rtk技术在道路定测中应用的研究

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1、RTK技术在道路定测中应用的研究姚连璧　朱照宏10RTK技术在道路定测中应用的研究姚连璧　朱照宏10　　RTK是GPS应用中的最新技术，它是实时载波相位测量的简称。RTK技术要求有一参考站，参考站放在坐标与高程已知的点位上，它包括GPS接收机及数据链发射电台，参考站不断接收卫星信号并把信号通过电台传输给它周围的用户，即移动站。一个参考站可服务于多个移动站，移动站由GPS接收机、数据链接收电台、手持计算机(它与一般的便携式计算机不同，必要的应用程序固化在计算机中)等组成，电台负责接收由参考站发出的信号，该信息与移

2、动站接收到的卫星信息进行相位差分解计算，即可获得移动站的准确坐标并显示在手持计算机的屏幕上。RTK技术在近几年逐步走向成熟并不断有新产品问世。利用RTK技术进行测量有如下优点：①具有GPS测量所共有的特点，如全球适用，不受气候、时间影响，不需通视。②可实时获得具有厘米级精度的点位坐标。以往都是通过后处理来获得厘米级的点位坐标，实时处理大大提高了作业的效率，并且保证了数据的质量，同时扩大了GPS应用的领域，比如施工放样等。③可在运动过程中连续高精度采样。　　由于RTK技术只能把测得的坐标显示在屏幕上，它不能如常规

3、仪器(经纬仪、钢尺等)标定方向、测量距离，虽然可以把一些整桩、关系加桩预先算出其坐标，然后按坐标去放样，但中线测量和单纯的点位放样不同，因为在中线测量过程中还会遇到许多地形、地物等加桩，需根据现场确定出位于中线上的特征点并定出其里程。要解决这个问题可根据设计数据把线路显示在手持计算机上，在屏幕上注明整桩及曲线主点的桩位，对于临时地形、地物加桩由于整个线路中线已显示在屏幕上，通过与接收机的点位坐标的比较便可找到位于中线上的地形或地物加桩，其里程可按一定的算法算出。因此首先需要根据设计数据连续计算线路上各点在线路坐

4、标系中的坐标。其次，GPS测量的结果是属于WGS-84坐标系的，要进行放样就需要把该结果转化到线路坐标系才能实时进行比较。另外，对于中线测量获得的结果需要进一步进行处理以获得中桩的高程。1　线路坐标系中中线点位坐标计算1.1　坐标计算的数学模型　　目前的道路设计中主要使用直线、圆曲线、缓和曲线三种线型，其中直线的曲率K=0，圆曲线的曲率K=1/R(R为设计半径)，缓和曲线设计时遵循RL=A2(A2为常数)的原则，距起点L处的曲率K=1/R=L/A2，即与线路的长度成比例发生变化。因此整个线路上各点的曲率随里程变

5、化的函数可根据设计数据获得，即K=f(S)。若将曲率沿线路作积分就得出线路上方位角的变化，即曲线切线的方位角随弧长的变化　　(1)　　由直线、圆曲线、缓和曲线的曲率特性可知，直线的方位角不变，dα=0，圆曲线的方位角线性变化，dα=L/R，缓和曲线上各点切线方位角按照二次抛物线变化，，若曲线起点A在线路坐标系中的坐标为XA、YA，过A点切线的方位角为αA，则曲线上任一点的坐标可通过方位角沿线路的积分获得，即10　　(2)　　对于直线段有　　(3)　　对于圆曲线有　　(4)　　对于缓和曲线则必须采用积分式，借助于

6、数值解法求得。1.2　实用公式与计算步骤　　前面给出了各种线型在起点坐标及过该点切线方位角已知时点位坐标的计算公式，通过曲率的积分来获得方位角，对方位角积分获得坐标增量。因此，若要按里程的顺序进行坐标的连续计算，首先应根据设计数据确定出各种线型衔接点处的里程及曲率，例如某段起点里程SA，曲率KA，终点里程SB，曲率KB，则该段内任一点SI处曲率的计算公式为　　(5)方位角10　　直线段按式(3)计算，圆曲线按式(4)计算，缓和曲线采用辛普生公式来计算相邻点的坐标差，若相邻点弧长小于100m，则该公式具有足够的精

7、度。　　(8)　　根据上述公式即可算出每一个点的坐标及切线方向的方位角。实际计算时可选较小的间隔进行计算以准确地把中线绘制在屏幕上。在连续计算时线路有左偏、右偏之分，因此左偏曲率取负，右偏曲率取正，以保证积分后对方位角大小的影响的准确性。由上述可知其实际计算步骤为：　　(1)根据设计数据计算各段曲线衔接处的里程并给出其曲率值；　　(2)由给出路线起始点方位角αA计算αi；　　(3)计算坐标增量；　　(4)通过连续累加即可算出各点的线路坐标。　　该算法适用于各种线型及其相互组合，如S型、凸型及复合型，因其曲率在每

8、一组合段中都是线性变化的，其衔接处的曲率也很容易给出，因此都是适用的。2　坐标转换与高程计算10　　道路中线各点的坐标都是表示在线路坐标系中的，而GPS卫星采用的是WGS-84坐标系统，测量的结果也是属于该坐标系的，因此要把该结果实时转换到线路坐标系中才能使两者进行比较。另外，在平面位置满足要求以后还要其高程信息，而GPS测得的是大地高，还要将其转换为水准高才能绘制横断面图，下面分别讨