淺談GPS-RTK在公路測量中的應(yīng)用

李東洋，逯艷梅

吉林省吉林市公路規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)院有限公司，吉林吉林 132000

淺談GPS-RTK在公路測量中的應(yīng)用

李東洋，逯艷梅

吉林省吉林市公路規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)院有限公司，吉林吉林 132000

通過對GPS-RTK系統(tǒng)的分析，將GPS-RTK更好的應(yīng)用于公路建設(shè)，使公路測設(shè)水平顯著提高。

GPS；RTK；CAD；CARD/1；維地

1 GPS的由來及特點(diǎn)

1）美國國防部于1973年批準(zhǔn)陸海空三軍共同研制新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，全稱為“授時(shí)與測距導(dǎo)航系統(tǒng)／全球定位系統(tǒng)”（Navigation Timing and Ranging /Global Positioning System），簡稱為“全球定位系統(tǒng)（GPS）”。整個(gè)計(jì)劃耗時(shí)20年，投資300億美元，是繼阿波羅登月、航天飛機(jī)之后的第三大空間工程。GPS定位技術(shù)有以下特點(diǎn)：定位精度高，觀測時(shí)間短，測站間無須通視，可提供三維坐標(biāo)，操作簡便，全天候作業(yè)，功能多、應(yīng)用廣，免費(fèi)。

2）GPS由空間星座部分、地面監(jiān)控部分和用戶部分3部分組成

空間星座部分：由24顆衛(wèi)星組成，其中包括3顆備用衛(wèi)星。工作衛(wèi)星分布在6個(gè)軌道面內(nèi)，每個(gè)軌道面上有4顆衛(wèi)星。衛(wèi)星軌道面相對地球赤道面的傾角為55°，各軌道平面升交點(diǎn)的赤經(jīng)相差60°，在相鄰軌道上，衛(wèi)星的升交距角相差30°。軌道平均高度約為20 200km衛(wèi)星運(yùn)行周期為11h58min。現(xiàn)在GPS衛(wèi)星大約有31顆。

地面監(jiān)控部分：GPS的地面監(jiān)控部分主要由分布在全球的5個(gè)地面站所組成，其中包括衛(wèi)星監(jiān)測站、主控站和注入站。

用戶部分：用戶設(shè)備的主要任務(wù)是接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，以獲得必要的導(dǎo)航和定位信息及觀測量，并經(jīng)數(shù)據(jù)處理而完成導(dǎo)航和定位工作 。

3）GPS的定位原理：由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測中，我們可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個(gè)方程式，解出觀測點(diǎn)的位置（X，Y，Z）。考慮到衛(wèi)星的時(shí)鐘與接收機(jī)時(shí)鐘之間的誤差，實(shí)際上有4個(gè)未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個(gè)方程式進(jìn)行求解，從而得到觀測點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程。

2 傳統(tǒng)測量與RTK測量技術(shù)的比較

1）傳統(tǒng)的大地測量、工程控制測量采用三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)方法來施測，不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí)，要求點(diǎn)間通視，而且精度分布不均勻，且在外業(yè)不知精度如何，采用常規(guī)的GPS靜態(tài)測量、快速靜態(tài)方法，在外業(yè)測設(shè)過程中不能實(shí)時(shí)知道定位精度，如果測設(shè)完成后，回到內(nèi)業(yè)處理后發(fā)現(xiàn)精度不合要求，還必須返測，而采用RTK來進(jìn)行控制測量，能夠?qū)崟r(shí)知道定位精度，如果點(diǎn)位精度要求滿足了，用戶就可以停止觀測了，而且知道觀測質(zhì)量如何，這樣可以大大提高作業(yè)效率。若把RTK用于公路控制測量則不僅可以大大減少人力強(qiáng)度、節(jié)省費(fèi)用，而且大大提高工作效率，測一個(gè)控制點(diǎn)在幾分鐘甚至于幾秒鐘內(nèi)就可完成。

2）過去測地形圖時(shí)一般首先要在測區(qū)建立圖根控制點(diǎn)，然后在圖根控制點(diǎn)上架上全站儀或經(jīng)緯儀配合小平板測圖，現(xiàn)在發(fā)展到外業(yè)用全站儀和電子手簿配合地物編碼，利用大比例尺測圖軟件來進(jìn)行測圖，甚至于發(fā)展到最近的外業(yè)電子平板測圖等等，都要求在測站上測四周的地形地貌等碎部點(diǎn)，這些碎部點(diǎn)都與測站通視，而且一般要求至少3人～4人操作，需要拼圖時(shí)一旦精度不合要求還得到外業(yè)去返測。現(xiàn)在采用RTK，僅需一人背著儀器在要測的地形地貌碎部點(diǎn)呆上幾秒鐘，并同時(shí)輸入特征編碼，通過手簿可以實(shí)時(shí)知道點(diǎn)位精度，把一個(gè)區(qū)域測完后回到室內(nèi)，由專業(yè)的軟件接口就可以輸出所要求的地形圖。

3）放樣是測量一個(gè)應(yīng)用分支，它要求通過一定方法采用一定儀器把人為設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位在實(shí)地給標(biāo)定出來，過去采用常規(guī)的放樣方法很多，如經(jīng)緯儀交會放樣，全站儀的邊角放樣等等，一般要放樣出一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)位時(shí)，往往需要來回移動目標(biāo)，而且要2人～3人操作，同時(shí)在放樣過程中還要求點(diǎn)間通視情況良好，在生產(chǎn)應(yīng)用上效率不是很高，有時(shí)放樣中遇到困難的情況會借助于很多方法才能放樣，如果采用RTK技術(shù)放樣時(shí)，僅需把設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位坐標(biāo)輸入到電子手簿中，背著GPS接收機(jī)，它會提醒你走到要放樣點(diǎn)的位置，既迅速又方便，由于GPS是通過坐標(biāo)來直接放樣的，而且精度很高也很均勻，因而在外業(yè)放樣中效率會大大提高，且只需一個(gè)人操作。

3 與道路軟件的之間的結(jié)合

GPS測得的數(shù)據(jù)結(jié)合現(xiàn)有的道路軟件如CAD，CARD/1，維地等，做后期處理是非常簡便的，只需要把數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件中，構(gòu)網(wǎng)后形成三維模型，利用模型來作出各種線形的選定，使用戶直接在計(jì)算機(jī)上動態(tài)交互式完成公路路線的平（縱、橫）設(shè)計(jì)、繪圖、出表；在互通式立交設(shè)計(jì)方面，系統(tǒng)更以獨(dú)特的立交曲線設(shè)計(jì)方法、起終點(diǎn)智能化接線和靈活批量的連接部處理等。

4 結(jié)論

將GPS-RTK應(yīng)用于公路建設(shè)，給傳統(tǒng)的公路勘測帶來的巨大的沖擊，使公路測設(shè)水平顯著提高。無論在公路勘測設(shè)計(jì)單位還是公路施工單位均具有重要的應(yīng)用，但是由于其機(jī)器價(jià)格昂貴，所以目前推廣應(yīng)用還有一定難度。如果可以建設(shè)地域性大型基站，配合RTK流動站使用，實(shí)現(xiàn)資源共享，這樣只需要購買流動站不僅可以節(jié)約資源還可以加快工程的進(jìn)度。

英發(fā)現(xiàn)一種疼痛基因開關(guān)有助于慢性疼痛藥物的研發(fā)

英國阿伯丁大學(xué)12月21日發(fā)布新聞公告稱，該校科學(xué)家經(jīng)過5年研究，終于找到了疼痛基因substance-P基因的開關(guān)，并發(fā)現(xiàn)辣椒素可刺激其開啟。這一發(fā)現(xiàn)不僅有助于增進(jìn)科學(xué)家對疼痛背后所隱含的遺傳機(jī)制的理解，也有助于開發(fā)新的疼痛治療藥物和方法。相關(guān)研究成果發(fā)表在近期的《神經(jīng)信號》雜志上。

Substance-P是位于感覺神經(jīng)細(xì)胞中的一種疼痛基因，被認(rèn)為與慢性炎癥引起的疼痛有關(guān)。這種基因是惰性的，需要激活因子刺激才可進(jìn)行充分表達(dá)。

《科技日報(bào)》

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1674-6708（2010）33-0148-01