GPS技術(shù)在地籍測量中的應(yīng)用研究(參考文獻(xiàn)格式較好)

1、摘要 gps 衛(wèi)星定位技術(shù)的迅速發(fā)展，給測繪工作帶來了革命性的變化，也給地 籍測量工作，特別是地籍控制測量工作帶來了巨大的影響。應(yīng)用 gps 進(jìn)行地籍 控制測量，點(diǎn)與點(diǎn)之間不要求互相通視，這樣避免了常規(guī)地藉測量控制時，控 制點(diǎn)位選取的局限條件，并且布設(shè)成 gps 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對 gps 網(wǎng)精度的影響也甚小。 由于 gps 技術(shù)具有布點(diǎn)靈活、全天候觀測、觀測及計(jì)算速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)， 使 gps 技術(shù)在國內(nèi)各省市的城鎮(zhèn)地籍控制測量中得以廣泛應(yīng)用。 地籍細(xì)部測量是地籍調(diào)查不可分割的組成部分，目的是測定每宗土地的權(quán) 屬界址點(diǎn)、線、位置、形狀及數(shù)量等。由地籍調(diào)查規(guī)程所知，在地籍平面控制 測量基礎(chǔ)上的地籍

2、細(xì)部測量，對于城鎮(zhèn)街坊外圍界址點(diǎn)及街坊內(nèi)明顯的界址點(diǎn) 間距允許誤差為 10 cm，城鎮(zhèn)街坊內(nèi)部隱蔽界址點(diǎn)及村莊內(nèi)部界址點(diǎn)間距允許 誤差為 15 cm。利用 gps rtk 技術(shù)完全能滿足上述精度要求，建議在適合布設(shè) gps 點(diǎn)的部分測區(qū)使用該項(xiàng)技術(shù)。 關(guān)鍵字關(guān)鍵字：地籍測量；gps；rtk；控制網(wǎng) abstract the rapid development of gps satellite positioning technology， brought the surveying and mapping work revolutionary change， also gave cadastr

3、al surveying， especially brought cadastral control measurement work tremendous influence. it does not require the connected each other between the conventional， using gps in cadastral control measuring， which avoid the control point of limited conditions of cadastral survey control， and the layout o

4、f gps network structures into the influence of accuracy of gps is very small. because of gps technology is expanding flexible， all-weather observation， rapid observation and computing speed and high precision ，gps technology is of a wide range of applications in the cadastral control measure in the

5、town of domestic cities. cadastre detailed surveying is an integral part of determination in cadastral vestigation， which purpose is surveying the site of ownership of dot， line， position， shape and quantity， etc. of each land. by cadastral investigation procedures， detailed surveying of cadastre ma

6、nagement on the basis of cadastral plane control measure allow the error in urban neighborhood periphery， and within the estate boundary location point obviously neighborhood for 10cm distance tolerance， urban neighborhood and internal hidden inside the village site management point for 15 cm distan

7、ce tolerance. using gps rtk technology can completely meet the accuracy requirement， and suggest that the technology be used in parts measurement area for the suitable layout gps point keywords: cadastral surveying；gps；rtk；control network 目 錄 第一章 緒論.1 1.1 研究的背景和意義 .1 1.2 本文研究的主要內(nèi)容 .2 第二章 gps 原理及其發(fā)展現(xiàn)

8、狀 .3 2.1 gps 發(fā)展概況.3 2.2.1 測距碼偽距法定位 .3 2.1.2 載波相位法定位 .4 2.2 gps 測量的數(shù)據(jù)處理.4 2.2.1 數(shù)據(jù)的預(yù)處理 .4 2.2.2 基線解算 .5 2.2.3 網(wǎng)平差 .5 23 gps 定位的誤差來源及影響.5 2.3.1 與衛(wèi)星有關(guān)的誤差 .5 2.3.2 與信號傳播有關(guān)的誤差 .6 2.3.3 與接收設(shè)備有關(guān)的誤差 .8 第三章 gps 技術(shù)在地籍控制測量中的應(yīng)用 .9 3.1 地籍平面控制網(wǎng)的特點(diǎn)及布設(shè)原則 .9 3.1.1 地籍基本平面控制網(wǎng)的特點(diǎn) .9 3.1.2 地籍平面控制網(wǎng)的布設(shè)原則 .9 3.1.3 地籍基本平面網(wǎng)的

9、布設(shè) .10 3.1.4 地籍圖根控制網(wǎng)的布設(shè) .11 3.2 gps 地籍控制測量的實(shí)施.11 3.2.1 gps 網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)依據(jù).11 3.2.2 gps 網(wǎng)測量精度標(biāo)準(zhǔn)及分級.12 3.2.3 gps 測量的外業(yè)實(shí)施.12 第四章 gps-rtk 在地籍碎部測量中的應(yīng)用 .13 4.1 差分 gps 技術(shù) .13 4.1.1 快速靜態(tài)測量 .13 4.1.2 動態(tài)測量 .13 4.2 gps 碎部測量.13 4.2.1 測量前的準(zhǔn)備工作 .14 4.2.2 現(xiàn)有測繪控制網(wǎng)的評價與加密 .14 4.2.3 數(shù)據(jù)組織與編碼 .14 4.2.4 基準(zhǔn)站的建設(shè) .14 4.2.5 利用流動站 g

10、ps 接收機(jī)采集數(shù)據(jù) .14 4.2.6 內(nèi)業(yè)差分處理 .15 4.3 rtk 實(shí)時動態(tài)測量在地籍測量中應(yīng)用實(shí)例及其可靠性分析.15 4.3.1 rtk 定位精度的分析 .15 4.3.2 面積量算及其精度分析 .15 結(jié)論與展望.16 一、結(jié)論.16 二、展望.16 參考文獻(xiàn).18 第一章 緒論 1.1 研究的背景和意義 gps 測量技術(shù)是建立在衛(wèi)星載波相位觀測值基礎(chǔ)上的實(shí)時定位系統(tǒng)，近幾 年來，gps 衛(wèi)星定位技術(shù)的迅速發(fā)展，給測繪工作帶來了革命性的變化，也對 地籍測量工作，特別是地籍控制測量工作帶來了巨大的影響。在地籍測量工作 中，常規(guī)測量如三角網(wǎng)測量、導(dǎo)線測量、細(xì)部測量，要求點(diǎn)間通視，

11、頻繁更換 測站，費(fèi)時費(fèi)工，而且精度不均勻，外業(yè)中不知道測量成果的精度，內(nèi)業(yè)處理 后發(fā)現(xiàn)精度不合要求必須返工測量，內(nèi)業(yè)和外業(yè)的工作強(qiáng)度都較大。應(yīng)用 gps 靜態(tài)進(jìn)行地籍控制測量，點(diǎn)與點(diǎn)之間不要求互相通視，避免了常規(guī)地藉測量控 制時，控制點(diǎn)位選取的局限條件，并且布設(shè)成 gps 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對 gps 網(wǎng)精度的影 響也甚小。 由于 gps 技術(shù)具有布點(diǎn)靈活、全天候觀測、觀測及計(jì)算速度快、精度高等 優(yōu)點(diǎn)，使 gps 技術(shù)在國內(nèi)各省市的城鎮(zhèn)地籍控制測量中得以廣泛應(yīng)用。利用 gps 技術(shù)進(jìn)行地籍測量的控制，沒有常規(guī)三角網(wǎng)(鎖)布設(shè)時要求近似等邊及精 度估算偏低時應(yīng)加測對角線或增設(shè)起始邊等繁瑣要求，只要使用的

12、gps 儀器精 度與等級控制精度匹配，控制點(diǎn)位的選取符合 gps 點(diǎn)位選取要求，那么所布設(shè) 的 gps 網(wǎng)精度就完全能夠滿足地籍測量規(guī)程要求。 建設(shè)用地中的土地勘測定界是實(shí)地確定土地使用界線范圍，測定界樁位置， 測量使用界線范圍內(nèi)各類土地面積并計(jì)算用地面積等測繪技術(shù)工作，它為各級 政府的國土資源部門審批土地、地籍管理提供依據(jù)和基礎(chǔ)資料。建設(shè)用地勘測 定界的工作程序?yàn)?審查用地文件及有關(guān)圖件現(xiàn)場踏勘，圖上紅線設(shè)計(jì)-實(shí)地放 樣-復(fù)核測量-面積量算-繪制建設(shè)用地勘測定界圖-填繪建設(shè)用地管理圖-資料整 理-歸檔，經(jīng)反復(fù)實(shí)地踏勘、圖上設(shè)計(jì)、權(quán)屬調(diào)查后制定放樣數(shù)據(jù)。 利用 gpsrtk 技術(shù)進(jìn)行勘測定界放

13、樣，能避免解析法和關(guān)系距離法放樣等放 樣方法的復(fù)雜性，也簡化了建設(shè)用地勘測定界的工作程序，特別是對公路、鐵 路、河道、輸電線路等線性工程和特大型工程的放樣更為有效和實(shí)用。rtk 是 指載波相位實(shí)時動態(tài)差分(real-time-kinematic)定位，它是 gps 定位發(fā)展到現(xiàn) 在的最新技術(shù)，rtk 實(shí)時處理能達(dá)到 cm 級精度(2cm2ppm)，完全滿足建設(shè)用 地勘測界址點(diǎn)坐標(biāo)對鄰近圖根點(diǎn)位中誤差不超過 5cm 及界址線與鄰近地物或鄰 近界線的距離誤差不超過 10cm 的精度要求。所以它在地籍碎部測量中得到廣泛 的應(yīng)用。 近幾年，rtk 技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，更將傳統(tǒng)的地籍圖測量要數(shù)人操作

14、完全變成了“個人行為” 。rtk 技術(shù)裝置僅需一人操作，不需要點(diǎn)與點(diǎn)之間通視 即可測出地籍圖，它甚至可以不用布設(shè)各級控制點(diǎn)，僅僅依靠一定數(shù)量的基準(zhǔn) 點(diǎn)就可以快速測定宗地界址點(diǎn)、地物(地形)點(diǎn)等的坐標(biāo)，測定一個待定點(diǎn)坐標(biāo) 僅需若干秒即可完成。再將 gps 獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)隨機(jī)軟件處理后直接錄入測圖軟 件系統(tǒng)，就可及時獲得地籍圖，節(jié)省了大量的人力、物力，尤其是在開闊的平 原地帶，遮擋物少，地形平坦，更是 rtk 技術(shù)展示其本領(lǐng)的好地方。 1.2 本文研究的主要內(nèi)容 （1）本文從 gps 定位的基本原理出發(fā)，闡述了 gps 技術(shù)在地籍測量基本平 面控制網(wǎng)和圖根控制網(wǎng)中的應(yīng)用，并對其精度進(jìn)行了初步分析。

15、（2）詳細(xì)敘述了實(shí)時動態(tài)差分技術(shù)（gpsrtk）在地籍碎部測量中的應(yīng)用， 并對其精度進(jìn)行了分析。 （3）根據(jù)當(dāng)前 gps 技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，基于論文闡述得出了一些結(jié)論，并對 gps 技術(shù)在地籍測量中的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。 第二章 gps 原理及其發(fā)展現(xiàn)狀 2.1 gps 發(fā)展概況 gps 系統(tǒng)是 1973 年開始籌建的，整個系統(tǒng)的研制組建經(jīng)歷了三個階段，即 方案論證階段（19741978 年） 、系統(tǒng)論證階段（1979 年1987 年） 、生產(chǎn)試 驗(yàn)階段（1988 年1993 年） 。1978 年發(fā)射了第 1 顆試驗(yàn)衛(wèi)星（block） ，至 1988 年共發(fā)射了 11 顆 block型衛(wèi)星，經(jīng)過

16、近 10 年的試驗(yàn)和研究，證實(shí)了該 系統(tǒng)具有良好的特性，1989 年 2 月開始發(fā)射第一顆工作衛(wèi)星（block） ，至 1993 年 7 月進(jìn)入軌道可正常工作的 block試驗(yàn)衛(wèi)星和 block型工作衛(wèi)星的總 和已達(dá) 24 顆，系統(tǒng)已具備初步工作能力 ioc（initial operational capability） 。 至 1995 年 4 月，不計(jì)試驗(yàn)衛(wèi)星在內(nèi)，已進(jìn)入預(yù)定軌道能正常工作的 block型 的工作衛(wèi)星已達(dá) 24 顆，在 1995 年 4 月 27 日美國空軍空間部宣布全球定位系統(tǒng) gps 已具有完全的工作能力 foc（full operational capability）

17、 。 多年來，我國的測繪工作者在 gps 定位的理論與應(yīng)用方面作了大量的研究， 并已發(fā)射了我國第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。近幾年 我國又建成了北京、武漢、上海、西安、拉薩、烏魯木齊等地的永久性 gps 跟 蹤站，進(jìn)行對 gps 衛(wèi)星的精密定軌，為高精度的 gps 定位測量提供觀測數(shù)據(jù) 和精密星歷。同時致力于我國自主的廣域差分 gps（wadgps）方案的建立， 參與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（gnss）和 gps 廣域增強(qiáng)系統(tǒng)（waas） 。 gps 系統(tǒng)由 3 部分組成，即空間衛(wèi)星星座部分、地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備 部分。空間衛(wèi)星星座由 24 顆工作衛(wèi)星構(gòu)成，其中 3 顆為備用衛(wèi)星，24

18、 顆工作 衛(wèi)星分布在 6 個軌道平面上，每個軌道平面升交點(diǎn)的赤經(jīng)相隔 60，軌道平面 相對地球赤道面的傾角為 55，每個軌道上均勻分布著 4 顆衛(wèi)星，相鄰軌道之 間的衛(wèi)星要彼此叉開 30。衛(wèi)星軌道平均高度約為 20200km，運(yùn)行周期為 11h58min。地面監(jiān)控部分由 3 部分組成：1 個主控站、3 個注入站和 5 個監(jiān)測站。 用戶設(shè)備部分主要由 gps 接收機(jī)硬件和數(shù)據(jù)處理軟件，以及微處理器和終端設(shè) 備等組成。 2.2 gps 測量的定位方法 2.2.12.2.1 測距碼偽距法定位測距碼偽距法定位 測距碼是用以測定衛(wèi)星至地面測站點(diǎn)（接收機(jī)）間距離的一種二進(jìn)制碼序 列。gps 衛(wèi)星中所用的測

19、距碼從性質(zhì)上講屬于偽隨機(jī)噪聲碼，測距碼可分為粗 碼（c/a 碼）和精碼（p 碼或 y 碼）兩類，各衛(wèi)星所用的測距碼互不相同且相互 正交。c/a 碼用于進(jìn)行粗略測距和捕獲精碼，c/a 碼的周期為 1ms，一個周期中 共含 1023 個碼元，每個碼元持續(xù)的時間均為 1ms/1023=0977517us，其對應(yīng) 的碼元寬度為 29305m，c/a 碼的測距精度一般為（23）m，采用窄相關(guān)間 隔技術(shù)后的測距精度可達(dá)分米級，c/a 碼是一種結(jié)構(gòu)公開的明碼，供全世界所 有的用戶免費(fèi)使用，c/a 碼只調(diào)制在 l1載波上，故無法精確地消除電離層延遲。 p 碼的周期為 1 星期，一個周期中約含 62 萬億個碼元

20、，每個碼元所持續(xù)的時 間為 c/a 碼的 1/10，對應(yīng)的碼元寬度為 393m，p 碼的測距精度約為 03m， 為防止敵對方對 gps 信號進(jìn)行電子干擾和電子欺騙，美國從 1994 年 1 月 31 日 起實(shí)施了 as 政策，由于 p 碼的碼元寬度僅為 c/a 碼的 1/10，而且該測距碼又 同時調(diào)制在 l1和 l2兩個載波上，可較完善地消除電離層延遲。 偽距法定位是 gps 接收機(jī)在某一時刻測的 4 顆以上 gps 衛(wèi)星的偽距，根 據(jù)衛(wèi)星的已知位置，采用后方交會的方法確定接收機(jī)所在位置的三維坐標(biāo)。該 方法的直接量測值偽距是信號到達(dá)接收機(jī)的時刻與信號離開衛(wèi)星的時刻之差與 真空中的光速 的乘積。

21、設(shè)接收機(jī)鐘差為、衛(wèi)星鐘差為、電離層延遲改正c r t v s it v 為、對流層改正為、衛(wèi)星星歷誤差在矢徑方向的投影為，多路徑() ioni v() tropi v 誤差為，測量噪聲為，則偽距觀測方程為： mul 222 ()()()()()() s r i iii tionitropiimulii t xxyyzzcvcvvv 2.1.22.1.2 載波相位法定位載波相位法定位 載波可運(yùn)載調(diào)制信號的高頻振蕩波，gps 衛(wèi)星的載波有兩個，l1載波和 l2 載波。l1載波是由衛(wèi)星上的原子鐘所產(chǎn)生的基準(zhǔn)頻率（=10.23mhz）倍頻 0 f 0 f 154 倍后形成的，=1575.42 mhz，

22、其波長=19.03cm；l2載波是由衛(wèi)星上的原 1 f 1 子鐘所產(chǎn)生的基準(zhǔn)頻率倍頻 120 倍后形成的，=1227.60 mhz，其波長 0 f 2 f =24.42cm；采用兩個不同頻率載波的目的是為了較完善的消除電離層的延遲， 2 采用高頻載波的目的是為了更精確測定多普勒頻移和載波相位，以減少信號的 電離層延遲。載波被當(dāng)作一種測距信號來使用，其測距精度比偽距測量的精度 高 23 個數(shù)量級。 載波相位定位是指由接收機(jī)產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號的相位與接收到的來自衛(wèi)星的 載波相位的差來計(jì)算接收機(jī)所在位置的三維坐標(biāo)。設(shè)為整周模糊度，則觀測 i n 方程為： 222 ()()()()()() s r i i

23、ii itiionitropiimulii t xxyyzzcvcvnvv 2.2 gps 測量的數(shù)據(jù)處理 gps 測量的數(shù)據(jù)處理一般均借助軟件自動完成。包括測量數(shù)據(jù)的預(yù)處理、 基線向量的解算、gps 基線向量網(wǎng)與地面網(wǎng)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合平差或約束平差 和坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換幾個階段。 2.2.12.2.1 數(shù)據(jù)的預(yù)處理數(shù)據(jù)的預(yù)處理 數(shù)據(jù)預(yù)處理的主要目的是得出最終用于基線解算的觀測數(shù)據(jù)和信息，包括 “干凈”的觀測值、基線端點(diǎn)的近似坐標(biāo)、每個觀測歷元的接收機(jī)鐘差、標(biāo)準(zhǔn) 化衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)預(yù)處理的主要工作包括數(shù)據(jù)傳輸和解碼、數(shù)據(jù)篩選和 編輯、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、接收機(jī)鐘差估計(jì)、差分觀測值或線性組合觀測值形成、

24、基 線向量近似值估算和周跳探測、修復(fù)或標(biāo)記等。 2.2.22.2.2 基線解算基線解算 基線解算的結(jié)果包含的內(nèi)容很多，最主要的有兩項(xiàng)：基線向量估值和驗(yàn)后 方差-協(xié)方差陣?；€解算的模式有單基線解模式、多基線解模式、整體解模式， 最常用的是單基線解模式。 2.2.32.2.3 網(wǎng)平差網(wǎng)平差 gps 網(wǎng)平差包括無約束平差、約束平差、聯(lián)合平差。 （1）無約束平差 gps 網(wǎng)無約束平差所采用的觀測量完全是 gps 基線向量，平差通常在與基 線向量相同的地心地固系下進(jìn)行。進(jìn)行無約束平差的目的是評定 gps 網(wǎng)的內(nèi)符 合精度以及基線向量有無明顯的系統(tǒng)誤差和粗差。 （2）約束平差 gps 網(wǎng)的約束平差中所采

25、用的觀測量也完全是 gps 基線向量，但與無約束 平差所不同的是在平差過程中引入了會使 gps 網(wǎng)的尺度和方位發(fā)生變化的外部 起算數(shù)據(jù)。gps 網(wǎng)的約束平差常被用于實(shí)現(xiàn) gps 網(wǎng)成果由基線解算時所用 gps 衛(wèi)星星歷所采用的參照系到特定參照系的轉(zhuǎn)換。 （3）聯(lián)合平差 在進(jìn)行 gps 網(wǎng)平差時，所采用的觀測值不僅包括 gps 基線向量，而且還包 含邊長、角度、方向和高差等地面常規(guī)觀測量。聯(lián)合平差也被用于實(shí)現(xiàn) gps 網(wǎng) 成果由基線解算時所用 gps 衛(wèi)星星歷所采用的參照系到特定參照系的轉(zhuǎn)換。 23 gps 定位的誤差來源及影響 在 gps 測量中，影響觀測值精度的誤差主要有三類：與衛(wèi)星有關(guān)的誤

26、差、 與信號傳播有關(guān)的誤差、與接收機(jī)有關(guān)的誤差。 2.3.12.3.1 與衛(wèi)星有關(guān)的誤差與衛(wèi)星有關(guān)的誤差 1衛(wèi)星星歷誤差 由衛(wèi)星星歷所給出的衛(wèi)星位置與衛(wèi)星的實(shí)際位置之差稱為衛(wèi)星星歷誤差。 在 gps 定位測量中，削弱衛(wèi)星星歷誤差的方法通常有以下幾種： （1）軌道松弛法 在數(shù)據(jù)處理時，將衛(wèi)星廣播星歷給出的軌道參數(shù)作為初始值，而將表征衛(wèi) 星運(yùn)行軌道的軌道參數(shù)設(shè)為未知數(shù)并與其他未知參數(shù)一同進(jìn)行求解。通過平差 計(jì)算，不僅可以求出觀測站的位置坐標(biāo)，同時也能求出衛(wèi)星軌道參數(shù)的改正值。 （2）建立衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)進(jìn)行獨(dú)立定軌 建立 gps 跟蹤網(wǎng)，進(jìn)行獨(dú)立定軌，自己提供高精度的精密星歷，滿足精密 gps 測量定位

27、的要求。 （3）進(jìn)行同步觀測求差分法 衛(wèi)星星歷誤差對距離不太遠(yuǎn)（20km 以內(nèi)）的兩個觀測站的影響基本相同、 具有系統(tǒng)性。在相鄰的兩個或多個觀測站上對同一顆衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測，將相 應(yīng)的觀測量求差分，可以有效地削弱衛(wèi)星星歷誤差的影響，提高定位的精度。 2. 衛(wèi)星鐘誤差 衛(wèi)星鐘誤差是指衛(wèi)星時鐘的時間讀數(shù)與 gps 標(biāo)準(zhǔn)時間之間的偏差（物理同 步誤差） 。對于衛(wèi)星鐘差，gps 系統(tǒng)是利用地面監(jiān)控系統(tǒng)對衛(wèi)星時鐘運(yùn)行狀態(tài)進(jìn) 行連續(xù)的監(jiān)測而精確測定的并以二階多項(xiàng)式的形式表示： 2 01020 ()()taa tta tt 式中，為衛(wèi)星時鐘改正的參考?xì)v元；分別為衛(wèi)星時鐘的鐘差、鐘 0 t 012 ,a a

28、a 速、和鐘速的變化率。這些參數(shù)是由地面監(jiān)控系統(tǒng)的主控站測定，并通過衛(wèi)星 的導(dǎo)航電文提供給用戶使用。通過衛(wèi)星鐘差改正后，衛(wèi)星時鐘與 gps 標(biāo)準(zhǔn)時間 的同步差在 20ns（數(shù)學(xué)同步差） ，由此產(chǎn)生的等效距離誤差不大于 6m。要想進(jìn) 一步削弱衛(wèi)星時鐘殘差對測量定位的影響，可以采用求差的方法處理。 3. 相對論效應(yīng)誤差 相對論效應(yīng)誤差是指衛(wèi)星上的時鐘和地球上的時鐘所處的狀態(tài)不同而引起 的衛(wèi)星時鐘與地球上時鐘產(chǎn)生相對種誤差的現(xiàn)象。消除相對論效應(yīng)誤差的主要 方法是預(yù)先將衛(wèi)星時鐘頻率降低 44491010 。 0 f 2.3.22.3.2 與與信號傳播有關(guān)的誤差傳播有關(guān)的誤差 1電離層延遲 當(dāng) gps

29、衛(wèi)星信號通過電離層時，與其他電磁波信號一樣，信號的路徑會發(fā) 生彎曲，傳播速度也會發(fā)生變化。用信號的傳播時間乘以真空中的光速而得到 的距離不等于衛(wèi)星至接收機(jī)間的距離，這種偏差稱為電離層折射誤差。在電離 層中含有很高的自由電子，它屬于彌散性介質(zhì)。gps 衛(wèi)星信號通過電離層時， 電離層對載波信號的相折射率為： 2 1 40.28 e ip n n f 群折射率為： 2 140.28 e ig n n f 由相折射率的變化引起的距離延遲為： 2 40.28 ip n f 群折射率的變化引起的距離延遲為： 2 40.28 ig n f 為電子的密度（電子數(shù)/m3） ，電磁波信號的頻率，在電磁波信號傳播

30、e nfn 路徑上電子的總數(shù)。在 gps 信號中，測距碼信號是以群速度在電離層中傳播的， 而載波信號是以相速度在電離層中傳播的。從上式可以看出：進(jìn)行偽距測量時， 所測得距離總是比真實(shí)距離長，而進(jìn)行載波相位測量時，所測得距離總是比真 實(shí)距離短。 在 gps 定位中，通常采用以下方法消除或減弱電離層折射誤差對觀測值的 影響。 （1）利用雙頻觀測法 gps 衛(wèi)星發(fā)射的兩個頻率和信號是沿著同一條路徑傳播到達(dá)接收機(jī)天 1 f 2 f 線的，在電磁波信號傳播路徑上電子的總數(shù)是相同的。所以利用這一點(diǎn)可以n 消除電離層折射的影響。實(shí)際資料表明，利用雙頻觀測法改正電離層延遲，距 離殘差值可達(dá)厘米級。 （2）利用

31、電離層改正模型 利用導(dǎo)航電文中提供的電離層改正模型進(jìn)行改正適合于單頻接收機(jī)用戶。 改正后的殘差大約為實(shí)際延遲量的 20%-40%。 （3）利用同步觀測求差分法 當(dāng)相鄰測站間的距離較近時，由于衛(wèi)星信號到達(dá)不同測站的路徑相近，所 經(jīng)過的介質(zhì)狀況相似，通過不同測站對相同衛(wèi)星的同步觀測值求差，可顯著減 弱電離層折射影響，其殘差不超過 110-6。 （4）利用碼/載波相位擴(kuò)散技術(shù) 碼/載波相位擴(kuò)散技術(shù)的基本思想是利用電離層折射誤差對電磁波傳播的相 速度和群速度的影響值大小相等，符號相反。通過對碼觀測值和載波相位觀測 值進(jìn)行加權(quán)組合，以達(dá)到消除電離層折射的影響。 （5）選擇最佳的觀測時間進(jìn)行觀測 2對流層

32、延遲 對流層的介質(zhì)對 gps 信號沒有彌散效應(yīng)，其群折射率與相折射率相等。對 流層折射對觀測值的影響可分為干分量與濕分量兩部分，干分量主要與大氣的 溫度與壓力有關(guān)，濕分量主要與信號傳播路徑上的大氣濕度和高度有關(guān)。 消除對流層折射的影響，通常有以下幾種處理方法： （1）應(yīng)用對流層模型加以改正 測定測站周圍的氣象元素，代入對流層模型計(jì)算改正數(shù)，這種方法可消除 對流層傳播誤差的 92%93% 。 （2）對流層影響的附加待估參數(shù)求解 在網(wǎng)平差的過程中為每一觀測值的天頂方向?qū)α鲗友舆t引入一個待估參數(shù)， 其值在整個網(wǎng)平差中估計(jì)出來。 （3）同步觀測值求差 與電離層的影響相似，當(dāng)兩觀測站相距不太遠(yuǎn)時，由于信

33、號通過對流層的 路徑相同，對流層的物理特性相似，對同一衛(wèi)星的同步觀測值求差，可以明顯 地減弱對流層折射的影響。 3多路徑誤差 多路徑效應(yīng)是指接收機(jī)天線除直接收到衛(wèi)星的信號外，還可能收到經(jīng)天線 周圍物體反射的衛(wèi)星信號。兩種信號疊加將會引起天線相位中心位置的變化。 而這種變化隨天線周圍反射面的性質(zhì)而異，很難控制。目前減弱多路徑效應(yīng)影 響的主要辦法有： （1）仔細(xì)選擇天線安置的位置，避開較強(qiáng)的反射面。 （2）選擇造型良好的（微帶、扼流圈）天線并擴(kuò)大天線盤，使之帶有抑徑 板。 （3）針對多路徑誤差的周期性，采用較長觀測時間的數(shù)據(jù)取平均值。 2.3.32.3.3 與接收設(shè)備有關(guān)的誤差與接收設(shè)備有關(guān)的誤差

34、 1接收機(jī)時鐘誤差 接收機(jī)時鐘與衛(wèi)星時鐘的同步誤差為 1時，產(chǎn)生等效距離誤差為us 300。處理接收機(jī)鐘差比較有效的方法有：m （1）將接收機(jī)鐘差設(shè)為未知數(shù)。 （2）將接收機(jī)鐘差表示為多項(xiàng)式的形式。 （3）利用測站間同步觀測值求差。 2接收機(jī)位置誤差 接收機(jī)天線的幾何中心相對于觀測站標(biāo)石中心的位置偏差稱為接收機(jī)位置 誤差。消除或減弱該誤差的方法有： （1）應(yīng)經(jīng)常對接收機(jī)天線的整平和對中設(shè)施進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)和校對。 （2）在風(fēng)力較大的情況下，應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)姆里L(fēng)措施。 （3）可以采用建立觀測墩的方法進(jìn)行強(qiáng)制對中。 3接收機(jī)天線相位中心位置誤差 接收機(jī)天線相位中心位置誤差是指接收機(jī)天線相位中心偏離天線

35、的幾何中 心的偏差。消除或減弱接收機(jī)天線相位中心位置誤差的方法有： （1）同步觀測值求差。 （2）采用扼流圈天線。 第三章 gps 技術(shù)在地籍控制測量中的應(yīng)用 3.1 地籍平面控制網(wǎng)的特點(diǎn)及布設(shè)原則 地籍控制測量分為地籍平面控制測量和高程控制測量。地籍測量主要是測 繪地籍要素及必要的地形要素，形成以地籍要素為主的平面圖，一般不要求高 程控制，故在此只講述地籍平面控制測量。 3.1.13.1.1 地籍基本平面控制網(wǎng)的特點(diǎn)地籍基本平面控制網(wǎng)的特點(diǎn) 根據(jù)城鎮(zhèn)地籍測量對平面控制網(wǎng)的要求，地籍平面控制網(wǎng)具有以下幾個特 點(diǎn)。 (1)城鎮(zhèn)地籍測量的測區(qū)位于城鎮(zhèn)，其對控制網(wǎng)的要求應(yīng)和城市控制網(wǎng)一并 考慮。在地

36、籍測量方面，產(chǎn)權(quán)地籍要向多用途地籍方向發(fā)展。多用途地籍以產(chǎn) 權(quán)地籍為基礎(chǔ)，要綜合更多與土地有關(guān)的信息，它不僅為征稅和產(chǎn)權(quán)服務(wù)，而 且要廣泛地用于城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)，所以要盡量利用滿足精度要求的城市控制網(wǎng)。 一般，滿足現(xiàn)行城市測量規(guī)范的城市測量控制網(wǎng)也滿足城鎮(zhèn)地籍測量的要 求。 (2)城鎮(zhèn)地籍測量本身有較高的精度要求，一是地籍圖的比例尺較大，一般 采用 1：500，1：1000 比例尺測繪地籍圖，地籍圖點(diǎn)位的相對平面位置精度要 求較高，如規(guī)程中規(guī)定相鄰界址點(diǎn)間距、界址點(diǎn)與鄰近地物點(diǎn)間距離的中 誤差不大于圖上 0.3mm；二是對界址點(diǎn)及其相鄰的解析精度的要求較高，如 規(guī)程規(guī)定界址點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差和界址點(diǎn)

37、間距中誤差對一、二類(級)界址點(diǎn) 分別為5cm，7.5cm。這樣，對地籍基本平面控制網(wǎng)的點(diǎn)位精度和長度變形 值都要提出較高的精度要求。 (3)在城鎮(zhèn)地籍測量中，由于建筑初比雙蹭呆，符別死示雙誼的蒼頂眨的迂 毛區(qū)，示四面積小、集中又不規(guī)則，除非將測站選在較高的建筑物上，使用全 站儀或半站儀施測，否則就要布設(shè)較多的圖根點(diǎn)來施測界址點(diǎn)和地物點(diǎn)，基本 平面控制點(diǎn)的密度也要相應(yīng)地增加。 (4)在城鎮(zhèn)，由于建筑物密集，道路縱橫交錯，適合在基本網(wǎng)的控制下加密 導(dǎo)線形式，在小城鎮(zhèn)可以采用導(dǎo)線網(wǎng)作為測區(qū)的首級平面控制。農(nóng)村地區(qū)地籍 測量因地域空曠和施測地籍圖的比例尺較城鎮(zhèn)地籍測量要小(一般農(nóng)構(gòu)地區(qū)地籍 因測圖比

38、例尺為 1：5000 或 1：10000)，故控制網(wǎng)可以在國家大地網(wǎng)下采用插 網(wǎng)(鎖)、插點(diǎn)和導(dǎo)線測量等方法加密。 3.1.23.1.2 地籍平面控制網(wǎng)的布設(shè)原則地籍平面控制網(wǎng)的布設(shè)原則 地籍平面控制網(wǎng)包括基本控制網(wǎng)和地籍圖根控制網(wǎng)?；究刂凭W(wǎng)分為二、 三、四等控制網(wǎng)和一、二級控制網(wǎng)。根據(jù)城鎮(zhèn)規(guī)模，各等級控制網(wǎng)均可作為城 鎮(zhèn)首級控制，為滿足測繪地籍圖需要，要在基本控制網(wǎng)點(diǎn)的基礎(chǔ)上布設(shè)地籍圖 根控制網(wǎng)，可根據(jù)實(shí)際需要按兩級布設(shè)。城鎮(zhèn)地籍平面控制網(wǎng)的布網(wǎng)原則是： (1)應(yīng)遵循“從高級到低級” 、 “從整體到局部” 、 “分級布網(wǎng)逐級控制”的原 則。首級網(wǎng)應(yīng)一次全面布設(shè)，加密網(wǎng)可視地籍測量的次序，分

39、期分批布設(shè)，具 備條件的城鎮(zhèn)也可布設(shè)全面網(wǎng)或越級布網(wǎng)。 (2)城鎮(zhèn)地籍平面控制網(wǎng)盡量利用已有的等級控制網(wǎng)(國家三角網(wǎng)或城市平 面控制網(wǎng)進(jìn)行加密，但對原有成果必須進(jìn)行可靠地分析和檢測，以符合現(xiàn)行規(guī) 程要求。 (3)坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇。 規(guī)程中規(guī)定：“地籍平面控制測量坐標(biāo)系統(tǒng)盡量 采用國家統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)，條件不具備的地區(qū)可采用地方坐標(biāo)系或任意坐標(biāo)系。 ” 即地籍平面控制網(wǎng)的坐標(biāo)系統(tǒng)最好和國家統(tǒng)一坐標(biāo)系取得一致，但為滿足地籍 及城市管理工作的需要，應(yīng)要求由地籍測量中反算的邊長(如用解析法施測界址 點(diǎn)坐標(biāo)反算的界址邊長)與實(shí)量的邊長盡可能相符，即要求長度的相對變形限值 為 1/40000 或 2.5cm/km

40、，當(dāng)長度的相對變形值大 12.5cm/km 時可采用；投影于 抵償高程面上的高斯正形投影 3帶的平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)；高斯正形投影任意 帶的平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)，投影面可采用黃海平均海水面或城鎮(zhèn)平均高程面，即 所謂地方坐標(biāo)系或任意坐標(biāo)系。 (4)地籍控制點(diǎn)要有足夠的密度。每幅地籍圖內(nèi)至少有兩個相互通視的埋石 控制點(diǎn)。圖根控制點(diǎn)的密度既要顧及測圖比例尺精度，又要保證從測站到界址 點(diǎn)的量距長度小于 50 米(使用全站儀或半站儀時長度可適當(dāng)放寬)。尤其在建筑 密集的城區(qū)，控制點(diǎn)間距還要小，故按傳統(tǒng)的儀器、工具和方法作業(yè)，地籍控 制點(diǎn)的密度一般要比地形測量控制點(diǎn)的密度大。 3.1.33.1.3 地籍基本平面網(wǎng)

41、的布設(shè)地籍基本平面網(wǎng)的布設(shè) 地籍基本平面控制網(wǎng)包括首級控制網(wǎng)和加密控制網(wǎng)。首級控制網(wǎng)應(yīng)能長期 使用，因此布設(shè)控制網(wǎng)的范圍應(yīng)覆蓋中長期的城市規(guī)劃區(qū)域，城市規(guī)劃區(qū)域經(jīng) 與規(guī)劃部門聯(lián)系后劃定。隨著全球定位系統(tǒng)(gps)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以及 gps 定 位技術(shù)具有精度高、速度快、費(fèi)用省、操作簡便、控制點(diǎn)間勿需通視等優(yōu)勢， 首級平面控制網(wǎng)應(yīng)優(yōu)先以 gps 網(wǎng)形式布設(shè)，采用 gps 接收機(jī)測定控制點(diǎn)的坐標(biāo)。 條件不具備時，也可布設(shè)成導(dǎo)線網(wǎng)、測邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)、三角網(wǎng)等，采用全站儀 等測定控制點(diǎn)的坐標(biāo)。首級平面控制網(wǎng)的精度，要能保證四等網(wǎng)中最弱相鄰點(diǎn) 的相對點(diǎn)位中誤差，以及四等以下各等級控制點(diǎn)相對于上級控制點(diǎn)的

42、點(diǎn)位中誤 差不超過5cm。布設(shè)首級平面控制網(wǎng)時，必須先作技術(shù)設(shè)計(jì)。經(jīng)上級業(yè)務(wù)主管 部門批準(zhǔn)后方可實(shí)施。 加密控制網(wǎng)應(yīng)按地籍測量開展的計(jì)劃安排，可分期、分片布設(shè)，也可以一 次整體布設(shè)完成。加密控制網(wǎng)可以來用 gps 網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)的形式布設(shè)。當(dāng)調(diào)查區(qū) 域范圍較大，并要求一次整體布設(shè)加密控制網(wǎng)時，一般多采用 gps 網(wǎng)形式布設(shè)。 布設(shè)導(dǎo)線同時，導(dǎo)線宜布設(shè)成直伸形狀，當(dāng)附合導(dǎo)線長度超過規(guī)程規(guī)定時， 應(yīng)布設(shè)成結(jié)點(diǎn)網(wǎng)。結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)與高級點(diǎn)之間的導(dǎo)線長度，不應(yīng)超過附合 導(dǎo)線長度的 70。 3.1.43.1.4 地籍圖根控制網(wǎng)的布設(shè)地籍圖根控制網(wǎng)的布設(shè) (1)地籍圖根控制網(wǎng)的特點(diǎn) 為滿足地籍細(xì)部測量和日常地

43、籍管理(主要是針對權(quán)屬界址進(jìn)行各種變更測 量)的需要，在基本控制(首級網(wǎng)和加密控制網(wǎng))點(diǎn)的基礎(chǔ)上，加密的直接供測圖 及施測界址點(diǎn)使用的控制網(wǎng)稱為地籍圖根控制網(wǎng)。與地形測繪的圖根控制網(wǎng)相 比，地籍圖根控制網(wǎng)有下述特點(diǎn)。 地形測繪的圖根控制網(wǎng)布設(shè)規(guī)格(點(diǎn)位精度、技術(shù)要求等)由當(dāng)時的測圖 比例尺決定，不同成圖比例尺圖根控制網(wǎng)的規(guī)格之間相差甚大。而地籍圖根控 制網(wǎng)布設(shè)規(guī)格，應(yīng)滿足測量界址點(diǎn)坐標(biāo)的精度(中誤差為5cm，7.5cm)要求， 與地籍圖的比例尺大小基本無關(guān)。 地形測繪的圖根控制點(diǎn)，是為地形細(xì)部測量而布設(shè)的、測圖(整個項(xiàng)目) 完成后，為日后圖的補(bǔ)測和修改，要有一定數(shù)量的埋石點(diǎn)，但多數(shù)點(diǎn)均設(shè)臨時

44、性標(biāo)志。而地籍圖根控制點(diǎn)不僅要為當(dāng)前的地籍細(xì)部測量服務(wù)，同時還要為日 常地籍管理(各種變更地籍測量和土地有償使用過程中的測量等)服務(wù)，因此地 籍圖根點(diǎn)原則上應(yīng)埋設(shè)永久性或半永久性標(biāo)志。 由于地籍圖根控制點(diǎn)密度是根據(jù)界址點(diǎn)位置及其密度而決定，因此幾乎 所有的道路上都要布設(shè)地籍圖根導(dǎo)線。一般說來，地籍圖根控制點(diǎn)密度比地形 圖根控制點(diǎn)密度要大。 (2)地籍圖根控制網(wǎng)布設(shè)方式 在城鎮(zhèn)建成區(qū)，通常采用導(dǎo)線布設(shè)地籍圖根控制網(wǎng)。例如，對于中等以上 城市，在地籍基本控制網(wǎng)下，布設(shè)一級地籍圖根導(dǎo)線網(wǎng)，然后可采用二級圖根 附合導(dǎo)線或?qū)Ь€網(wǎng)加密。在建筑物稀少、通視良好的地區(qū)，也可布設(shè)地籍圖根 三角網(wǎng)。有條件的，應(yīng)采

45、用 gps 的 rtk 技術(shù)直接施測所有的圖根點(diǎn)。 3.2 gps 地籍控制測量的實(shí)施 gps 地籍控制測量與常規(guī)地面控制測量相類似，也分技術(shù)設(shè)計(jì)、外業(yè)實(shí)施 及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理三個階段。 3.2.13.2.1 gpsgps 網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)依據(jù) gps 網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是 gps 測量規(guī)范(規(guī)程)和測量任務(wù)書。gps 測量 規(guī)范(規(guī)程)是國家測繪行業(yè)管理部門制定的技術(shù)法規(guī)，目前 gps 網(wǎng)設(shè)計(jì)依據(jù)的 規(guī)范(規(guī)程)有：2001 年國家測繪局發(fā)布的測繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；1998 年建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 在 gps 網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)時，一般首先依據(jù)測量任務(wù)提出 gps 網(wǎng)的精度、密度和經(jīng)濟(jì) 指標(biāo)，再結(jié)合

46、規(guī)范(規(guī)程)規(guī)定并現(xiàn)場踏勘，具體確定各點(diǎn)間的連接方法，各點(diǎn) 設(shè)站觀測的次數(shù)、時段長短等布網(wǎng)觀測方案。 3.2.23.2.2 gpsgps 網(wǎng)測量精度標(biāo)準(zhǔn)及分級網(wǎng)測量精度標(biāo)準(zhǔn)及分級 對于各類 gps 網(wǎng)的精度設(shè)計(jì)主要取決于網(wǎng)的用途。用于城鎮(zhèn)地籍測量的 gps 控制網(wǎng)，其等級劃分、布設(shè)規(guī)格及精度要求可參照全球定位系統(tǒng)城市測 量技術(shù)規(guī)程中的相關(guān)規(guī)定。 3.2.33.2.3 gpsgps 測量的外業(yè)實(shí)施測量的外業(yè)實(shí)施 gps 測量外業(yè)實(shí)施包括外業(yè)準(zhǔn)備、外業(yè)觀測和成果整理三個階段。 外業(yè)準(zhǔn)備。外業(yè)準(zhǔn)備階段的主要工作是進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)和選點(diǎn)埋石。技術(shù) 設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)上述規(guī)范(規(guī)程)、測區(qū)范圍、測量任務(wù)的目的及精度

47、要求，測區(qū)已 有測量資料的狀況，以及測區(qū)所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)，考慮 gps 技術(shù)的特點(diǎn)，在實(shí) 地踏勘的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計(jì) gps 網(wǎng)布設(shè)方案。該技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)確定使用接收機(jī)的 臺數(shù)，同步圖形的連接方式，設(shè)站次數(shù)和觀測時段長等；還需要根據(jù)作業(yè)日期 的衛(wèi)星狀態(tài)圖表，制訂作業(yè)進(jìn)程安排計(jì)劃。 gps 網(wǎng)各點(diǎn)之間不要求通視(但應(yīng)適當(dāng)考慮下一級測量對通視的要求)。gps 點(diǎn)的點(diǎn)位應(yīng)選在視野開闊處，避開高壓電線、變電站、電視臺等設(shè)施，還應(yīng)盡 量選在交通方便的地方，點(diǎn)位附近不應(yīng)有大面積水域或強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號接收 的物體，以減弱多路徑效應(yīng)的影響。點(diǎn)位應(yīng)盡量和測區(qū)原有已知點(diǎn)重合，否則 至少應(yīng)聯(lián)測 3 個已知點(diǎn)，當(dāng)所選點(diǎn)位需

48、要進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測時，選點(diǎn)人員應(yīng)實(shí)地踏 勘水準(zhǔn)路線，提出有關(guān)建議。 外業(yè)觀測。gps 外業(yè)觀測是指用 gps 接收機(jī)獲取 gps 衛(wèi)星信號，主要工 作包括天線設(shè)置、接收機(jī)操作和測站記簿等。gps 操作的自動化程度相當(dāng)高， 一般只需按幾個功能鍵就可進(jìn)行測量。具體操作方法可參考有關(guān)儀器說明書。 成果整理。外業(yè)成果整理包括應(yīng)用隨機(jī)軟件進(jìn)行 gps 基線向量的解算， 計(jì)算同步環(huán)閉合差、非同步多邊形閉合差及重復(fù)邊的較差，檢查它們是否超過 規(guī)定的限差，如超限，應(yīng)分析其原因，然后進(jìn)行重測或補(bǔ)測。 gps 控制網(wǎng)平差。將外業(yè)計(jì)算獲得的基線向量，即在 wgs84 坐標(biāo)系中 的三維坐標(biāo)差，作為觀測數(shù)據(jù)，組成基線向量網(wǎng)

49、進(jìn)行 gps 控制網(wǎng)平差。一般首 先在 wgs84 坐標(biāo)系中進(jìn)行三維無約束平差，然后考慮坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題，在網(wǎng)中 加入地面已知點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行三維或二維的約束平差，以將各點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為實(shí)用 坐標(biāo)系(如北京 54 坐標(biāo)系或西安 80 坐標(biāo)系)的坐標(biāo)。 gps 控制網(wǎng)的平差計(jì)算一般采用隨機(jī)軟件或國內(nèi)自主研制開發(fā)的軟件進(jìn)行。 第四章 gps-rtk 在地籍碎部測量中的應(yīng)用 4.1 差分 gps 技術(shù) 差分 gps(dgps)是最近幾年發(fā)展起來的一種新的測量方法。實(shí)時動態(tài)(real time kinematic 簡稱 rtk)測量技術(shù)，也稱載波相位差分技術(shù)，是以載波相位 觀測量為根據(jù)的實(shí)時差分 gps 測量技術(shù)

50、，它是 gps 測量技術(shù)發(fā)展中的一個新突 破。實(shí)時動態(tài)測量的基本思想是，在基準(zhǔn)站上安置一臺 gps 接收機(jī)，對所有可 見 gps 衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)地觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)，通過無線電傳輸設(shè)備，實(shí)時地 發(fā)送給用戶觀測站。在流動站上，gps 接收機(jī)在接收 gps 衛(wèi)星信號的同時，通 過無線電接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位的原理， 實(shí)時地計(jì)算并顯示流動站的三維坐標(biāo)及其精度。實(shí)時動態(tài)(rtk)定位測量系統(tǒng)的 構(gòu)成實(shí)時動態(tài)定位測量系統(tǒng)主要由以下三部分構(gòu)成: 衛(wèi)星信號接收系統(tǒng)在實(shí)時動態(tài)定位測量系統(tǒng)中。應(yīng)至少包含兩臺 gps 接 收機(jī)，分別安置在基準(zhǔn)站和流動站上。當(dāng)基準(zhǔn)站同時為多用戶服務(wù)時，

51、應(yīng)采用 雙頻 gps 接收機(jī)，其采樣率與流動站采樣率最高的相一致。 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(數(shù)據(jù)鏈)。由基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)發(fā)射裝置與流動站數(shù)據(jù)接收裝 置組成，它是實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)測量的關(guān)鍵性設(shè)備。其穩(wěn)定性依賴于高頻數(shù)據(jù)傳輸 設(shè)備的可靠性與抗干擾性。為了保證足夠的數(shù)據(jù)傳輸距離及信號強(qiáng)度，一般在 基準(zhǔn)站還需要附加功率放大設(shè)備 。 軟件解算系統(tǒng)。實(shí)時動態(tài)定位測量的軟件解算系統(tǒng)對于保障實(shí)時動態(tài)測 量結(jié)果的精確性與可靠性，具有決定性的作用。在具體外業(yè)測量中，可以根據(jù) 精度要求的不同，選用靜態(tài)差分定位，快速靜態(tài)差分定位，動態(tài)差分定位或?qū)?時動態(tài)差分(rtk)等不同的作業(yè)模式。 4.1.14.1.1 快速靜態(tài)測量快速靜態(tài)測量

52、gps 接收機(jī)在每一用戶站上進(jìn)行靜止觀測。在觀測過程中，連同接收到的 基準(zhǔn)站的同步觀測數(shù)據(jù)，實(shí)時地解算整周未知數(shù)和用戶站的三維坐標(biāo)。采用這 種模式作業(yè)時，接收機(jī)可以不必保持對 gps 衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，定位精度可達(dá) 12cm。這種方法可應(yīng)用于城市、礦山等區(qū)域性的控制測里、工程測量和地籍 測量。 4.1.24.1.2 動態(tài)測量動態(tài)測量 動態(tài)測量模式，一般需首先在某一起始點(diǎn)上，靜止地觀測數(shù)分鐘，以便進(jìn) 行初始化工作。之后，運(yùn)動的接收機(jī)按預(yù)定的采樣時間間隔自動地進(jìn)行觀測， 并連同基準(zhǔn)站的同步觀測數(shù)據(jù)，實(shí)時地確定采樣點(diǎn)的空間位置。目前，其定位 精度在厘米級。 4.2 gps 碎部測量 目前，我國已經(jīng)制定

53、出全球定位系統(tǒng)(gpsaa 規(guī)范 ，由于將差分 gps 運(yùn) 用于大地測量尚處于研究階段，沒有相關(guān)的規(guī)程出臺。通過工作實(shí)踐，總結(jié)出 運(yùn)用差分 gps 進(jìn)行地籍碎部測量實(shí)施方法與步驟。 4.2.14.2.1 測量前的準(zhǔn)備工作測量前的準(zhǔn)備工作 準(zhǔn)備工作包括熟悉接收機(jī)的操作，差分處理軟件的熟練使用，制定野外測 量操作規(guī)程及組建作業(yè)隊(duì)伍等。在分析地籍測量的各種復(fù)雜情況基礎(chǔ)上，制定 出適合 gps 測量特點(diǎn)的操作規(guī)程。此外，測量隊(duì)伍的組建也很關(guān)鍵，一個作業(yè) 隊(duì)?wèi)?yīng)該至少由 2 人組成，儀器操作員，記錄員。記錄員由了解土地權(quán)屬情況的 人員充當(dāng)，儀器操作員的任務(wù)是操作 gps 接收機(jī)，監(jiān)視工作狀態(tài)是否正常。 4

54、.2.24.2.2 現(xiàn)有測繪控制網(wǎng)的評價與加密現(xiàn)有測繪控制網(wǎng)的評價與加密 測區(qū)內(nèi)必須有一定數(shù)量的己知控制點(diǎn)。如果測區(qū)內(nèi)沒有控制點(diǎn)，或密度不 夠，可以用 gps 靜態(tài)差分定位技術(shù)進(jìn)行引點(diǎn)或加密。 4.2.34.2.3 數(shù)據(jù)組織與編碼數(shù)據(jù)組織與編碼 一般說來，用一臺 gps 接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，測站 gps 接收機(jī)則有數(shù)臺，同 時進(jìn)行測量。為了避免差分處理時數(shù)據(jù)管理混亂，我們對每臺流動站 gps 接收 機(jī)進(jìn)行編碼，如 1 號，2 號，3 號，n 號，在每一臺動接收機(jī)進(jìn)行測量時， 其數(shù)據(jù)文件名需包含日期、機(jī)號、文件序號等信息，這樣便于數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)處理 和存檔管理。此外，在野外測量中除采集權(quán)屬界線的空間坐

55、標(biāo)外，還要采集權(quán) 屬，土地利用類型等屬性信息。因此在測量前應(yīng)該對各屬性進(jìn)行統(tǒng)一編碼。編 碼原則應(yīng)該與地籍測量中的編碼原則一致。 4.2.44.2.4 基準(zhǔn)站的建設(shè)基準(zhǔn)站的建設(shè) 如果測區(qū)內(nèi)有足夠數(shù)量的 gps 測量控制點(diǎn)，將基準(zhǔn)站設(shè)置在測區(qū)中心位置。 基準(zhǔn)站周圍要求無高大建筑物、樹木等地物的遮擋，無強(qiáng)的電磁干擾(如變電站、 高壓線等)。用三角架將 gps 抗多路徑效應(yīng)的天線架在已知點(diǎn)上，天線用專用電 纜與 gps 接收機(jī)相聯(lián)，打開 gps 接收機(jī)進(jìn)行初始化。設(shè)置采樣率(大于或等于移 動站)和天線視角(基準(zhǔn)站一般為 10)等參數(shù)。一旦準(zhǔn)備工作完成，即可開始 采樣。如果測區(qū)內(nèi)沒有任何測量控制點(diǎn)，則需

56、從測區(qū)外的已知點(diǎn)引點(diǎn)建立控制 點(diǎn)，如果測區(qū)面積大，控制點(diǎn)太少，則需要進(jìn)行加密。 4.2.54.2.5 利用流動站利用流動站 gpsgps 接收機(jī)采集數(shù)據(jù)接收機(jī)采集數(shù)據(jù) 根據(jù)地籍測量的要求，需要采集兩類數(shù)據(jù):一是地塊的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)；二是 屬性數(shù)據(jù)如權(quán)屬、利用類型等。測量前打開 gps 接收機(jī)，鎖定 4 顆以上衛(wèi)星， 進(jìn)入 setup 菜單進(jìn)行初始化，設(shè)置采樣率和天線視角。移動站和天線視角最好 大于基準(zhǔn)站的天線視角，一般來說，移動站離基準(zhǔn)站的距離每增加 100km，移 動站的天線視角就增加 1，這樣保證移動站的所有可見 gps 衛(wèi)星都包含在基 準(zhǔn)站的可見衛(wèi)星中。當(dāng)初始化完成后即可開始移動測量。gp

57、s 接收機(jī)可由人手 持步行，或放在自行車、摩托車、汽車等載體上。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，當(dāng) gps 接收機(jī)放 在時速為 60km 的汽車上進(jìn)行測量時，對精度沒有影響。在測量中，天線要架在 一個支撐桿上，舉過人的頭頂垂直移動天線，避免嚴(yán)重的地物遮擋。如果發(fā)生 這種情況，可能導(dǎo)致跟蹤的衛(wèi)星數(shù)目小于 4 個，不能進(jìn)行 3 維定位?？紤]到衛(wèi) 星在空間的幾何分布等因素，要求測站必須觀測 4 顆以上的衛(wèi)星。否則應(yīng)該將 不能進(jìn)行 3 維定位的數(shù)據(jù)從序列中剔除，以免影響差分結(jié)果。每測一個地物， 同時填寫野外記錄表。 坐標(biāo)的采集和屬性的采集沒有很好地集成到 gps 接收機(jī)上，它們之間的關(guān) 聯(lián)是通過在 gis 內(nèi)部交互式編輯來

58、完成的。不過，許多 gps 接收機(jī)生產(chǎn)廠家開 始改變這種現(xiàn)狀。trimble 公司采取用一臺便攜式計(jì)算機(jī)與 gps 接收機(jī)相連， 通過 geolink 軟件來負(fù)責(zé)屬性數(shù)據(jù)的采集。而 promarkx-cm 接收機(jī)中，每開始 一個新文件名時，可以輸入 72 個字符的文件描述信息。借此功能，我們在開始 移動采集數(shù)據(jù)前，輸入地塊邊界的左右地塊屬性，通過這種辦法，在內(nèi)業(yè)處理 中可以識別測量地塊的屬性信息，通過交互編輯賦給圖斑。 4.2.64.2.6 內(nèi)業(yè)差分處理內(nèi)業(yè)差分處理 內(nèi)業(yè)差分處理的任務(wù)是根據(jù)基準(zhǔn)站和流動站得到的觀測量，按某種差分算 法解算出移動測站在 wgs84 坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。一般 gps 接收機(jī)都配備有差分 后處理軟件，可以提供差分方法，如：位置差分、偽距靜態(tài)差分、移動差分和 厘米級的載波相位差分等。 4.3 rtk 實(shí)時動態(tài)測量在地籍測量中應(yīng)用實(shí)例及其可靠性分析 4.3.14.3.1 rtkrtk 定位精度的分析定位精度的分析 我們選擇了一地區(qū)的界址點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時動態(tài)測量，同時為了驗(yàn)證 rtk 接收機(jī) 的定位精度，測量采用 rtk 接收機(jī) 1+1 配置，即一臺參考站與一臺流動站。試 驗(yàn)方法采用雙基站法檢驗(yàn)，其中只列 6 個點(diǎn)較差，全網(wǎng) 25 點(diǎn)均進(jìn)行比較，其平 面最大