GNSS-RTK技術(shù)在道路工程測繪中的應(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、無人機航測為代表的新型測繪技術(shù)，在等級公路帶狀地形測繪、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)，在道路施工測繪中的應(yīng)用能提升成果的數(shù)學精度，為有關(guān)工程推進提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。本文對差分定位技術(shù)在道路帶狀地形測繪、坐標轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用進行探究分析，以期為其道路斷面測量、工程測繪實踐應(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作為復合型測量技術(shù)，在道路規(guī)劃設(shè)計、帶狀地形測量與道路施工土方核算中得到廣泛應(yīng)用，與傳統(tǒng)GNSS測量相比，其技術(shù)限制影響因素更少，且測量結(jié)果的精度更高，明顯提升了工程測量的效率，為高速公路等帶狀工程測量提供了數(shù)據(jù)支撐，推動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)代測量和通訊技術(shù)發(fā)展起來的，借助導航衛(wèi)星實現(xiàn)測距、測時功能的。利用GSM/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)，差分定位技展現(xiàn)出覆蓋度高、連續(xù)性強以及實時性突出的技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)三維坐標實時定位的效果。

差分定位技術(shù)是GNSS測量中應(yīng)用范圍較廣的定位形式，其測量精度較高、實時定位速度快。相比于傳統(tǒng)衛(wèi)星定位手段，通過測量后復雜的解算得到測量結(jié)果，RTK差分定位技術(shù)能通過載波相位動態(tài)實時差分法，對交通道路勘察測繪中的靜態(tài)測量、動態(tài)測量以及快速靜態(tài)測量實現(xiàn)了厘米級的測量精度。差分定位技術(shù)在線狀道路工程測量中的應(yīng)用，即利用GNSS技術(shù)、數(shù)控傳播技術(shù)對基準站獲得的載波相位數(shù)據(jù)進行差分處理，從而高效率的獲得高精度測量坐標數(shù)據(jù)。

2 衛(wèi)星差分定位技術(shù)存在的問題分析

GNSS RTK技術(shù)在道路控制測量、地形測量、施工放樣和變形監(jiān)測等方面，極大提高了道路施工測量的綜合效益。以變形監(jiān)測為例，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題的變形監(jiān)測當中，不僅能大大減少測量工作的強度，而且能提高測量工作效率，降低工程測量的成本。

但其在具體道路工程測繪中也會遇到一些問題，主要有以下兩個方面。一是衛(wèi)星狀況會對差分定位的應(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)星信號會相對長時間的被遮擋，信號問題會導致其出現(xiàn)測量數(shù)據(jù)偏差;二是大氣環(huán)境對GNSS-RTK技術(shù)的影響，電離層會對其脈沖電信號產(chǎn)生干擾，如果衛(wèi)星的數(shù)量少，測量初始化會受到影響，難以實現(xiàn)快速準確定位，因此應(yīng)當盡量避開電磁波帶來的干擾，適當延長測量的時間，提升道路縱橫斷面數(shù)據(jù)采集的精準性。

3 差分定位在道路工程測繪中的應(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)計與施工建設(shè)階段，對點位三維坐標精度的要求較高。而采用GNSS-RTK定位的精度與衛(wèi)星圖形強度PDOP、基準站設(shè)置密切相關(guān)，測量成果的精度與所觀測的衛(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，得到的測量結(jié)果數(shù)據(jù)越準確;同時測量效率受到基準站位置環(huán)境的選擇、測量儀器續(xù)航能力制約，因此必須結(jié)合道路工程的規(guī)劃設(shè)計條件和相關(guān)技術(shù)要求，確定具體的測算方案，提升道路施工測量中的數(shù)據(jù)精度。

3.2 線路周邊坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)求解

由于GNSS數(shù)據(jù)采集的坐標基準為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)，需對道路沿線測量區(qū)域開展靜態(tài)控制測量，利用地方坐標系統(tǒng)與國家坐標基準利用控制點進行聯(lián)測處理，獲取測量位置的大地坐標定位信息，對坐標進行實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換;選擇公共控制點對坐標轉(zhuǎn)化參數(shù)求解，例如布爾沙七參數(shù)，因此應(yīng)當按照均勻分布的原則將測量基準點布置在測量區(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)對定位精度的影響，建議基準站的周圍不宜出現(xiàn)大面積的反射物，確保測量數(shù)據(jù)和信號傳輸?shù)倪B續(xù)性、精準性。注意基準站應(yīng)當盡可能的遠離周圍的通信設(shè)備、水源等，避免基準站操作受到干擾。另外還要盡量保持天線的高度，確保數(shù)據(jù)信號傳遞的實時性和穩(wěn)定性。某道路測繪工程中，差分定位技術(shù)與全站儀定位精度統(tǒng)計，如表1所示。

3.3 VRS技術(shù)與3S集成在道路工程測繪中的應(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)庫連接的一種新型的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，能針對當前測量工作存在的相

關(guān)系統(tǒng)誤差，進行分析建模，生成虛擬的參考站，實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的準確收集。VRS技術(shù)的主要工作原理在于能更好的促進參考站內(nèi)的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，通過傳遞線實現(xiàn)GNSS數(shù)據(jù)向VRS中心傳達，提升檢測臺站的數(shù)據(jù)質(zhì)量，并且能對錯誤數(shù)據(jù)進行合理化的篩選，實現(xiàn)厘米級別的實時準確定位，提升道路施工測繪的作業(yè)效率;3S集成技術(shù)主要是指將傳統(tǒng)測繪中RS技術(shù)、GIS技術(shù)和GNSS技術(shù)進行系統(tǒng)整合，形成功能較為強大的復合型技術(shù)，3S技術(shù)能將原來單一的技術(shù)所出現(xiàn)的缺點進行有效的彌補，實現(xiàn)道路沿線數(shù)據(jù)的快速采集。

4 結(jié)語

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

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