南方RTK技术在渠道测量中的应用分析.pdf

第 卷第期年月杨 凌 职 业 技 术 学 院 学 报J o u r n a l o fY a n g l i n gV o c a t i o n a l&T e c h n i c a lC o l l e g eV o l N o S e p,收稿日期:作者简介:杨娟革(),女,陕西大荔人,工程师,主要从事水利管理工作.D O I:/j c n k i c n /G 南方R T K技术在渠道测量中的应用分析杨娟革(陕西省渭南市大荔县水务局,陕西 大荔 )摘要:R T K技术作为先进的测量技术,具有作业效率高、测量精度高、节省测量成本等特点,已广泛应用于水利工程建设中.本文以南方启航R T K为例,介绍应用R T K技术进行测量的原理及技术要点,结合某渠段放线测量实例,阐述R T K技术在渠道测量中应用的优势及不足.关键词:渠道测量;R T K技术;应用优势中图分类号:TV 文献标识码:A文章编号:()A n a l y s i so nt h eA p p l i c a t i o no fN a n f a n gR T KT e c h n o l o g y t o t h eC a n a lM e a s u r e m e n tY A N GJ u a n g e(D a l iC o u n t yW a t e rA u t h o r i t yo fW e i n a nC i t y,D a l i,S h a a n x i ,C h i n a)A b s t r a c t:A sa na d v a n c e dm e a s u r i n gt e c h n o l o g y,R T Kh a sc h a r a c t e r i s t i c so fh i g he f f i c i e n c y,h i g hm e a s u r i n ga c c u r a c ya n dl o wm e a s u r i n gc o s t a n d i sw i d e l ya p p l i e di nw a t e rc o n s e r v a n c yp r o j e c t s T a k i n gN a n f a n gQ i h a n gR T Ka sa ne x a m p l ew i t ha c t u a lc a s e,t h i sp a p e rd e s c r i b e s t h em e a s u r e m e n tp r i n c i p l ea n dt e c h n o l o g i c a l p o i n t so fR T Kt e c h n o l o g ya n d i t sa d v a n t a g e sa n ds h o r t c o m i n g s K e yw o r d s:c a n a lm e a s u r e m e n t;R T Kt e c h n o l o g y;a p p l i c a t i o na d v a n t a g e 应用R T K技术进行测量的原理及优势R T K(R e a lT i m eK i n e m a t i c)技术即实时动态载波相位差分技术,是实时处理两个测点载波相位观测量的差分方法,也泛指可以用来进行实时动态差分测量的设备,是G P S的一种应用方法.差分法要求将基准站上的接收机所观测到的卫星数据,通过无线电台发送给移动站,而后位于移动站的接收机不仅对卫星实时观测,还会对来自基准站发来的电台信号(或网络信号)进行实时处理,最后得出一个移动站的三维坐标,并且估算出精度.基准站又称固定站、参考站,就是固定在地面上为移动站提供参考基准的基站,如固定基站、云基站和移动基站都是固定站;移动站是进行作业的设备,如无人机和测绘器都是移动站.R T K技术的工作原理为基准站接收机收到的卫星信号通过无线通信网实时发给用户,用户接收机将接收到的卫星信号以及收到基准站的信号进行实时联合解算,从而求得基准站和流动站的空间位置关系.即两台接收机(一台基准站接收机,一台流动站接收机)都在观测卫星数据,同时,基准站通过其发射电台把所接收到的载波相位差分改正信号发射出去,流动站在接收卫星信号的同时也通过其接收电台接收基准站的电台信号.在这两信号的基础上,流动站上的固化软件就可以实现差分计算,从而精确地定出基准站与流动站的空间相对位置关系.R T K技术优势在于是支持标准的、精确的定位算法,如G P S、北斗和S B A S;支持多种定位模式,不管是单点还是定点、动态的还是静态的都能应用;由于支持多种标准格式、协议,所以在很多行业广泛使用.南方R TK技术要点 技术特点与优势R T K定位技术就是基于高精度载波相位观测值的实时动态差分定位技术,基准站通过数据通信链将其所获得的载波相位观测值及测站坐标信息一起实时播发给在其周围工作的动态用户.流动站数据处理模块使用动态差分定位的方式确定出流动站相对应基准站的位置,然后根据基准站坐标求得自己的位置.数据处理和数据传输是R T K的关键技术,数据处理技术的合理性、有效性以及数据传输技术的可靠性、抗干扰性是检验R T K设备的重要指标.南方启航R T K技术,不需要建立新的基准站,而是制造厂家直接租用中国三大运营商(中国电信、中国移动、中国联通)的移动基站,作为自己的基准站接收信号,整个R T K系统设置好就可以由一人操作,大大提高测量工作准备效率.其技术优势表现在:厘米级高精度位置服务,开机秒固定;个超高密度站点,全国覆盖;全星座全频点,支持北斗三号;五星十六频,收星;提供C G C S 坐标;一键 登录秒固定.极致 轻便,仅重 g,高集成层叠式设计,镁合金材质机身,体积小、重量轻,更适合野外作业.内置I MU惯性测量传感器,能根据对中杆倾斜方向和角度自动校正坐标,无需对中,点到即测.不受磁场干扰.R O S系统加载北斗高精度S O C芯片算法优化数据抗差算法,在复杂环境下定位更稳定可靠.超级续航组合充电h,工作整天,k m电台接收,智能锁定.续航时间,提升;蓝牙连接速度,提升;信号跟踪捕获速度,提升 ,能满足更高强度作业需求.坐标转换参数求解是技术关键在遇到施工坐标和R T K测量坐标不一致的情况下,就离不开求解转换参数这一步骤.使用南方R T K的测量求转换参数的步骤如下:需要获取已知点的经纬度坐标,点击“测量”菜单,选择菜单下的“点测量”,将移动站对中杆置于第一个控制点上,保持气泡居中,注意采集坐标时,仪器必须为固定解.点击“平滑”,这里默认平滑次,平滑采集的时候对中杆的气泡要始终居中,点击“确定”,进行平滑采集.平滑完成后,弹出“保存测量点”对话框,输入实际点名,然后天线量取方式选择“杆高”,天线量取高度输入对中杆的实际高度,点击“确定”.重复上述步骤,平滑采集第二个已知点坐标,然后输入点名和天线量取高度,点击“确定”.采集完已知点的经纬度坐标后,现在要输入已知点的平面坐标,即施工坐标.点击“输入”菜单,点击菜单下的“坐标管理库”.此时已采集的坐标已经保存在库中,点击“添加”.输入第一个已知点的平面坐标点名、北坐标、东坐标、高程.输入类型选择x y h,输入完毕后,点击“确定”.重复上述步骤,添加第二个已知点的平面坐标.添加完之后点击“确定”.此时,已经将已知坐标和经纬度坐标添加完毕.点击左上角“”符号,返回到主菜单界面.下一步计算转换参数,点击主界面下的“输入”菜单,选择菜单下的“求转换参数”.点击右上角的“匹配”.软件会自动将采集的两个点和输入的两个点匹配好.点击“计算”,软件会自动计算出参数并弹出结果.一般情况下计算出的参数中,“比例尺”应介于 之间,如果超出这个范围,则说明坐标误差过大,应检查刚才输入的已知坐标是否正确.修改后,重新计算.计算出的比例尺符合要求,点击“确定”.点击“应用”,会弹出对话框,直接点击“确定”,此时计算出的参数已经应用到当前工程了.最后在第三个已知点上复合一下坐标,核对无误后即可进行施工测量作业了.在开始测量前,求解转换参数非常重要,必须保证正确求取,一般要求在作业区的控制点个数不得少于个,以实时把握参数的精度,测量过程中也适时进行复测确认.渠道测量控制点的布设测量控制点是在进行渠道测量放线作业之前,在施工区域范围内布设一系列的控制点(包括平面和高程控制点),为以后测量放线和测量校核服务.以洛惠渠中干渠某渠段施工测量布点为例,根据渠道衬砌段的上下游生产桥,取上下游桥中为渠道中轴线,在中干渠左侧斗渠岸旁每隔 m布设一个控制点,方便以后检核和施工放样.对于有交叉建筑物,如架空供水管道、地下涵管等特征位置,在渠道测量过程中按需要增加控制点.根据设计交底给出的基准点坐标和高程,先用全站仪和水准仪进行复核测量,并对布设的控制点进行施测和精度评估.控制点布测完毕后,即可对R T K进行系统设置,整个系统设置好即可由一人操作测量.R T K渠道断面测量根据设计选定的渠道线路进行渠道断面测量.流动站作业测量需一整天,每天开始测量前,精确校点十分必要,最好使用三角架或者对中杆,保证测量的准确性.渠道断面测量又分为纵断面测量和横断面测量.渠道纵断面高程测量是测量出渠道中轴线上各里程桩的地面高程,以便进行渠道纵向坡度的设计.一般沿渠道中心线从渠首或分水闸的中心为起点,无论直线或曲线,均用小木桩标定里程桩.里程桩的间距一般为 m或 m,从上游向下游累积编号.这些相等间隔设置的木桩称为整桩.在实际测量工作中,遇到特殊地形、地物等情况应设加桩.渠道纵断面图根据中线里程桩及加桩的里程及高程进行绘制.绘制成的渠道纵断面图反映了渠道中心线地面的高低起伏变化,表示出渠底设计坡度杨 凌 职 业 技 术 学 院 学 报第 卷的大小及中线位置的填挖尺寸.横断面测量主要是测量出垂直于渠道中线方向的横断地面线上主要点的高程.R T K横断面测量时,每隔 m设个渠底中桩,测量个横断面.在渠底中桩左、右两侧各测量几个特征点,如左上边桩(Z S)、左中桩(Z Z)、左下边桩(Z X)、右上边 桩(Y S)、右中桩(Y Z)、右下边桩(Z X),手簿记录时以代码区分,便于内业使用.由于中桩、边桩测出的都是三维坐标,数据整理后即可准确的绘制出各横断面图.根据绘制出的各横断面图和设计横断面图比较,可以计算出各渠段的挖填土方量.R T K渠道断面测量可一人操作,作业效率高,以前的水准仪或者全站仪测量渠道断面,架设仪器,整平对中,不能通视时还要不停的搬站,需要配备的人力多,误差大,费工费时.而R T K测量不存在累计误差,测量精度高,速度快、作业灵活方便.渠道放线测量 放直线打开R T K手簿相关界面选定“线放样”功能,手动 输 入 直 线A B段 起 点A(,h起)和 末 点B(,y末,h末)两点的坐标,系统会自动解算出R T K流动站当前位置到已知的设置直线A B(渠道中线)的垂直距离x值.当R T K流动站位于渠道中线上之后,会显示当前位置:x值为,y值表示当前位置到线路起点的里程,h值表示当前位置点的高程,据此可放样各直线段桩位.当人沿着从起点A到末点B的方向移动时,x值显示为负值,表明当前点在直线的左边,因此需要向右移动,靠近直线方向;当人沿着从起点A到末点B的方向移动时,x值显示为正值,表明当前点在直线的右边,因此需要向左移动,靠近直线方向,直至移到该直线上(x值为),放线点的位置即被确定,依次打上写好里程桩号的木桩,此放线点即告完成.点放样大致可分两种方法:()将事先编制好放样坐标数据文件导入到手簿中点击“点放样”功能点击“放样点库”选择待“放样点名”,仪器马上会显示出R TK流动站当前位置和目标位置的坐标差值(x、y、h),并提示方向按提示方向寻找目标点即将达到目标点处时,屏幕就会出现一个小圆圈(指示放样点和目标点的接近程度)精确移动流动站,使得x和y满足放样精度要求时,钉木桩精确投测小钉.将仪器立于桩顶上,仪器显示的h表示当前高度和目标高度的高差,将该高差用记号笔标注于木桩侧面,即为该点填挖高度.按同样方法放样其他各待定点.()事先编制好放样的坐标数据文件(见表),不需要导入到手簿中.打开R T K手簿中的测量,状态显示为固定解,选定“点放样”功能,仪器马上会自动计算出R T K表 年洛惠渠中干渠某段砌石衬砌施工测量放样数据断面控制参数土方开挖下口距离中线 m上口距离中线 m砌石表面弧顶距离中线 m上口距离中线 m备注根据设计图纸计算放线特征值渠道桩号渠底下口高程土渠上口高程渠底中高程砌石上口顶高程 生产桥中 旧砌石末端,新砌石起点 每隔 m放线打木桩 渠道比降/流动站当前位置(x,y,h),x值表示距中线的距离,正值表示在中线右侧,负值表示在中线左侧;y值表示距起点的距离,即里程,h值表示当前点的高程.移动流动站,当仪器显示当前位置和目标位置的坐标值一致或精度满足要求时,即可钉木桩,按同样方法放样其他各待定点.数据输出单击“工程”“文件输出”“文件格式转换输出”“数据格式”下拉框中选择所要的格式单击“源文件”就是所要转换的原文件点击“目标文件”,弹出一个对话框,在保存文件栏中输入所要保存的文件名点击“确定”.这时文件已转换为所需要的格式,同时显示文件保存的路径.把测量数据存储 到 电 脑 中,同 时 可 利 用 南 方 测 绘 成 图 软 件C A S S绘制出渠道纵横平面图.(下转第 页)第期 杨娟革:南方R T K技术在渠道测量中的应用分析以增加翼型的升力,改善翼型的综合性能,所以数值模拟的方法为翼型的气动性能优化提供了理论支持.图NA C A 不同襟翼时翼型压力分布图参考文献:宋海辉低风速风电机组风轮气动优化设计及优化控制研究D北京:华北电力大学博士学位论文,邵华梅基于C F D和遗传算法的垂直轴风机翼型优化研究D南昌:东华理工大学硕士学位论文,吴志学水平轴风电机组叶片翼型气动性能优化研究D北京:华北电力大学硕士学位论文,叶 涛,刘 猛不同对称翼型H型风力机气动性能数值模拟研究J武汉理工大学学报,():马林静,陈 江,杜 刚,等风力机翼型气动特性数值模拟J太阳能学报,():(上接第页)结语通过R T K技术的实际应用,其技术优势主要有:()能够提高测量效率,速度快、差错少;提升测量强度,降低劳动强度,可一人操作,节省外测费用;()R T K平面精度以及高程精度都能够达到厘米,数据安全可靠,不存在误差累积;()R T K降低了作业条件要求,不受通视条件限制,作业更为方便;()R T K适应各种外业,内置专业软件可自动实现多种测绘功能,减少人工绘制.其不足之处主要为:()该技术的应用会受到网络信号的影响,当网络信号不能对测量范围进行覆盖时,就会影响测量结果(如地下隧洞、高山峡谷及密集森林等);()测量的数据还会受到空间环境的影响(如电离层的干扰性、共用的卫星数等);()数据链的传输干扰、测量作业半径的大 小 也 会 对 测 量 的 结 果 造 成 一 定 影 响.虽 然R T K技术还有一些不足,但其优点远远大于缺点,有些优点是常规测量方法无法比拟的,因而R T K技术在现代化测量中的应用越来越普及、越来越广泛.参考文献:王树锋 G P SR T K技术如何应用J科技信息,():李海文,李兴国,王家帮 G P SR T K技术在输水管线测量中的应用J水科学与工程技术,():冷常生 G P SR T K技术在地籍测量中的应用J黑龙江科技信息,():岳增田浅析G P S技术在公路勘测中的应用J全球定位系统,():第期曹利刚:数值模拟的翼型气动性能优化研究