¿Una breve discusión sobre las perspectivas de aplicación de la tecnología GPS en la topografía de carreteras?
La aplicación de la tecnología GPS en la topografía de carreteras es una importante revolución tecnológica en la topografía de carreteras, y sus perspectivas de aplicación y desarrollo son muy amplias. En particular, la tecnología de posicionamiento cinemático en tiempo real (RTK) tiene un enorme potencial técnico en la topografía de carreteras. Este artículo presenta principalmente la aplicación de la tecnología RTK en GPS en la medición de carreteras y su enorme efecto de promoción en la medición de carreteras.
1. Estado actual del desarrollo de la tecnología GPS
El GPS (Sistema de Posicionamiento Global) es un sistema de navegación por satélite desarrollado conjuntamente por el Ejército, la Armada y la Fuerza Aérea de los EE. UU. Tiene características globales. -Función de posicionamiento y navegación meteorológica, continua y en tiempo real, que puede proporcionar coordenadas tridimensionales precisas, velocidad y tiempo para varios usuarios. La navegación de un solo punto y el posicionamiento geodésico relativo son dos aspectos de las aplicaciones de posicionamiento geodésico relativo. Método de aplicación de medición convencional.
El posicionamiento geodésico relativo utiliza observaciones de fase de portadora L1 y L2 para lograr una medición de alta precisión. El principio es utilizar el método de diferencia local de medición de fase de portadora: encuentre la primera diferencia entre las. El receptor y la época de observación del satélite. La segunda diferencia entre los dos cálculos se utiliza para calcular la longitud de la línea de base que se determinará; resolver la ambigüedad del número entero es la tecnología clave. Según el modelo de algoritmo, los principales modos de funcionamiento son estáticos y rápidos. estático y RTK se utilizan para mediciones de alta precisión, como observación de deformación de la corteza terrestre, estudios geodésicos nacionales y observación de deformación de presas, se utilizan ampliamente en estudios de ingeniería general debido a su alta eficiencia y precisión a nivel de centímetros. La medición RTK es rápida, en tiempo real y con una precisión de centímetros, ampliamente utilizada en la recopilación de datos (como mediciones detalladas) y el replanteo de ingeniería. Representa la corriente principal de las aplicaciones de posicionamiento geodésico relativo GPS. El equipo receptor geodésico GPS es la condición básica para lograr el posicionamiento geodésico. La máquina se divide en frecuencia única y frecuencia dual. La frecuencia dual puede utilizar la observación L2 para corregir el efecto de refracción ionosférica. Es más adecuada para mediciones de línea de base media y larga (arriba). 20 km). Tiene una función de medición estática rápida y se puede actualizar a una máquina de frecuencia única adecuada para aplicaciones de menos de 20 km. La medición de línea base corta de 20 km es rentable para mediciones de ingeniería general. El sistema RTK consta de equipo receptor GPS y radio. Equipos de comunicación, cuadernos electrónicos y equipos de soporte. Es liviano, fácil de operar, en tiempo real y confiable, y tiene una precisión de centímetros. Las características del sistema GPS pueden cumplir completamente con los requisitos de recopilación de datos y vigilancia de ingeniería. Debido al número limitado de satélites en órbita del sistema GPS, no se puede garantizar el cálculo normal cuando la visibilidad en el cielo está bloqueada, lo que afecta la precisión y confiabilidad del posicionamiento. La práctica muestra que debido a las múltiples limitaciones de este entorno, El sistema GPS de frecuencia única tiene grandes limitaciones Con la mejora continua del Sistema Ruso de Navegación Global por Satélite (CLONASS), la empresa estadounidense Ashtech ha desarrollado con éxito un sistema de constelación dual (GLONASSGPS) que utiliza GLONASS para mejorar el rendimiento del GPS. -El sistema meteorológico de alta precisión para todas las regiones proporciona a los usuarios un equipo de recepción más completo, y el equipo de recepción del sistema de constelación dual ha alcanzado un nuevo nivel
2. Topografía de carreteras. Perspectivas.
Con el rápido crecimiento de la economía nacional de mi país y la implementación del Desarrollo Occidental, la construcción de carreteras de alta calidad en nuestra provincia ha marcado el comienzo de oportunidades de desarrollo sin precedentes, que se han presentado. requisitos más altos para levantamiento y diseño Con el desarrollo de tecnología de software y equipos de hardware en la industria del diseño de carreteras, el diseño de carreteras ha estado dominado por CAD, y parte del software en sí requiere el soporte de productos topográficos digitales terrestres para establecer un enlace de datos integrado para el levantamiento. , diseño, construcción y posgestión para reducir la copia e entrada de datos. Enlaces intermedios como este son los requisitos para la "integración de industrias internas y externas" en el estudio y diseño de carreteras, y también son el "cuello de botella" que afecta el desarrollo de alta -Tecnología de diseño de carreteras de grado. En la actualidad, aunque en los estudios de carreteras se utilizan instrumentos y equipos avanzados, como estaciones totales electrónicas, los métodos de estudio convencionales están limitados por la visibilidad lateral y las condiciones de trabajo. Son de alta intensidad y baja eficiencia, lo que prolonga en gran medida el ciclo de diseño. El progreso de la tecnología de medición radica en la introducción de equipos y la transformación tecnológica. En las condiciones técnicas actuales, la introducción de la tecnología GPS debería ser la primera opción. En la actualidad, se utilizan métodos GPS estáticos o estáticos rápidos para establecer mediciones de control total a lo largo de la línea, lo que proporciona una base para levantar y mapear mapas topográficos de franjas y medir el plano y los planos longitudinales de la ruta durante la fase de levantamiento. El establecimiento de una red de control de la construcción de puentes y túneles durante la fase de construcción es sólo la etapa inicial de la aplicación del GPS en la topografía de carreteras. De hecho, el potencial técnico del levantamiento de carreteras radica en la aplicación de la tecnología RTK (posicionamiento dinámico en tiempo real). Las perspectivas de aplicación de la tecnología RTK en la ingeniería de carreteras son muy amplias. La siguiente es una breve introducción a la aplicación de la tecnología RTK en la topografía de carreteras.
3. Aplicación de la tecnología RTK en el levantamiento de carreteras.
3.1 Introducción a la tecnología de posicionamiento RTK
La tecnología de posicionamiento dinámico en tiempo real (RTK) es una tecnología GPS diferencial en tiempo real (RTDGPS) basada en observaciones de fase de portadora. Es un nuevo avance en el desarrollo de la tecnología de medición GPS y tiene amplias perspectivas de aplicación en ingeniería de carreteras. Como todos sabemos, ya sea posicionamiento estático o posicionamiento cuasi dinámico, debido al retraso en el procesamiento de datos, los resultados del posicionamiento no se pueden calcular en tiempo real y los datos de observación no se pueden verificar, lo que dificulta garantizar la calidad de los datos de observación. En el trabajo real, los resultados de observación no calificados debido a errores graves a menudo requieren reelaboración y pruebas.
La principal forma de resolver este problema es extender el tiempo de observación para garantizar la confiabilidad de los datos de medición, lo que reduce la eficiencia de la medición GPS.
El sistema de posicionamiento dinámico en tiempo real consta de una estación de referencia y un rover. Establecer una comunicación de datos inalámbrica es la garantía de una medición dinámica en tiempo real. El principio es utilizar el primer punto de control con alta precisión como punto de referencia, colocar un receptor como estación base y observar continuamente el satélite. Mientras recibe señales de satélite, el receptor del rover recibe datos de observación de la estación de referencia a través de un equipo de transmisión de radio. La computadora aleatoria calcula y muestra las coordenadas tridimensionales y la precisión de las mediciones del rover en tiempo real basándose en el principio de posicionamiento relativo. De esta manera, los usuarios pueden monitorear la calidad de la observación de los datos del punto a medir y la convergencia de los resultados del cálculo de la línea base en tiempo real, y determinar el tiempo de observación en función del índice de precisión del punto a medir, reduciendo así las observaciones redundantes. y mejorar la eficiencia del trabajo.
3.2 Aplicación
El posicionamiento cinemático en tiempo real (RTK) tiene dos modos de medición: posicionamiento estático rápido y posicionamiento dinámico. La combinación de los dos modos de posicionamiento puede cubrir el estudio de carreteras, el replanteo de la construcción, la supervisión y la recopilación de datos iniciales del SIG (Sistema de Información Geográfica).
3.2.1 Modo posicionamiento estático rápido. Se requieren receptores GPS para la observación estática en cada estación móvil. Durante la observación, recibe datos de observación sincrónicos de la estación de referencia y del satélite al mismo tiempo, y calcula el número desconocido completo y las coordenadas tridimensionales de la estación de usuario en tiempo real. Si los cambios en los resultados del cálculo se estabilizan y la precisión cumple con los requisitos de diseño, se puede finalizar la observación en tiempo real. Generalmente se utiliza para mediciones de control, como el cifrado de redes de control; si se utilizan métodos de medición convencionales (como la medición de estación total), se ven muy afectados por factores objetivos y son difíciles de implementar en áreas con condiciones naturales adversas. el doble de resultado con la mitad de esfuerzo. El posicionamiento de un solo punto solo toma de 5 a 10 minutos (con el desarrollo continuo de la tecnología, el tiempo de posicionamiento se acortará), que es menos de una quinta parte del tiempo requerido para la medición estática. En el levantamiento de carreteras, puede reemplazar la estación total para completar el cifrado de puntos de control, como el levantamiento de cables.
3.2.2 Antes de la medición del posicionamiento dinámico, es necesario observar en un punto de control durante varios minutos (algunos instrumentos solo necesitan 2 ~ 10 s) para la inicialización, y luego el móvil puede observar automáticamente de acuerdo con el valor predeterminado. intervalo de muestreo, y junto con los datos de observación sincrónica de la estación de referencia, la posición espacial del punto de muestreo se determina en tiempo real. En la actualidad, su precisión de posicionamiento puede alcanzar el nivel de centímetros.
El modo de posicionamiento dinámico tiene amplias perspectivas de aplicación en la etapa de estudio de carreteras y puede completar el estudio del terreno, la medición de pilotes centrales, la medición de secciones transversales, la medición de la línea de tierra de la sección longitudinal, etc. Después de medir durante 2 a 4 segundos, la precisión puede alcanzar de 1 a 3 cm. Todo el proceso de medición no requiere inspección visual, lo que tiene ventajas que los instrumentos de medición convencionales (como las estaciones totales) no pueden igualar.
3.3 Ventajas de la tecnología RTK
3.3.1 Visualización dinámica en tiempo real de los resultados de medición de precisión a nivel de centímetros (incluida la elevación) después de la prueba de confiabilidad.
3.3.2 Deshágase por completo del retrabajo causado por errores graves y mejore la eficiencia del funcionamiento del GPS.
3.3.3 La eficiencia de la operación es alta, cada punto de replanteo solo necesita permanecer durante 1 ~ 2 segundos. El rover opera en grupos, y cada grupo (de 3 a 4 personas) puede completar mediciones en la línea media de 5 a 10 km. Si se utiliza para un levantamiento topográfico, cada grupo puede completar un levantamiento de mapas topográficos de 0,8 ~ 1,5 km3 por día, con precisión y eficiencia convencionales.
3.3.4 Mientras suelta la línea central, complete la nivelación de la pila del medio.
3.3.5 tiene una amplia gama de aplicaciones: puede cubrir muchos aspectos, como medición de carreteras (incluidas horizontales, verticales y horizontales), replanteo de construcción, supervisión, medición de terminación, medición de mantenimiento, interfaz GIS. recopilación de datos, etcétera.
3.3.6 Si existe la asistencia de software correspondiente, RTK puede trabajar junto con la estación total para aprovechar al máximo sus respectivas ventajas.
3.4 Sugerencias de promoción
3.4.1 La tecnología de posicionamiento estático GPS combinada con la tecnología de posicionamiento dinámico puede completar de manera eficiente y precisa las mediciones de control del plano de la carretera.
3.4.2 El proceso de producción que combina métodos convencionales con tecnología GPS puede mejorar enormemente la eficiencia de la producción.
3.4.3 Con el desarrollo de la tecnología GPS caracterizada por la tecnología RTK, varios fabricantes han lanzado sucesivamente instrumentos con tecnologías patentadas independientes, que tienen un tiempo de inicialización más corto, capacidades de seguimiento más sólidas, mayor precisión y confiabilidad. y un mejor desempeño de costos. Las unidades de levantamiento y diseño tienden a reemplazar a las estaciones totales, y este factor debe considerarse al actualizar el equipo de la unidad.
3.4.4 La aplicación de la tecnología GPS en el levantamiento de carreteras es una innovación tecnológica revolucionaria en el levantamiento de carreteras y actualizará el concepto operativo tradicional.
4. Conclusión
La aplicación del GPS en la medición de carreteras ha revolucionado los métodos de medición y los métodos de operación de las carreteras de alta calidad, mejorando enormemente la precisión y eficiencia de las mediciones, especialmente la dinámica en tiempo real. (RTK) la tecnología de posicionamiento tendrá amplias perspectivas de aplicación en la medición, construcción, posmantenimiento y gestión de carreteras.
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