关于RTK道路放样中盲区问题的探讨.doc

关于RTK道路放样中盲区问题的探讨摘 要：通过对RTK道路放样中出现的问题的分析，对RTK的两种放 样模式进行了进一步的研究，找出了道路放样盲区的分布范围，提出了解决方案关键词：道路放样；桩号；偏移量；网格；模式；原理；盲区1. 问题的提出很多水利工程项目不仅需要放样设计中心线（本文中所讨论的中心线 都是指转折角半径为0的曲线，且中心线认为都是有方向的），还需要放 样拆迁边线在进行设计工作时，一般把中心线应用AUTOCAD中的OFFSET （即偏移）命令偏移一定的距离作为拆迁边线，设计图纸上只标注中心线 IP点的坐标、中心线上的一些特征桩号及拆迁边线与中心线间的偏移距离, 一般不再单独标注拆迁线的特征点坐标和桩号现阶段外业测量普遍采用GPSRTK技术进行线路放样，根据设计中心 线的桩号及偏移量来放样设计中心线与拆迁边线由于 AUTOCAD 软件中的 OFFSET 原理和 RTK （Real Time Kinematic）手 簿使用的TSC （Trimble Survey Controller）软件中的偏移原理存在不一致的 地方，导致在特征点一定范围的区域内无法准确放样出设计点位，这个区 域就是RTK道路放样（河道中心线、公路中心线等设计线路的放样在RTK 测量中统称为道路放样）中的盲区。

2. RTK的定位原理RTK定位采用的是空间后方交会原理将一台GPS接收机安装在已知 点上（即基准站）对符合要求的GPS卫星进行连续观测，将采集的载波相 位观测量和基准站的一些信息（如基站坐标天线高等）调制到基准站电台 的载波上，再通过基准站电台发射出去；流动站在对符合要求的GPS卫星 进行观测并采集载波相位观测量的同时，也通过流动站电台接收由基准站 电台发射的信号，经调解得到基准站的载波相位观测量；流动站利用OTF （运动中求解整周模糊度）等技术由基准站和流动站的载波相位观测量来 求解整周模糊度（即完成初始化工作），最后求出流动站的位置3. Trimble RTK的道路放样模式RTK道路放样的流程为：在CAD中设计中线；在TGO软件中利用“ROADLINK”模块设计道路，键入道路的要素；把道路导入流动站手簿中； 设立基准站，选择手簿TSC软件中的道路放样功能进行放样RTK共有3种道路放样模式：网格模式；桩号偏移量模式；方位角和 距离模式1） 网格模式，需要用户输入待放样点的桩号及其偏移量，然后用 户根据手簿界面显示的距离和方向移动流动站到指定点位2） 桩号偏移量模式，手簿界面上实时显示流动站所在点位的桩号 和偏移量，不断移动流动站到待放样点位。

3） 方位角和距离模式，需要用户输入待放样点的桩号及其偏移量， 然后用户根据手簿界面显示的方位角和距离移动流动站到指定点位方位角和距离模式在实际生产作业中使用比较少，其内部原理和网格 模式是一样的，只是屏幕上显示的方式不同，故下文只对网格模式和桩号 偏移量模式进行探讨4. 数据分析表1为某工程项目外业测量的部分数据对照表：1线的长度一般都会发生改变，中线一侧的偏移曲线长度变长，另一侧 的偏移曲线长度则会变短为了与中线的桩号产生一一对应的关系，所以 偏移后的曲线不再单独另设桩号，而是利用偏移线上某点位对应中线的桩 号及偏移线到中线的距离（即偏移量）来描述该点位从表1中可以看出，同一个坐标点位，在RTK的两种放样模式和CAD 中有些点却具有不同的桩号和偏移量，由此可知，RTK利用桩号偏移量模 式放样的计算偏移量的原理、利用网格模式放样的计算偏移量的原理和 CAD的偏移原理不一致1、2、3号点位无法利用网格模式直接放样得到， 它们即位于RTK道路放样的盲区内4、5号点在CAD和Trimble两种放样 模式中的对应桩号和偏移量完全…致，它们的偏移量即为该点到中线的垂 直距离，由此可知，在这两个点位上利用坐标计算桩号偏移量和利用桩号 偏移量计算坐标的过程是可逆的，并且是一对一的关系。

把表1中的坐标 点展绘到图1中，1、2、3、4号点到中线折点B的距离都为39.1m,即它 们位于以折点B为中心，半径为39.1m的圆弧上5. Trimble RTK道路放样原理的探讨（1） TSC桩号偏移量模式放样原理的分析由图1的点位几何关系及表1中的比较研究可以得出TSC桩号偏移量 模式的放样原理：首先流动站实时解算得出所处位置P点的坐标；然后寻 找P点到中线的最短距离D,即界面显示的该点位的偏移量；再计算中线 上与P点距离最短的点Z的桩号S,即界面上显示的该点位的桩号表2 右上角图形中的abc和ABBC分别为用桩号偏 移量模式放样得到的左、右两侧偏移量为D的曲线表2设计中线在各个软件中偏移后的图形（2） TSC网格模式放样原理的分析表2左下角的图形所示，用网格模式放样中心线ABC且右侧偏移量为 D,可以得到线段AB、线段BC（不包括端点 B）,线段 BB （不包括端点 B）、 B B 无法用道路放样功能直接获得用网格模 式放样中心线ABC且左侧偏移量为D,可以得到线段ae和de（不包括端点 d）o由上面的比较研究可以得出TSC网格模式的放样原理：首先按照手簿 中导入的道路特征坐标计算待放样中线桩号为S的Z点坐标XZ, YZ；根据 Z点坐标计算偏移量为D的P点坐标：当偏移量为正时（即待放样点在道路前进方向的左侧）XP?XZ?D*cos（??270?）YP?YZ?D*sin（??270）?（?为Z点所段的方位角，折点处采用桩号小的一侧线段的方位角）当偏移量为负时（即待放样点在道路前进方向的右侧）XP?XZ?D*cos（??90?）YP?YZ?D*sin（??90）； ?3流动站根据实时解算的坐标值与TSC软件计算的坐标值XP、YP进行 比较，屏幕实时显示流动站到待放样点的方向及在各个方向上前进的距离；移动流动站到 达准确的位置。

3）关于RoadLink模块中道路元素计算功能的分析RoadLink模块是Trimble公司生产的内业道路编辑软件，TSC软件是Trimble公司生产的外业测量软件（道路放样功能是其一部分），两者的道 路计算原理应该是一致的同一个坐标点在RoadLink模块的道路计算功能 中计算的桩号偏移量和TSC软件用桩号偏移量模式放样到达实际点位屏幕 显示的桩号偏移量应该-•样，经过测量实践发现两者确实是一致的同一 个桩号偏移量在RoadLink模块的道路计算功能中计算的坐标和TSC软件用 网格模式放样测量的坐标应该一样，但实际上两软件之间在转折点处的计 算原理还是存在不一致的地方，给实际的使用带来了一定的隐患对表2 中使用RoadLink计算的坐标绘制的图形和RTK用网格模式放样的图形进行 比较，两种方法得到的图形形状基本相同，只是端点处存在差别：网格模 式放样得到的图形中包含e点,而RoadLink计算的坐标图形中不包含e点； 网格模式放样B点左偏移量D得到的点位是e点，而RoadLink计算的B 点左偏移量D得到的点位是b点；网格模式放样B点右偏移量D得到的点 位是B点，而RoadLink计算的B点右偏移量D得到的点位是B 点。

6. 盲区范围的确定及解决方案由表2中的图形可以看出，当转折角大于180度时，向左偏移后的曲 线比原中心线长，中心线左面特征点附近会出现盲区；当转折角小于180 度时，向右偏移后的曲线比原中心线长，中心线右面特征点附近会出现盲 区表2各图中射线BB、BB（不包括该射线）之间的区 域就是盲区,BB、BB 是分别垂直于相邻线段AB、BC的 射线，该区域内无法用RTK道路放样直接得到设计边线，采用网格模式时 无法放样出该区域内的点位，采用桩号偏移量模式时该面状区域具有同一 个桩号，且区域内以中心线转折点为圆心、半径为D的圆弧上的点具有相 同的偏移量Do建议解决方案：B B ,在手簿中只有道路中线的情况时, 若要放样出表2图形中的盲区内的线段BB 、则首先得放样出偏移量为D的B点利用道路的桩号 偏移量模式放样出道路左侧的b点，和中线上的B点；然后在TSC软件中 计算出bB的方位角，并计算出b点和B点之间的距离M；用坐标几何计 算的点计算功能中的从一点的方向距离法计算出B点的 坐标；放样折点B放样出线段AB上的任意 一点，两点确定一条直线，位于盲区的曲线BB 上 的点就可以利用放样直线的方法获得；同理可以获得B B 上的点。

参考文献】[1]徐绍铃，王泽民等编著.《GPS测量原理及应用》.武汉测绘科技大 学出版社。