RTK技术在珠江三角洲水资源配置工程钻孔放样测量中的应用

  • 来源:珠江水运
  • 关键字:RTK技术,钻孔施工,放样测量
  • 发布时间:2019-09-08 22:48

  摘 要:随着中国国民经济的快速发展和科学技术的迅速发展,RTK技术在大多数测量任务中发挥着重要作用,并被大多数领域所采用。本文简要介绍了RT K技术的基本原理和发展方向。地质钻探和放样作业过程以珠江三角洲水资源配置项目的钻井和放样测量为例。介绍了使用该技术进行测量的过程,以测量数据为例进行分析,在水资源分配项目中获得RTK技术准确性的影响和优势。

  关键词:RTK技术 钻孔施工 放样测量 工程应用

  1.引言

  RTK目前广泛用于电力、高速公路和铁路的勘测、设计和施工。 高速公路建设前的地质调查和放样测量,地质钻探位置的放样是地质勘探的基础。 由于RTK是基于载波相位观测的实时差分测量的动态定位技术,因此可以在测量过程中实时获得三维坐标(平面坐标和高程),测量精度可达到厘米级,这使其成为道路钻探和放样测量应用的重要技术。

  2.RTK原理简介

  RTK代表实时动态,是一种使用基于载波的测距并提供比通过基于代码的定位更精确的数量级的范围(因此位置)的技术。RTK技术很复杂。基本概念是减少和消除基站和流动站对常见的错误。RTK用于需要更高精度的应用,例如厘米级定位,高达1 cm + 1 ppm精度。在非常基本的概念水平上,通过确定卫星和流动站之间的载波周期数,然后将该数乘以载波波长来计算范围。计算的范围仍然包括卫星时钟和星历表以及电离层和对流层延迟等来源的误差。为了消除这些误差并利用基于载波的测量的精度,RTK性能要求测量从基站传输到流动站。需要一个称为“模糊度解析”的复杂过程来确定整个周期的数量。尽管是一个复杂的过程,高精度GNSS接收器几乎可以立即解决模糊问题。有关模糊度的简要说明,请参阅本章前面的GNSS测量 - 代码和载波相位精度部分。有关模糊度解析的更多信息,请参阅本书后面的参考资料。使用包含模糊度分辨率和差分校正的算法确定其位置。与DGNSS一样,流动站可实现的位置精度尤其取决于其与基站的距离(称为“基线”)和差分校正的准确性。校正与基站的已知位置和基站卫星观测的质量一样准确。站点选择对于最小化干扰和多径等环境影响非常重要,基站和流动站接收器和天线的质量也是如此。RTK基于使用几个间隔很大的永久站。根据实施方式,定期将来自永久站的定位数据传送到中央处理站。根据RTK用户终端的要求,RTK用户终端将其大致位置发送到中心站,中心站计算校正信息或校正位置到RTK用户终端。这种方法的好处是整体减少了所需的RTK基站数量。根据实现,数据可以通过蜂窝无线电链路或其他无线介质传输。

  3.RTK技术在珠江三角洲水资源配置工程钻孔放样测量中应用

  3.1工程概况

  珠江三角洲水资源配置工程是指从珠江三角洲河网区西部的西江水系向东引水至珠江三角洲东部,主要供水目标是广州市南沙区、深圳市和东莞市的缺水地区,解决东部地区城市长远用水问题。工程受水区是广州市南沙区、深圳市、东莞市所辖范围,行政区总面积5228km2,其中广州市南沙区(南沙新区)803km2,深圳市1953km2,东莞市2472km2。

  输水工程由一条干线、二条分干线、三座泵站、一座新建水库和南沙支线组成。输水主干线全长约90.3km,起点为西江干流鲤鱼洲,经泵站加压后,以双线盾构隧洞,输水至南沙新区交水点新建的高新沙水库,线路长约41.0km;盾构隧洞以钢筋砼管片承受外压,内衬钢管承受内水压力。输水流量为80m3/s的采用2条外径6m盾构,内衬直径4.8m钢管;输水流量为60m3/s 的采用1条外径8.5m盾构,内衬直径6.4m钢管。穿山隧洞主要采用TBM掘进,部分采用钻爆法开挖,衬砌采用钢筋砼衬砌,内径6.4m~8.0m。

  3.2 RTK技术应用

  偏远地区的地形测量通常具有植被,限制了GPS的独家使用以完成调查。在许多情况下,GPS用于在使用全站仪继续调查之前建立控制。鉴于GPS参考站在附近(最多50公里)运行并发送RTK校正的距离限制,RTK GPS可用于建立控制点。要使用传统技术完成此类调查,RTK GPS将用于测量一系列控制点。然后将这些坐标传送到全站仪,并且新建立的控制点之一将用作全站仪设置位置,并且将向另一个新建立的控制点观察后视。在移至后续点以完成调查之前,将从第一站观察所有必要的细节点。如果在GPS控制建立之前进行全站仪测量,则需要额外的步骤。全站仪观测需要在办公室进行转换,以便与GPS控制点兼容。利用GPS和全站仪技术的组合,这项调查将通过在方便的位置设置设备并确定坐标来进行。 RTK GPS。然后观察到将要使用的第二个未知点,但尚未协调。在重新定位到第二点之前,将从当前位置观察所有必要的细节。在第二点设置时,坐标由设备的RTK GPS确定。然后,该第二坐标的可用性允许系统自动更新从第一次设置做出的所有观察。在回溯到第一个设置点之后,可以从所需坐标系中的第二个点观察所有细节。在实时动态(RTK)是挖沟和表面矿工革命性的技术,使输入开发自动控制机器对准和挖掘深度,与相关利益的综合制导系统现场管理,机器性能和挖掘的精度。差分GNSS技术优于控制机器校准和/或挖掘深度的许多其他解决方案,例如:激光系统,桩柱,弦线和其他基本方法。在简单的预设工作参数和操作员初始化之后,机器能够自行执行挖掘,因此操作员的任务可以简单地调查进度并检查安全问题而不会产生压力。

  对于传统的全站仪,开放导线容易出错,并且关闭导线回到同一点可能需要两倍的时间。遍历是复杂且耗時的,尤其是在困难的地形中。一旦对该区域进行了控制,边界测量可以通过遍历地块边界并观察边界标记继续进行。可以使用GPS参考站数据,设备可以在靠近的任何方便位置进行设置。在用系统确定RTK GPS位置并观察到另一个适当定位的点(已知或未知)的后视之后,可以对边界标记进行观察。然后可以将设备带到下一个方便的位置继续进行边界测量。

  越来越多公用事业的位置正以高精度协调,以更新空间数据库。调查的功能包括检修孔、盖子、消防栓、水、气和电的配电箱。这些功能通常位于建筑物和树木覆盖禁止独家使用GPS来协调这些功能的位置。全站仪提供了捕捉公用设施的绝佳工具,但是,通常控制点被交通和停放的车辆阻挡,因此渲染穿越必要。无论何时需要穿越,都需要进行仔细的侦察,这是非常耗时的。一旦遍历到车站位置,全站仪将用于协调公用设施功能。通过组合GPS和全站仪技术,无需进行任何侦察。在任何方便的位置设置,使用RTK GPS确定站点坐标,并测量附近的所有功能。如果从当前位置看不到控制点,则用于后视的点被系统占用并与RTK GPS协调。所有测量都会自动更新。

  为了使用组合的全站仪和GPS技术完成调查,使用了两个仪器设置。在每次设置RTK时,进行GPS定位,并观察一组左脸和右脸观察到后视。在站003处,PM 227用作后视,在站002处,点003用作后视。由于障碍物,从点002看不到PM 227。该系统的一个明显优势是缩短了侦察所需的时间。为了便于比较计算,使用相同的站用于遍历和组合的设备设置。联合系统调查所需的侦察时间是横向调查的一半,因为需要更少的设置和后视。如果能够找到一个能够完成地形测量的同时保持对控制点PM 227的可视性,则可以实现额外的时间节省。组合的全站仪和GPS设备一旦开启就自动开始采集卫星并计算精确位置上。在地形测量期间观察到两次额外的点,一次是在常规导线的调查期间,另一次是从全站仪和GPS组合中观察到的。 每个点在水平和垂直分量中提供小于15mm的坐标差异。 此额外检查确认使用组合的全站仪和GPS仪器正确确定方向。

  4.结束语

  RTK技术较常规测量有明显优势,不仅能达到较高的定位精度,而且可以使测量一步到位,真正实现无纸化作业,减少不必要的工作量,降低人员成本,极大地提高了工作效率,在测量工作中必将会得到广泛的应用。

  参考文献:

  [1]闫界华.浅谈RTK在测量中的广泛应用[J].山西建筑,2011(27):205-206.

  [2]詹长根.地籍测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2001.

  [3]李凤堂.手持GPS在钻孔放样中的应用[J].測绘与空间地理信息,2013(09):63-65.

  [4]张正禄.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社.

  周马魁

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