完整版)中國地質大學畢業(yè)論文

1、中國地質大學（北京）成人教育測量工程專業(yè)畢業(yè)論文（設計）題目：GPS-RTK在城鎮(zhèn)地籍測量中的應 用班級： 測繪工程一班姓名：禾口 偉超學號：指導老師:和萬榮云南國土資源職業(yè)學院測繪工程系2014年05月目錄81摘要,，2概述,，2.1GPS應用概述，2.2GPS在地籍測量中的應用2.2.1GPS 在地籍控制測量中的應用概述,52.3GPS地籍控制測量工作概述，,，62.3.1GPS 數(shù)據(jù)預處理,83 GPS-RTK地籍測量的方法,83.1GPS-RTK技術的基本原理及測量方3.1.1GPS-RTK的基本原 理，3.1.2GPS-RTK的測量方，11總結,，12致謝,，n，4 RTK的優(yōu)缺點及

2、解決策略 114.1RTK技術的優(yōu) 占、，4.2RTK技術在地籍測量中存在的局限性及解決方 法，111313參考文 獻,1摘要論文摘要：地籍管理是土地管理工作的基礎，而建立一 套完整的地籍管理系統(tǒng)需要大量的地形、地籍數(shù)據(jù)的收 集與整理，在當前的測量技術應用中，以GPS測量為最重要的實現(xiàn)一些傳統(tǒng)測量方式（例如三角測量、紅外線 測距）并解決一些傳統(tǒng)測量方式無法解決的難點，因此 在地籍測繪中廣泛使用。本文結合實習期間GPS-RTK在城鎮(zhèn)地籍管理中的一些實例操作來談GPS-RTK技術在地籍測繪中的應用。關鍵字：地籍測繪、應對措施、GPS RTK技術2概述2.1GPS應用概述GPS是由美國國防部主持研制

3、以空中衛(wèi)星為基礎的無線 電導航系統(tǒng)。該系統(tǒng)能為全球提供全天侯、 連續(xù)、實時、 高精度的三維位置、三維速度和時間信息。實時差分RTK 是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術，它能夠實 時提供測站點在指定坐標系中的三維定位成果，它是 GPS測量技術發(fā)展中的重大突破。隨著整周模糊度能夠 在很短的時間內被確定，從而保證了RTK技術在野外實時的得到厘米級的定位精度。2000年開始，我國著手開展國家精度 GPSA,B級網(wǎng)， 中國地殼運動 GPS監(jiān)測網(wǎng)絡和總參測局 GPS一、二級網(wǎng) 的三網(wǎng)聯(lián)測工作，以建立國家高精度GPS2000網(wǎng)，預期精度為10-A。這充分整合了我國 GPS網(wǎng)絡資源，以滿足 我國采用空間技

4、術為大地控制測量、定位、導航、地殼 變形監(jiān)測服務。在區(qū)域性GPS控制網(wǎng)方面，由于這類網(wǎng)的特點是控 制區(qū)域有限，邊長短，觀測時段短，因為GPS定位的高度精度、快速度、省費用等優(yōu)點。我國建立區(qū)域大地控 制網(wǎng)的手段已基本被 GPS技術所取代。就其作用而言分 為：建立新的地面控制網(wǎng)、檢核和改善已有地面網(wǎng)、對 已有的地面網(wǎng)進行加密、擬和區(qū)域大地水準面1。2.2GPS在地籍測量中的應用 土地是人類最寶貴的自然資源，是人類生存、生活和生 產(chǎn)活動的物質基礎。為切實保護耕地，節(jié)約使用土地， 建立土地資源可持續(xù)利用機制，必須加強土地的管理， 有效的管理是建立在摸清家底基礎之上的。隨著經(jīng)濟社 會快速發(fā)展，城鄉(xiāng)面貌變

5、化很大，有用的土地信息已難 以滿足新形勢下節(jié)約集約用地的需要。掌握真實準確的 土地基礎數(shù)據(jù)，是實行最嚴格土地管理制度的迫切需要， 對全面落實科學發(fā)展觀，完成“十一五”規(guī)劃的任務， 守住全國耕地不少于 18億畝這條紅線具有重要意義， 故我國于2007年7月1日啟動了第二次全國土地調查， 其目的是要通過新一輪土地調查。地籍測量是以一定的 精度測定土地境界、土地權屬界位置、土地面積，并以反應土地利用類型、分布狀況以及質量等級為主要目的 的測量工作。城鎮(zhèn)地籍測量是地籍測繪的一部分重要的 工作，并且城鎮(zhèn)測量要求比例尺大、精度高。隨著現(xiàn)代 測繪技術的發(fā)展，高精度、高效率的新型測繪儀器的出 現(xiàn)，地籍測量與現(xiàn)

6、代測繪新技術的結合逐漸緊密，地籍 測量的儀器和方法都有了較大的改變。傳統(tǒng)的地籍測量 手段已經(jīng)難以滿足實際工作的需要，現(xiàn)代測繪技術方法 在地籍測量中發(fā)揮著巨大作用。作為最先進的測量手段，GPS理所當然成為人們研究的主要目標。2.2.1GPS在地籍控制測量中的應用概述控制測量是測量的主要工作， 也是較為關鍵的工作步驟， 控制測量的成敗對地籍測量的成果起著至關重要的作 用，因此國家對控制測量工作有著嚴格的規(guī)程和規(guī)定。城鎮(zhèn)地籍控制測量多是在國家GPS的 D級網(wǎng)上布設E級網(wǎng)的，要求GPS點的布設、觀測等技術均按照全球定 位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范(GBTI)和其它標準規(guī)定執(zhí)行.在 城鎮(zhèn)地籍調查規(guī)程中規(guī)定地

7、籍平面控制點的基本精度為 四等網(wǎng)中最弱相鄰點的相對點位中誤差不得超過4CM地籍平面控制測量坐標系統(tǒng)盡量采用國家統(tǒng)一坐標系統(tǒng)，條件不具備的地區(qū)可采用地方坐標系或任意坐標系。 城鎮(zhèn)地籍平面控制網(wǎng)應盡量利用已有的等級控制網(wǎng)加密 建立。地籍平面控制網(wǎng)的等級依次為二、三、四等三角 網(wǎng)、三邊網(wǎng)及邊角網(wǎng)，一、二級小三角網(wǎng)(鎖)，一、級導線網(wǎng)及相應等級的 GPS網(wǎng)。各等級地籍平面控制網(wǎng)、 點，根據(jù)城鎮(zhèn)規(guī)模均可作為省級控制。各級GPS靜態(tài)相對定位測量的主要技術要求：等級平均邊長(km)接收機精度優(yōu)于同 步 觀 測 接 收 機 數(shù)觀測量衛(wèi)星 高度 角()有效 觀測 衛(wèi)星 數(shù)觀測 時段 長度(min)數(shù)據(jù) 采集 間

8、隔 時間(s)級0.510mm+3PPm 3載波 相 位 15 4 301560級0.210mm+3PPm 3載波 相 位 15 4 3015602.3GPS地籍控制測量工作概述GPS測量應用于大地測量，其工作分為內業(yè)和外業(yè)兩部 分。內業(yè)工作主要包括 GPS測量技術設計、測后數(shù)據(jù)處 理以及技術總結等；外業(yè)工作包括選點、 建立觀測標志、 野外觀測以及成果檢核等。在進行GPS外業(yè)數(shù)據(jù)采集之前，必須做好實施前的測區(qū)踏勘、 資料收集、器材籌備、 觀測計劃擬訂、GPS儀器檢核及設計書編寫等外業(yè)準備 工作。GPS外業(yè)實施工作包括： GPS點的選點、埋石、觀測、 記錄等。（1）選點：由于GPS測量觀測站之間

9、不一定要相互通 視，而且網(wǎng)的圖形結構也比較靈活，所以選點工作比常規(guī)控制測量的選點要簡便。選定后，應按要求埋石，以便保存。最后，應繪制點之記、測 站環(huán)視圖和GPS網(wǎng)選點圖，作為提交的選點技術 資料。(2) 埋石：GPS網(wǎng)點一般應埋設具有中心標志的標石，以精確標志點位。點的標石和標志必須穩(wěn)定、堅固以利長久保存和利用。(3) 外業(yè)觀測工作：GPS外業(yè)觀測工作主要包括：天 線的安裝與量測天線高、觀測作業(yè)和記錄作業(yè)等。天線的相位中心是 GPS測量的基準點，靜態(tài) 相對定位時，天線應盡量利用三腳架安置在測量 標志中心的上方直接對中， 天線基座上的圓水準 氣泡必須居中， 天線的定向標志線應指向正北。 天線安置

10、完成以后，在離開天線適當位置的地面 上安放GPS接收機，接通接收機、電源、天線、 控制器的連接電線，在開機實施觀測工作之前， 接收機一般需按規(guī)定經(jīng)過預熱和靜置。經(jīng)過預熱之后即可啟動接收機進行觀測。(4) 觀測記錄：觀測記錄由 GPS接收設備自動形成， 均記錄在存儲介質上。測量手簿是在接收機啟動 前及觀測過程中，由觀測者填寫的，是用來記錄天線高、氣象數(shù)據(jù)測量結果、觀測人員、儀器、時間等情況的。為了保證記錄的準確性， 測量手 簿必須在作業(yè)過程中隨時填寫，不得事后補記。2.3.1GPS數(shù)據(jù)預處理GPS數(shù)據(jù)預處理的目的是對原始數(shù)據(jù)進行編輯、加工整 理、分流并產(chǎn)生各種專用信息文件。觀測成果的外業(yè)檢 核是

11、確保外業(yè)觀測質量，實現(xiàn)預期定位精度的重要環(huán)節(jié)， 所以當觀測任務結束后，必須在測區(qū)及時對外業(yè)的觀測 數(shù)據(jù)質量進行檢核和評價，以便及時方向不合格的成果， 并根據(jù)情況采取淘汰或重測、補測措施。3 GPS-RTK地籍測量的方法3.1.1GPS-RTK的基本原理GPS-RTK技術采用差分 GPS三類（位置差分、偽距差分 和相位差分）中的相位差分。這三類差分方式都是有基 準站發(fā)送改正數(shù)，由流動站接收并對其測量結果進行改 正，以獲得精確的定位結果，所不同的是發(fā)送改正數(shù)的 具體內容不一樣，其差分定位精度也不同。前兩類定位 誤差的相關性會隨基準站與流動站的空間距離的增加其 定位精度迅速降低，故GPS-RTK采用

12、第3中方法。GPS-RTK的工作原理是將一臺接收機安置于基準站上， 另一臺或幾臺接收機置于流動站上，基準站和流動站同 時接收同一時間相同 GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，基準站所獲 得的觀測值與已知位置信息進行比較，得到GPS差分改正值。然后將這個改正值及時地通過無線電數(shù)據(jù)鏈電臺 傳遞給流動站以精化其 GPS觀測值。得到經(jīng)差分改正后 流動站較準確的實時位置。流動站可處于靜止狀態(tài)，也 可處于運動狀態(tài)。RTK分修正法和差分法。修正法 是基 準站將載波相位修正量發(fā)送給流動站，以改正其載波相 位，然后求解坐標。差分法是將基準站采集的載波相位 發(fā)送給流動站進行求解差解算坐標。前者為準RTK技術， 后者為真正的RT

13、K技術。3.1.2GPS-RTK的測量方法目前，RTK測量技術已經(jīng)得到廣泛應用，在測量模式、 測量速度和精度方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的測量方式，但主要的 缺點是其不穩(wěn)定性和因信號源而產(chǎn)生的隨機錯誤。和 GPS靜態(tài)測量相比，RTK測量相對容易出錯，所以必須 找到適宜方法進行測量前的質量控制。GPS快速靜態(tài)定位測量是利用快速整周模糊度解算法原 理所進行的GPS靜態(tài)定位測量。它具有高精度、全天侯、 全球性和點間無需通視等優(yōu)點，已廣泛應用于測量的各 個領域，為我國經(jīng)濟建設做出了重大貢獻。這一高新技 術出現(xiàn)以來，其應用之廣泛、普及之迅速是前所未有的。 就觀測時段而言，全球定位系統(tǒng)城市測量技術規(guī)程（CJJ73-97

14、, 下簡稱規(guī)程）規(guī)定，二等以下 GPS測 量各等級作業(yè)的觀測時段長度見下表：項目等級觀測方法三等四等一級觀測時段靜態(tài) 60 45 45min快速靜態(tài) 20 15 15由表可見：與靜態(tài)定位相比，使用快速靜態(tài)定位測量， 觀測時段將縮短2倍；在精度方面，對于二等以下控制 網(wǎng)，GPS靜態(tài)定位測量所能達到的精度，快速靜態(tài)定位 測量同樣可以達到，而工作效率卻提高了2倍，快速靜態(tài)定位測量越來越受到人們的青睞。在實際工作中，我們一般米用以下三種方法：（1）已知點檢核比較法。即用RTK測出已知控制點的坐標進行比較檢核，發(fā)現(xiàn)問題即采取措施改正。（2） 重測比較法：即每次初始化成功后，先重測1-2 個以測過的RTK

15、點或高精度控制點，確認無誤后才進行 RTK測量。（3）電臺變頻實時檢測法：即在測區(qū)內建立兩個以上 基準站，每個基準站采用不同的頻率發(fā)送改正數(shù)據(jù)，流 動站用變頻開關選擇性地分別接收每個基準站的改正數(shù) 據(jù)從而得到兩個以上解算結果，比較這些結果就可判斷 其質量高低。通過對三種方法的實驗比較發(fā)現(xiàn)，最可靠的是已知點檢 核比較，但控制點的數(shù)量畢竟有限，而沒有點的測區(qū)只 能用重測比較法來檢核了，另外，電臺變頻實時檢測法 的實時性較好，但不方便的是它需具備一定的儀器條件。4 RTK的優(yōu)缺點及解決策略4.1RTK技術的優(yōu)點隨著全球定位系統(tǒng)（GPS技術的快速發(fā)展，RTK測量技 術也因其精度高、實時性和高效性，使得

16、其在城市測繪 中的應用越來越廣，其優(yōu)點和長處也得到了充分展示。RTK的優(yōu)點：（1）定位精度較高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有 誤差積累，利于界址點精度的提高。（2）RTK測量技術作業(yè)自動化、集成化程度高，測繪功 能強大，可存儲大量的成果數(shù)據(jù)。（3）作業(yè)效率很高，比常規(guī)測量可提高效23倍。4.2RTK技術在地籍測量中存在的局限性及解決方法 盡管RTK測量技術擁有眾多優(yōu)點，但也要清楚的認識到， 在實際生產(chǎn)中它的技術也存在著弱點和弊端。（1）精度和穩(wěn)定性問題。RTK測量最大的弱點就是精度 和穩(wěn)定性不及全站儀，特別是在穩(wěn)定性方面，這是地籍測量不允許的。（2）受到衛(wèi)星狀況限制，不論在任何好的時間段，仍然 會有些國

17、家不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋，容易產(chǎn)生假值。產(chǎn)生假值的問題可采用 RTK測量成果的重復測量的方法 可以發(fā)現(xiàn)。（3）數(shù)據(jù)鏈傳輸受到干擾和限制，作業(yè)半徑比標稱距離 小的問題。RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸容易受到障礙物如高大山體、 高大建筑物和各種高頻信號源的干擾，在傳輸過程中衰 減嚴重，嚴重影響地籍控制測量的精度和作業(yè)半徑。另 外，當RTK作業(yè)半徑超過一定距離時，測量結果誤差超 限解決這類問題的有限方法是把基準站布設在測區(qū)中央的最高點上，周圍盡可能減少由電磁波（通信機站、高 壓電線等）造成的干擾。（4）天空環(huán)境影響。白天中午，受到電離層干擾大，共 用衛(wèi)星少，常接受不到 5顆衛(wèi)星，因而初始化時間長甚 至不能初始化，

18、也就無法進行測量。在地籍控制測量的 郊區(qū)時，我們觀察發(fā)現(xiàn)，在相同外界環(huán)境條件下進行 RTK 測量，上午11點之前和下午3:30分之后，RTK測量結 果準而快，而中午時分，就很難較準的進行 RTK的觀測， 可見RTK測量具有時間段的限制。總結GPS-RTK技術以靈活高效、無誤差積累、厘米級精度等 優(yōu)勢，已經(jīng)在地籍測量過程中被廣泛應用。同時，RTK技術也有些技術上的缺點，但只要了解了它的優(yōu)缺點所 在，能夠采取合適的措施避其利害。使GOS-RTK技術在地籍測量中得到更廣泛的應用。GPS-RTK技術的應用，極大地推進城鎮(zhèn)全解析的數(shù)字化地籍測量技術的發(fā)展， 使城鎮(zhèn)地籍管理和地籍測量手段實現(xiàn)自動化或半自動 化，有力地促進城鎮(zhèn)地籍信息系統(tǒng)的建設和城鎮(zhèn)地籍管 理水平的提高。致謝值此論文完成之際，謹向我的和萬榮老師致以最衷心的 感謝。在這些時間里，得到和萬榮老師悉心指導和竭力 教誨，使我在緊張的工作同時，學業(yè)得以進步和順利完 成，使我在測繪的研究更加深入；他使我拓寬知識面， 擴大學識和視野，提升了自己的設計能力，充