GPS卫星定位测量是利用GPS系统解决大地测量的一项空间技术。GPS具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能,而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此,GPS技术在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了广泛的应用[1,2]。
2. RTK技术在道路测量中的应用及优缺点
RTK技术在绘制大比例地形图、控制测量、线路勘测、道路的中线测设、公路纵、横断面放样、施工测量等中均有应用。随着动态GPS 测量技术的不断发展、完善,将更加充分的显示出这一技术的高精度和高效益,它会为公路工程建设的发展和进步发挥更大的作用。
实际工作中的GPS测量可划分为方案设计、外业实施及内业数据处理三个阶段。为了体现GPS测量过程的优势,将GPS测量与传统测量进行了比较,结果见表1。
表1 比较结果
比较内容 GPS-RTK测量 传统测量
技术人员 8人 15人
工作进度 5~7(km/d) 2~3(km/d)
工作环境 白天和夜晚皆可,上方应无遮挡物 白天且可见度较好
作业模式
中桩放样和纵横断面测量同步完成,便于调度 中桩放样和纵横断面测量各自分步完成,不利于调度
作业精度 满足纵横断面设计精度要求 满足纵横断面设计精度要求 。
工程放线用gps使用方法,定点常用功能
S82简易操作步骤
RTK由两部分组成:基准站部分和移动站部分。其操作步骤是先主机模式调节,再启动基准站,后进行移动站操作,最后用USB电缆线将所采集的数据传输到微机上。
一.调节主机模式(详细见《S82产品手册》)
由于S82主机是可互换式,即主机即可以做基准站又可以做移动站。所以在进行工作之前应调节好主机相应的工作模式。
1)基准站电台发射模式
P+F长按,等六个灯都同时闪烁后再同时松开,再按F键选择本机的工作模式,当BT灯亮红灯按P键确认(如图1),数秒钟后等听到主机响3声后,再按F键等听到第二声响后放手,按F键绿灯在SAT,PWR上循环闪,当PWR亮按P键确认(如图2)。此时此主机设为基准站电台发射模式。
2)移动站.电台模式
P+F长按,等六个灯都同时闪烁后再同时松开,按F键选择本机的工作模式,当STA灯亮红灯按P键确认(如图3),数秒钟后等听到主机响3声后,再按F键等听到第二声响后放手,按F键绿灯在DL,SAT,PWR上循环闪,当DL亮按P键确认(如图4)。此时此主机设为移动站电台模式。
注意:当主机工作模式调节好后,如果您不再进行模式调节,始终保留调节好的工作模式。为了不每次都进行工作模式的调节,请您调好模式后贴上标签以示确认。
二.基准站部分
1)基准站安装(详细见《S82产品手册》)
1.在基准站架设点上安置脚架,安装上基座,再将基准站主机用连接器安置于基座之上,对中整平(如架在未知点上,则大致整平即可)。
注意:基准站架设点可以架在已知点或未知点上,这两种架法都可以使用,但在求校正参数时操做步骤有所差异。
2. 安置发射天线和电台,将发射天线用撑高杆撑高后安置在另一脚架上,将电台挂在脚架的一侧,将发射天线电缆接在电台上,再用电源电缆将主机、电台和蓄电池接好,注意电源的正负极正确(红正黑负)。
注意:主机和电台上的接口都是唯一的,在接线时必须红点对红点,拔出连线接头时一定要捏紧线头部位,不可直接握住连线强行拨出。
2)基站主机操作
1.打开主机
轻按主机电源键打开主机,主机开始自动初始化和搜索卫星,当卫星数和卫星质量达到要求后(大约1分钟),主机上的STA指示灯开始1秒钟闪1次,表明基准站开始正常工作。
2.打开电台
在打开主机后,就可以打开电台。轻按电台上的“ON/OFF”按钮打开电台,当主机上的STA指示灯开始1秒钟闪1次时,同时电台上的TX指示灯会开始每秒钟闪1次。这时,整个基准站部分开始正常工作。
电台上的CHANNEL按扭用来改变电台通道数,电台有8个通道可供任意选择。电台后面有个扳手,是高低功率转换的,高功率为H,低功率为L。
注意:为了让主机能搜索到多数量卫星和高质量卫星,基准站一般应选在周围视野开阔,避免在截止高度角15度以内有大型建筑物;避免附近有干扰源,如高压线、变压器和发射塔等;不要有大面积水域;为了让基准站差分信号能传播的更远,基准站一般应选在地势较高的位置。
三.移动站部分
1)移动站安装(详见《S82产品手册》)
将移动站主机接在碳纤对中杆上,并将接收天线接在主机底部螺旋接口上,同时将手簿使用托架夹在对中杆的适合位置。
2)主机与手簿操作
1.打开主机
轻按电源键打开主机,主机开始自动初始化和搜索卫星,当达到一定的条件后,主机上的DL指示灯开始1秒钟闪1次(必须在基准站正常发射差分信号的前提下),表明已经收到基准站差分信号。
2.打开手簿(手簿的有关操作详见《PSION手簿产品手册》)
按住
3)工程之星软件操作(详见工程之星2.0用户手册)
1.启动工程之星软件
用光笔双击手簿桌面上“工程之星”,即可启动。
注意:工程之星快捷方式一般在手簿的桌面上,如手簿长时间没电或冷启动后则桌面上的快捷方式消失,这时必须在Flashdisk中启动原文件(路径:我的设备→Flashdisk→SETUP→ERTKPro2.0.exe)。
2.启动软件后,软件一般会自动通过蓝牙和主机连通。如果没连通则首先需要进行设置蓝牙(设置→连接仪器→选中“输入端口:7”→点击“连接”)。(此操作的前提是对手簿蓝牙进行匹配设置,手簿蓝牙详见后边的《附件1》)
3.软件在和主机连通后,软件首先会让移动站主机自动去搜索基准站发射时使用的通道。如果自动搜频成功,则软件主界面左上角会有差分信号在闪动,并在左上角有个电台通道数字显示,要与基站大电台上显示一致。如果自动搜频不成功,则需要进行电台设置(设置→电台设置→在“切换通道号”后选择与基准站电台相同的通道数→点击“切换”)。
4.在确保蓝牙连通和收到差分信号后,开始新建工程(工程→新建工程),选择向导,依次按要求填写或选取如下工程信息:工程名称、椭球系名称、投影参数设置、四参数设置(未启用可以不填写)、七参数设置(未启用可以不填写)和高程拟合参数设置(未启用可以不填写),最后确定,工程新建完毕。(详见《工程之星2.0用户手册》)
5.进行校正。校正有两种方法。
方法一:利用求转换参数求四参数(设置→求转换参数)(详见《工程之星2.0用户手册》)。
在校正之前,首先必须采集控制点坐标,一般大于2个以上控制点(采集数据的方法见后边叙述的数据采集部分),采集完成后在求转换参数界面中点击“增加”,根据提示依次增加控制点的已知坐标,然后点OK,继续增加原始坐标,选择第一项“从坐标管理库选点”,然后点左下角的:“导入”,选择当前工程名下的DATA文件夹里的后缀为“.RTK”的文件,选择对应点,然后确定,OK。同样的方法增加其他控制点,当所有的控制点都输入以后察看确定无误后,单击“保存”,选择参数文件的保存路径并输入文件名,建议将参数文件保存在当前工程下文件名result文件夹里面,保存的文件名称最好以当天的日期命名。完成之后单击“确定”。然后单击“保存成功”小界面右上角的“OK”,四参数已经计算并保存完毕。最后,点击“应用”,完成求转换参数操作,四参数会自动启用。
说明:在求转换参数界面中,如果用3个以上的点,则在点坐标的后方出现水平精度和高程精度参数,此2项参数如果在要求的范围之内则可放心测量。如果用2点校正,则在求完四参数后,一定要查看一下四参数中的比例因子K,一般K的范围保证在0.9999~1.0000之间。这样才能确保采集精度。查看四参数:设置→测量参数→四参数。
在测区选择控制点时,控制点最好能覆盖测区,避免用近距离的已知点控制已知点以外的测区。控制点选择的好坏直接影响到测量精度。
方法二:校正向导(工具→校正向导),这时又分为两种模式。
注意:此方法只能进行单点校正,一般是在有四参数或七参数的情况下才通过此方法进行校正。也就是说,在同一个测区,第一次测量时已经求出了四参数,下次继续在这个测区测量时,必须先套用(在新建工程时选择“套用”)第一次求出的四参数,再做一次单点校正。此方法还可适用于自定义坐标的情况下。
A. 基准站架在已知点上
选择“基准站架设在已知点”,点击“下一步”,输入基准站架设点的已知坐标及天线高,并且选择天线高形式,输入完后即可点击“校正”。系统会提示你是否校正,并且显示相关帮助信息,检查无误后“确定”校正完毕。
说明:此处天线高为基准站主机天线高,形式一般为斜高(主机头橡皮圈到已知点之间的距离),只能通过卷尺来测量。
B.基准站架在未知点上
选择“基准站架设在未知点”,再点击“下一步”。输入当前移动站的已知坐标、天线高和天线高的量取方式,再将移动站对中立于已知点上后点击“校正”,系统会提示是否校正,“确定”即可。
说明:此处天线高为移动站主机天线高,形式一般为杆高,为一固定值2.0。
注意:如果软件界面上的当前状态不是“固定解”时,会弹出提示,这时应该选择“否”来终止校正,等精度状态达到“固定解”时重复上面的过程重新进行校正。
6.校正完毕后,就可以进行采集数据或放样。
A.采集数据(详见《工程之星2.0用户手册》)
将对中杆对立在需测的点上,当软件界面的状态达到“固定解”时,利用快捷键"A"开始保存数据。此时需要输入点名和天线高。按B键两次为查看本工程所采集的所有测量点坐标。
注意:在选“杆高”时天线高为2.0米。
B.点放样(详见《工程之星2.0用户手册》)
说明:其他功能详见《工程之星2.0用户手册》。
三.数据传输
在野外采集的数据都自动保存在手簿的“我的设备→Flashdisk→Jobs”中。我们需要的测量成果文件是以dat为后缀的文件,此文件自动存储在我们新建工程名文件下的DATA文件中。
再将手簿中存储的数据传出到微机上前,需要在工程之星软件上转换数据格式,把文件中多余信息过滤掉,方法为将“工程之星”软件打开,选择“工程”菜单下的“文件输出”,选择文件格式(“Pn”为点名,“Pc”为属性),然后选择“源文件”,即要转换的文件(只能转换当前工程下的文件),再点击“目标文件”,输入一个文件保存,这个文件名不能与源文件同名,最后点转换,在提示转换成功后,退出工程之星。
在电脑上安装手簿与电脑的连通软件Microsoft Activesync(在配带光盘中有此软件,或可以在网上搜索下载)。将手簿通过USB电缆接到主机后,Microsoft Activesync自动启用,点击此软件上的“浏览”按钮即可进入手簿文件中。将转换后保存的数据复制到电脑中,用记事本即可打开。
附件一:手簿蓝牙的设置
手簿与主机的连接可以通过蓝牙或电缆,当用蓝牙与主机连通时需要对手簿上的蓝牙进行匹配设置。
打开需要连接的主机,然后对手簿进行如下设置:
1.“开始”→“设置”→“控制面板”,在控制面板窗口中双击“电源”。
2. 在电源属性窗口中选择“设备”,选择“启用蓝牙无线(B)”,点击“OK”关闭窗口。
3.“开始”→“设置”→“控制面板”,在控制面板窗口中双击“Bluetooth设备属性”,弹出“蓝牙管理器”对话框。
4. 点击“搜索”,弹出“搜索….”窗口。如果在附近(小于12m的范围内)有上述主机,在“蓝牙管理器”对话框将显示搜索结果。
注:整个搜索过程可能持续10秒钟左右,请耐心等待。
5. 选择“T068…”数据项,点击“服务组”按钮,弹出“服务组”对话框,对话框里显示“PRINTER”和“ASYNC”两个数据项,此时所有数据项的端口号皆为空。
6. 双击“ASYNC”数据项,弹出四个选项:活动,发送,加密和认证。选择“活动”,此时“ASYNC”数据项中的端口变为“COM7:”,点击“OK”关闭所有窗口。
注:端口号服从正态分布,其可能取值:1,2,3…6,7,8,…,但“COM7”出现的概率(接近1)要远大于其它端口号。
附件2:主机注册
当手簿中提示注册码过期时需要向我们索取注册码并注册仪器。
步骤:首先把主机开机与手簿连接上(用蓝牙或电缆线皆可),然后在工程之星软件的菜单栏选择“关于”下面的“软件注册”,输入16为注册码,点“确定”就可以了。需要说明的是,注册成功后需要对主机进行重启。
作业过程:
1、设置基站。将基准站安置到一个高处,整平对中,设置该点坐标(用直接测量出的WGS84坐标就可以),启动基准站。
2、设置流动站。设置流动站状态为移动站,然后设置流动站电台频率(与基站相同),启动流动站。
3、求解转换参数。在各个已知点处进行数据采集,然后进行转换参数求解。
4、将管线点位坐标输入流动站,选择放样模式,进行坐标点放样,就可以放样出来管线中线位置。