原因是測(cè)量環(huán)境中的路徑誤差或是干擾誤差。

（5）對(duì)于上述造成的誤差，我們可以根據(jù)分析誤差的原因，來(lái)減小或者消除誤差，比如可以改變基準(zhǔn)站的位置，選擇地形開闊的地點(diǎn)，也需要遠(yuǎn)離無(wú)線電發(fā)射的源頭、雷達(dá)和高壓電線等裝置。

3.2 利用RTK放樣

在公路、鐵路以及河道、輸電線上，所有的管道工程都是屬于線型工程，他們的中線都統(tǒng)稱為線路，這些線路都是由直線與虛線組成的，尤其是在線路發(fā)生方向的地方，連接轉(zhuǎn)向處的曲線叫做平曲線，平曲線又分為兩種，第一種是圓曲線，第二種是緩和曲線，圓曲線是有一定曲率半徑的圓弧。

3.2.1 一般曲線放樣方法

當(dāng)圓曲線進(jìn)行放樣時(shí)，首先要找準(zhǔn)放樣曲線的點(diǎn)，比如說(shuō)找準(zhǔn)直原點(diǎn)，曲中點(diǎn)和與圓直點(diǎn)，先測(cè)出α，然后設(shè)計(jì)出圓曲線的半徑，由圖可知：根據(jù)圖1的公式計(jì)算出切線、曲線以及切曲線等。

根據(jù)傳統(tǒng)的方法，需要根據(jù)曲線要素的放樣算出曲線主點(diǎn)，再根據(jù)曲線主點(diǎn)算出放樣的其他點(diǎn)，由于放樣是根據(jù)已經(jīng)放樣的主點(diǎn)計(jì)算出來(lái)的，所以容易造成誤差累積。

在放樣測(cè)量時(shí)，需要先放置好儀器設(shè)備，將儀器放置在交點(diǎn)上，先定一個(gè)線路方向，然后沿著兩條切線分別測(cè)量出切線的長(zhǎng)度，才能夠確定出曲線的起點(diǎn)和終點(diǎn)，然后在交點(diǎn)上算出視點(diǎn)，在得分角線方向，計(jì)算出外矢距，這樣就可以得到曲線中點(diǎn)QZ，再把儀器架設(shè)在ZY處，用極坐標(biāo)法或者偏角法進(jìn)行曲樣的放樣。

3.2.2 曲線放樣工程實(shí)例

在我市的浉河河道治理工程中，河道邊坡施工放線的測(cè)繪工作采用的是南方雙頻設(shè)備，該設(shè)備精確度較高，可靠性較好，將基本控制點(diǎn)設(shè)為放樣的基準(zhǔn)點(diǎn)，最終選用的是GPS設(shè)備，計(jì)算出了該流動(dòng)站的距離為2km，在該范圍內(nèi)，能夠向基準(zhǔn)站發(fā)出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，然后選定了浉河兩岸的城市GPS控制點(diǎn)2個(gè)，作為本次工作的基準(zhǔn)點(diǎn)框架，然后開始進(jìn)行浉河治理工程的放線工作。

在這次放樣工作中，樁號(hào)為K19+860～21+020段的是圓曲線，所以在這里我們采用的方法就是曲線放樣，曲線各點(diǎn)的坐標(biāo)為已知數(shù)據(jù)。

3.2.3 曲線放樣的精準(zhǔn)度

根據(jù)前文所說(shuō)的曲線放樣，為了進(jìn)一步檢驗(yàn)放樣點(diǎn)的精確度，我們用了全站儀對(duì)放樣曲線進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)比測(cè)量結(jié)果與放樣點(diǎn)的真值，觀察曲線點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)和全站儀測(cè)量的近似值兩者之間的誤差。得出的結(jié)論和點(diǎn)放樣類似。

（1）將RTK的測(cè)量與全站儀的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)兩者的測(cè)量結(jié)果互差在厘米的范圍之內(nèi)，其中最大的誤差為-1.8cm，而縱向誤差為-2.7cm，點(diǎn)位互差最大為3.1cm，最小為0.4cm。

（2）如果我們以全站儀的定點(diǎn)為坐標(biāo)值，那么RTK測(cè)得的數(shù)值誤差就在5cm以內(nèi)，那么按照公式，RTK的放樣點(diǎn)點(diǎn)位就應(yīng)該是m=±計(jì)算出的結(jié)果是1.6cm。

（3）我們用RTK進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)曲線出現(xiàn)橫向和縱向偏差時(shí)，完全可以忽略不計(jì)的，因?yàn)槠錆M足工程的要求，所以比常見的儀器設(shè)備測(cè)出的精準(zhǔn)度更高。

（4）如果在測(cè)量過(guò)程中，存在誤差超過(guò)范圍的點(diǎn)，我們可以根據(jù)測(cè)量條件，判斷出誤差的位置和原因，對(duì)于放樣點(diǎn)在市區(qū)中的工程，誤差的產(chǎn)生多是由信號(hào)干擾造成的，對(duì)于一些接近大面積水域的區(qū)域，出現(xiàn)的誤差則為多路徑誤差。

（5）如果是遇到誤差極限的點(diǎn)，我們可以采用靜態(tài)GPS進(jìn)行測(cè)量，然后制作模板，標(biāo)出點(diǎn)正確的位置，然后用經(jīng)緯儀和電子測(cè)距儀進(jìn)行測(cè)量，再重復(fù)同樣的操作，標(biāo)出正確位置。