GPSRTK在數(shù)字地形圖測繪中的應(yīng)用畢業(yè)論文

1、本科畢業(yè)論文GPS在數(shù)字地形測繪中的應(yīng)用摘要全球定位系統(tǒng)GPS的全面建成和發(fā)展，使導(dǎo)航和測繪行業(yè)發(fā)生了一場重大而深刻的技術(shù)革命。GPS測量技術(shù)用于生產(chǎn)作業(yè)，其作業(yè)模式從靜態(tài)測量、快速靜態(tài)測量、后處理高精度動態(tài)測量，發(fā)展到動態(tài)初始化(OTF)厘米級實時RTK測量作業(yè)。RTK技術(shù)是GPS定位技術(shù)的一個新的里程碑，它不僅具有GPS技術(shù)的所有優(yōu)點，而且可以實時獲得觀測結(jié)果和精度，大大提高了工作效率，并開拓了GPS新的應(yīng)用領(lǐng)域，為測繪工作者帶來了極大的方便。本文介紹了GPS RTK的發(fā)展歷史、發(fā)展前景以及工作原理，并對徠卡頻率GPS RTK在測量中的工作模式、數(shù)據(jù)鏈結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點、GPS RTK的工作步

2、驟、RTK成果的精度等因素進行了探討，同時進一步探討了GPS RTK在控制測量的數(shù)字地形圖的應(yīng)用等方面的應(yīng)用。通過具體的工程實例RTK證明了GPS技術(shù)能夠大大提高工作效率，降低勞動強度，成果質(zhì)量可靠等優(yōu)點。關(guān)鍵詞:GPS RTK測繪控制測量；布局；數(shù)字制圖；原則；準(zhǔn)確性分析目錄TOC o 1-3 u摘要 HYPERLINK h l _RefHeading_Toc232773911 I摘要 HYPERLINK l _RefHeading_Toc232773912 II第一章引言 HYPERLINK l _RefHeading_Toc232773913 11.1論文的目的和意義 HYPERLINK

3、 l _RefHeading_Toc232773914 11.2論文研究現(xiàn)狀 HYPERLINK l _RefHeading_Toc232773915 21.3論文的主要內(nèi)容 HYPERLINK l _RefHeading_Toc232773916 2第2章RTK測繪原理32.1全球定位技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢3GPS全球定位系統(tǒng)32 . 1 . 2全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)32.1.3伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)42.1.4北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)5準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)QZSS5量子定位系統(tǒng)QPS52.2 GPS測量原理62 . 2 . 1 GPS衛(wèi)星定位的基本原理6載波相位測量62 . 2 . 3 RTK測量工作原理7

4、2.3 RTK測量系統(tǒng)的組成82.4 RTK點改正方法92.5本章概述11第3章GPS RTK在數(shù)字地形測圖中的應(yīng)用133.1 GPS RTK技術(shù)的作業(yè)流程及作業(yè)過程中應(yīng)注意的問題133 . 1 . 1 GPS RTK技術(shù)的作業(yè)流程133 . 1 . 2 GPS RTK技術(shù)作業(yè)中應(yīng)注意的問題153.2 GPS RTK在數(shù)字地形測量中的應(yīng)用163 . 2 . 1 GPS RTK在圖根控制測量中的應(yīng)用173 . 2 . 2 GPS RTK在地形測量數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用183.3本章概述19第四章GPS RTK在數(shù)字地形測圖中的精度分析4.1雙基站數(shù)據(jù)精度分析204.2 GPS RTK成果的精度分析20

5、4.2.1影響GPS RTK精度的因素204.2.2提高GPS RTK精度的方法214.3 GPS RTK技術(shù)的優(yōu)缺點224 . 3 . 1 RTK技術(shù)優(yōu)勢224 . 3 . 2 RTK技術(shù)的缺點234.4提高GPS RTK 24工作效率的方法4.5本章概述24結(jié)論2526篇參考文獻至27歲附錄28第一章情緒理論1.1論文的目的和意義中國幅員遼闊，蘊藏著豐富的礦產(chǎn)、水利、農(nóng)業(yè)、旅游等各種自然資源。這些資源都需要在規(guī)劃、開發(fā)、利用的過程中，通過地形圖進行規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和后期的運營管理。隨著我國經(jīng)濟水平的提高，城市建設(shè)的加快，工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，環(huán)保意識的增強，依法合理利用土地，都需要地形圖為其服務(wù)

6、。各種比例尺的地形圖和專題圖是測繪行業(yè)的主要產(chǎn)品。在一些專業(yè)測繪隊伍中，地形測量的任務(wù)甚至可能占到全年總測量任務(wù)的80%以上。因此，地形測量是測量工程中一個非常重要的課題。然而，傳統(tǒng)的地形測量方法測繪地形圖的效率往往難以滿足當(dāng)前用戶的要求。為了加快進度，許多測繪單位不得不采取“人海戰(zhàn)術(shù)”，導(dǎo)致測繪成本增加，測繪單位利潤下降。近年來，地理信息系統(tǒng)(GIS)作為集地球科學(xué)、信息科學(xué)和計算機技術(shù)于一體的高新技術(shù)，是一種與空間數(shù)據(jù)管理、空間信息分析和傳播相關(guān)的計算機系統(tǒng)。它已被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如土地利用、資源管理、環(huán)境監(jiān)測、城市和區(qū)域規(guī)劃等。，已成為社會可持續(xù)發(fā)展的有效輔助決策支持工具。隨著GIS

7、技術(shù)的不斷發(fā)展，在為測繪行業(yè)提供廣闊空間的基礎(chǔ)上，對測繪技術(shù)的要求也在不斷加強，對測繪產(chǎn)品質(zhì)量和效率的要求也在不斷提高。地形測量為GIS提供空間位置信息，因此如何提高測繪質(zhì)量和效率成為測繪科研人員和測繪工作者的研究課題。在傳統(tǒng)的地形測量中，主要的方法有:大平板測圖、經(jīng)緯儀配合小平板測圖、航空測圖等。大平板測圖和經(jīng)緯儀配小平板測圖，也叫白紙測圖，主要是利用圖形相似的原理將視線投射到平板上，然后在投射到平板上的視線上按比例縮小圖上的距離。野外工作結(jié)束后，應(yīng)進行清晰的繪畫、裝飾和出版。這兩種方法雖然直觀，但是流程很多，也達不到數(shù)字化的要求。航空測繪廣泛應(yīng)用于大面積地形測量。它主要利用航拍獲得的影像照

8、片。外業(yè)照片控制和外業(yè)照片調(diào)整后，調(diào)整后的照片用于內(nèi)業(yè)繪圖。這種方法外業(yè)工作量相對較小，但工作周期較長(一般第一年進行航拍，第二年進行外業(yè)控制測量，第三年進行測繪)。航拍受季節(jié)和天氣影響較大，在大比例尺測量中由于遮擋等原因精度難以保證。因此，這種方法更適合繪制國家基礎(chǔ)地圖。GPS(全球定位系統(tǒng))是在美國建立的基于衛(wèi)星的無線電導(dǎo)航和定位系統(tǒng)。它具有全方位、全天候、連續(xù)實時的導(dǎo)航、定位和授時功能。它可以為用戶提供精確的三維坐標(biāo)、速度和時間。Rtk(實時動態(tài))測量技術(shù)是一種基于載波相位觀測的實時差分GPS測量技術(shù)。它主要是利用安裝在參考站上的GPS接收機對所有可見的GPS衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并將觀測數(shù)

9、據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備實時發(fā)送到動態(tài)站。在動態(tài)站，接收機接收GPS信號，同時通過無線電接收設(shè)備接收參考站發(fā)送的觀測改正數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位原理10實時計算并顯示動態(tài)站的三維坐標(biāo)。RTK技術(shù)以其快捷、方便、靈活的特點，廣泛應(yīng)用于工程測量的各個方面。如:常規(guī)控制測量、工程規(guī)劃測量、線路放樣等領(lǐng)域。如果用RTK技術(shù)測量地形圖，甚至不需要控制測量。只需要一個人拿著聽筒，在被測點停留一硯秒。利用有線或無線技術(shù)將該點的信息直接傳輸?shù)骄哂芯庉嫻δ艿碾娮邮职寤螂娮悠桨迳?，利用編輯功能可在野外直接繪制地形圖。由于采用了GPS RTK技術(shù)，測點時不要求點與點之間通視，只需要在點的上方一定角度的空間，一個人就可以完

10、成測繪，測繪后立即顯示，基本完成地形圖。因此，該技術(shù)可以大大提高制圖效率。1.2論文研究現(xiàn)狀目前數(shù)字測圖主要是利用全站儀配合便攜式電腦或電子筆記本在野外采集數(shù)據(jù)，最后利用專業(yè)測圖軟件編輯成圖。這種方法要求在測站測量各種地物地貌的斷點，即斷點必須與測站通視。隨著GPS技術(shù)的出現(xiàn)及其RTK定位技術(shù)的廣泛應(yīng)用，利用GPS RTK定位技術(shù)進行數(shù)字測圖，可以彌補測站控制面積的限制，大大提高測圖效率和精度，取得良好的效果。1.3論文的主要內(nèi)容1.根據(jù)RTK技術(shù)在測量中的工作模式、數(shù)據(jù)鏈結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點，采用雙基站比對的方法分析RTK成果的精度。2.通過GPS RTK觀測獲得原始觀測數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析研究

11、減小誤差的方法。3.GPS RTK在數(shù)字地形測繪中的應(yīng)用，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及校正方法的研究。 HYPERLINK ./PS+RTK內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測圖系統(tǒng)的應(yīng)用研究/Paper/pdf/y12038410006.pdf t mainFrame 第二章RTK測繪原理2.1全球定位技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢GPS全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)(GPS)是美國國防部于1973年批準(zhǔn)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。這是一種基于衛(wèi)星的無線電導(dǎo)航和定位系統(tǒng)。具有全方位、全球、全天候、連續(xù)、實時的導(dǎo)航、定位和授時功能?？梢詾楦黝愑脩籼峁┚_的三維坐標(biāo)、速度和時間。整個GPS系統(tǒng)包括三個部分:空間部分、地面控制部分和用戶設(shè)備部分?？臻g的一部分，

12、即GPS衛(wèi)星星座，由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。衛(wèi)星軌道數(shù)為6個，衛(wèi)星高度為20200km，軌道傾角為55度，衛(wèi)星運行周期為11h58m，載頻為1575.4ZMHz和1227.60MHz，衛(wèi)星通過天頂時，衛(wèi)星可見時間為5小時。平均6顆衛(wèi)星，最多9顆衛(wèi)星，可以在地球表面任意地點任意時間同時觀測，高度角15度以上。地面控制部分由一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)控站組成。主控站的任務(wù)是收集和處理本地站和監(jiān)測站接收到的所有數(shù)據(jù)，編制每顆衛(wèi)星的星歷和GPS時間系統(tǒng)，并將預(yù)測的衛(wèi)星星歷、鐘差和狀態(tài)數(shù)據(jù)編制成帶有大氣傳播修正的導(dǎo)航電文發(fā)送給注入站。它還負責(zé)修正衛(wèi)星的軌道偏差，必要時對衛(wèi)星進行調(diào)度，讓

13、備用衛(wèi)星代替故障衛(wèi)星；監(jiān)控整個地面監(jiān)控系統(tǒng)的工作；檢查注入站發(fā)送給衛(wèi)星的導(dǎo)航信息；監(jiān)控衛(wèi)星是否向用戶發(fā)送了導(dǎo)航信息。注入站的任務(wù)是將活動站發(fā)送的導(dǎo)航電文注入相應(yīng)衛(wèi)星的存儲器中。監(jiān)測站主要為主控站提供衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)。用戶，即GPS信號接收機，捕獲根據(jù)某一衛(wèi)星高度的截止角選擇的待測衛(wèi)星的信號，跟蹤這些衛(wèi)星的運行，對接收到的GPS信號進行變換、放大和處理，從而測量GPS信號從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間，解譯GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航電文，并實時計算該站的三維位置，甚至三維速度和時間。2.1.2GLONASS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GLONASS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)是一個類似于美國GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星定位系

14、統(tǒng)，由前美國從20世紀(jì)80年代初開始建設(shè)。前美國解體后，由俄羅斯管理。它還包括衛(wèi)星星座、地面測控站和用戶設(shè)備。GLONASS系統(tǒng)的衛(wèi)星星座由24顆衛(wèi)星組成，均勻分布在三個近似圓形的軌道平面上，每個軌道平面8顆衛(wèi)星，軌道高度19100km，運行周期11h15，軌道傾角64.8o與美國的GPS系統(tǒng)不同，GLONASS系統(tǒng)采用頻分多址(FDMA)，根據(jù)載波頻率來區(qū)分不同的衛(wèi)星(GPS是碼分多址(CDMA)，根據(jù)調(diào)制碼來區(qū)分衛(wèi)星)。每顆GLONASS衛(wèi)星發(fā)射的兩個載波的頻率分別為L1=1.602+0.5625k(MHz)和L2=1.246+0.4375k(MHz)，其中k=1-24為每顆衛(wèi)星的頻率數(shù)。

15、GLONASS衛(wèi)星的載波上還調(diào)制了兩種偽隨機噪聲碼:S碼和P碼。俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)采取軍民共享、不加密的開放政策。GLONASS系統(tǒng)主要用于導(dǎo)航和定位。與GPS系統(tǒng)一樣，GLONASS系統(tǒng)也可以廣泛應(yīng)用于各種級別和類型的測量應(yīng)用、GIS應(yīng)用和時頻應(yīng)用。2.1.3伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)系統(tǒng)歐洲民用衛(wèi)星導(dǎo)航計劃(European Civil Satellite Navigation Program)于1999年初由歐洲委員會(European colmmisino)和ellropeanspaceagency(ESA)聯(lián)合發(fā)起并實施，旨在歐洲建立一個獨立的民用全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)預(yù)

16、計將于2010年底完成。目前，中國、以色列、印度、以色列、摩洛哥、沙特阿拉伯、烏克蘭等國家和地區(qū)簽署了參與這一計劃的合作協(xié)議，其他許多國家正在與歐盟和歐洲航天局就加入這一計劃進行談判。伽利略系統(tǒng)由五部分組成:全球設(shè)施、區(qū)域設(shè)施、本地設(shè)施以及用戶和服務(wù)中心。全球設(shè)施部分由空間部分和地面部分組成?？臻g段的30顆衛(wèi)星均勻分布在三個中高圓形地球軌道上，軌道高度為23616km，軌道傾角為56。軌道的上升點和交點在赤道上相隔120，衛(wèi)星運行周期為14小時。每個軌道平面上有一顆備用衛(wèi)星。地面部分由完整性監(jiān)控系統(tǒng)、軌道測控系統(tǒng)、時間同步系統(tǒng)和系統(tǒng)管理中心組成。伽利略系統(tǒng)的地面部分主要由位于歐洲的兩個伽利略控

17、制中心(GCC)和分布在世界各地的29個伽利略傳感器站(GSS)組成。此外，還有5個S波段上行站和10個C波段上行站分布在世界各地，用于控制中心和衛(wèi)星之間的數(shù)據(jù)交換。控制中心通過冗余通信網(wǎng)絡(luò)與傳感器站相連。全球地面部分還提供與服務(wù)中心和增值商業(yè)服務(wù)的接口，以便與COSPAS-SARSAT的地面部分一起提供搜索和救援服務(wù)。設(shè)施的區(qū)域完整性數(shù)據(jù)由監(jiān)測站提供，完整性上行鏈路數(shù)據(jù)鏈路直接或通過全球設(shè)施的地面部分，與搜救服務(wù)提供商提供的數(shù)據(jù)一起上傳到衛(wèi)星。世界上最多可以設(shè)置8個區(qū)域地面設(shè)施。歐洲靜止導(dǎo)航重疊服務(wù)(EGNOS)系統(tǒng)通過靜止衛(wèi)星廣播GPS和GLONASS的完整性信息和差分校正。當(dāng)?shù)卦O(shè)施可以通

18、過采取增強措施來滿足這些要求。本地設(shè)施除了提供差分修正和完整性告警(1s)外，還可以提供以下服務(wù):商業(yè)數(shù)據(jù)(差分修正、地圖和數(shù)據(jù)庫):附加導(dǎo)航信息(偽衛(wèi)星)；在GSM和UMTS基站計算的位置信號較差的區(qū)域(如地下停車場、車庫)增強定位數(shù)據(jù)信號；移動通信渠道。用戶，即接收者，是伽利略系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。根據(jù)市場的需求，有各種類型的接收機使用伽利略系統(tǒng)的各種信號來實現(xiàn)不同的服務(wù)。伽利略接收機還應(yīng)該有外部輔助系統(tǒng)(GPS、GLONASS、羅蘭等。)接口，可以形成一個集成的服務(wù)。服務(wù)中心提供伽利略用戶和增值服務(wù)提供商(包括本地增值服務(wù)提供商)之間的接口。根據(jù)各種導(dǎo)航、定位和授時服務(wù)的需要，服務(wù)中心可

19、提供以下信息:性能保證信息或數(shù)據(jù)登錄；保險、債務(wù)、法律和訴訟業(yè)務(wù)管理；證書和許可證信息的管理；貿(mào)易中介；支持研發(fā)方法的開發(fā)、應(yīng)用和引進。2.1.4北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)2000年，北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)梁穎衛(wèi)星發(fā)射成功，標(biāo)志著中國擁有了自己的第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。這對于滿足我國國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的需要，促進我國衛(wèi)星導(dǎo)航定位的發(fā)展，具有重大的經(jīng)濟和社會意義。北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)采用主動定位原理。用戶設(shè)備不僅要接收兩顆北斗衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號，還要發(fā)送到衛(wèi)星上，然后由地面中心站計算出每個用戶的位置，并通過通信的方式將測得的坐標(biāo)值告知用戶。北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)主要服務(wù)于中國及周邊國家和地區(qū)。它可以在服務(wù)區(qū)域內(nèi)隨時隨

20、地為用戶確定地理經(jīng)緯度信息，并提供雙向短信通信和精確時間服務(wù)。北斗系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于船舶運輸、公路運輸、鐵路運輸、海上作業(yè)、漁業(yè)生產(chǎn)、水文預(yù)報、森林防火、環(huán)境監(jiān)測等多個行業(yè)。，并可與其他有特殊指揮調(diào)度要求的單位配合使用，如軍隊、公安、海關(guān)等。但目前，該系統(tǒng)只有兩顆衛(wèi)星。因此精度不能滿足測量和工程測量的需要，所以該系統(tǒng)在測量領(lǐng)域很少使用。2007年2月3日。中國成功發(fā)射第四顆北斗導(dǎo)航試驗衛(wèi)星。在北斗導(dǎo)航試驗衛(wèi)星的基礎(chǔ)上，中國將逐步對該系統(tǒng)進行組網(wǎng)，并逐步將其擴展為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。正在建設(shè)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由5顆靜止衛(wèi)星和30顆非靜止衛(wèi)星組成，提供開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)兩種服務(wù)模式。隨著該系統(tǒng)的

21、建立，它將在測繪領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2.1.5準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)這個系統(tǒng)是日本經(jīng)濟團體聯(lián)合會和政府綜合科學(xué)技術(shù)會議要開發(fā)的“準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)”。它為新一代移動通信、廣播電視、衛(wèi)星定位和信息服務(wù)提供支持。它由三顆衛(wèi)星組成，與GPS一起工作在距地面約36000公里的圓形軌道上。預(yù)計2008年建成投入使用。三顆衛(wèi)星的軌道不同，三個軌道都與地球赤道平面成45度角。2.1.6量子定位系統(tǒng)QPS上述傳統(tǒng)定位過程中使用的方法是在空間發(fā)射電磁脈沖，以確定到達預(yù)定地點的時間和返回信號的時間。由于光速不變，這種處理可以實現(xiàn)遠距離不同預(yù)定地點的時間同步，進而計算出相關(guān)目標(biāo)的準(zhǔn)確位置。但這種方法的局限性在于其精度會受到功率和

22、帶寬變化的一定影響。目前正在研究的QPS可以克服上述局限性。該系統(tǒng)利用了量子力學(xué)中的量子脈沖異常，可以大大提高脈沖到達時間的測量精度。與GPS相比，QPS有以下優(yōu)點:1 .可以提高定位精度；2、有密碼措施，并能有效應(yīng)對竊聽等入侵；3.利用量子力學(xué)的理論，使系統(tǒng)比傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)更加靈敏，最終加強了系統(tǒng)的功能。目前該系統(tǒng)的研究還處于早期階段，MIT(麻省理工學(xué)院)的研究團隊已經(jīng)完成了QPS技術(shù)的初步論證。2.2 GPS測量原理2.2.1 HYPERLINK ./新建文件夾1/利用GPSRTK技術(shù)建立等級控制點可行性的研究/Paper/pdf/y4924260007.pdf t mainFrame

23、GPS定位的基本原理GPS接收機在某一時刻接收三顆以上GPS衛(wèi)星信號，測量測點與三顆以上GPS衛(wèi)星之間的距離，并計算出該時刻GPS衛(wèi)星的空間坐標(biāo)，再利用距離交會法計算出測站的位置。利用GPS接收機接收到的測距碼進行定位的方法稱為偽距測量定位，利用接收機接收到的載波相位進行定位的方法稱為載波相位測量定位。由于載波的波長遠小于測距碼的波長，如果接收機的碼相位和載波相位的觀測精度為0.1周，則C/A碼和載波L1對應(yīng)的距離誤差將分別為2.93m和1.9mm。因此，碼相位偽距測量定位的精度較低，一般只用于單點絕對定位測量。由于其高精度，載波相位測量是當(dāng)前GPS接收機常用的測量方法。載波相位測量也可以用于

24、相對定位。兩臺GPS接收機分別放置在兩個不同的點上，同時觀測衛(wèi)星載波信號。利用載波相位的差分觀測，可以消除或減弱各種誤差的影響，得到兩點間的高精度GPS基線向量。而載波信號是周期性的正弦信號，相位測量只能測量小于一個波長的部分，因此存在整個周期數(shù)的不確定性，使得計算過程更加復(fù)雜。 HYPERLINK ./新建文件夾1/利用GPSRTK技術(shù)建立等級控制點可行性的研究/Paper/pdf/y4924260008.pdf t mainFrame 載波相位測量載波相位測量是觀測GPS接收機接收到的衛(wèi)星載波信號與接收機本地參考信號之間的相位差。JK(tx)(在本文中，上面的標(biāo)記J表示衛(wèi)星的標(biāo)簽，下面的標(biāo)

25、記K表示GPS接收機的標(biāo)簽)表示K接收機在接收機的時鐘時間tk接收的J衛(wèi)星的載波信號的相位值，而JK(tx)表示K接收機在接收機的時鐘時間tk產(chǎn)生的本地參考信號的相位值。由K接收機在接收機的時鐘時間tk觀測J衛(wèi)星獲得的相位觀測值可以寫成如下:JK(tx)=JK(tx)-K(tx)(2.1)通常，相位或相位差測量只能精確測量一周的相位值。但是，總周數(shù)無法準(zhǔn)確確定。但是，只要接收機在接收到衛(wèi)星信號后沒有失鎖，每個歷元的全周期差就是正確的。因此，在實際測量中，如果計算整個周期，則在某個初始采樣時間(t0)之后可以獲得連續(xù)的相位測量值。設(shè)初始時刻t0測得的小于一周的相位差為0，整周數(shù)為N0j。此時，包

26、括整個周期數(shù)的相位觀測值為:JK(t0)=0+N0j =JK(t0)-K(t0)ten N0j(2.2)接收器持續(xù)跟蹤衛(wèi)星信號，連續(xù)測量小于一周的相位差 (t ),并通過使用全波計數(shù)器記錄從t0到ti的整周變化Int()。只要衛(wèi)星Sj的衛(wèi)星信號從t0到ti是不間斷的，那么初始時刻整周的模糊度N0j就是一個常數(shù)，所以任意時刻ti衛(wèi)星與K接收機的相位差為:JK(TT)= JK(TT)-k(TT)+N0J+Int()(2.3)設(shè)衛(wèi)星Sj廣播的載波相位為GPS標(biāo)準(zhǔn)時間T時的j(T)，經(jīng)過傳播延遲kj(T)后由K接收機接收?？紤]到接收器鐘面和GPS標(biāo)準(zhǔn)之間的時鐘差異，有:KJ(tk)= (T) (2.4

27、)T= tk+tk-kj(T) (2.5)其中，tk是接收器時鐘誤差。將2.5代入2.4，可以得到:KJ(tk)=j(tk+tk-kj(T) (2.6)將等式2.6代入等式2.1，并且考慮tk處的整個周期數(shù)Nkj，可以獲得接收器K在其時鐘面時間tk處的時間視圖。通過衛(wèi)星Sj測量獲得的相位觀測值；JK(tk)=j(tk+tk-kj(T)-k(tk)+NkJ(2.7)其中NkJ可以被認為是在第一次觀察時相位差的周期總數(shù)。將等式2.7中的參數(shù)T換成統(tǒng)一的接收機時鐘時間tk，由等式2.5得到:kJ(T)=kJ(tk+tk-kJ(T)=JK(tk+tk-kJ(T)(2.8)kJ(T)和j項在tk處展開，

28、得到(1/c)2項?？紤]到電離層和1 (TK)和對流層和2 (TK)的影響2 (TK) inJK(tk)=KJ(tk)+ftk-(fJK(tk)-K(tk)+Nkj+(f ?1(tk)+(f(f上面的公式就是矢量載波相位的公式。2 . 2 . 3 RTK測量的工作原理差分GPS定位技術(shù)是將GPS接收機放置在已經(jīng)精確測量了點坐標(biāo)的參考站上。參考站的GPS接收機通過接收GPS信號計算參考站和衛(wèi)星之間距離的校正數(shù)，參考站將該校正數(shù)實時發(fā)送給移動站。移動站接收GPS衛(wèi)星信號，也接收參考站發(fā)送的校正數(shù)，并使用該校正數(shù)校正其定位結(jié)果，從而提高定位精度。該技術(shù)可在野外實時獲取厘米級精度的三維坐標(biāo)，是GPS應(yīng)

29、用的重大發(fā)展，大大提高了控制測量、地形測量、地籍測量、施工放樣等各種測量工作的效率。單站差根據(jù)參考站發(fā)送信息的方式可分為位置差、偽距差和載波相位差。它們的工作原理基本相同。位置差主要是利用參考站的已知坐標(biāo)和接收機測得的坐標(biāo)來計算坐標(biāo)改正數(shù)。參考站通過無線電臺發(fā)送這個校正數(shù)，移動站的接收機將參考站發(fā)送的校正數(shù)加到通過接收GPS衛(wèi)星信號計算的坐標(biāo)上，從而獲得消除了參考站和移動站之間的公共誤差的移動站的坐標(biāo)。這種方法計算簡單，但要求參考站和移動站必須是同一組衛(wèi)星。偽距差分定位是通過測量參考站上每顆衛(wèi)星的坐標(biāo)和參考站的已知坐標(biāo)，計算出到每顆衛(wèi)星的真距離，然后根據(jù)測得的偽距計算出真距離和偽距的差值，并將

30、差值發(fā)送給移動站，移動站將根據(jù)參考站發(fā)送的相應(yīng)衛(wèi)星的偽距修正數(shù)對測得的偽距進行修正。位置差和偽距差只能滿足米級定位精度。要達到厘米級的定位精度，必須采用載波相位差分定位技術(shù)。RTK (Real Time Kinematic)又稱載波相位差技術(shù)，是一種基于GPS全球定位系統(tǒng)的實時動態(tài)定位技術(shù)。利用差分定位技術(shù)，可以實時獲得運動點的三維坐標(biāo)，定位精度可以達到厘米級。載波相位差法有兩種:校正法和差分法。校正方法是將參考站的載波相位校正值發(fā)送給用戶，對用戶接收到的載波相位進行校正，然后求解坐標(biāo)。校正方法是一種準(zhǔn)RTK技術(shù)。差分法是將參考站采集的載波相位發(fā)送給用戶，通過差分計算坐標(biāo)。根據(jù)以下公式進行計算

31、和校正:r0j+(Np0j-N0j)+(Npj-Nj)+pj-0j=+d(2.10)其中R0j是從移動站到衛(wèi)星的實際距離，Np0j是移動站接收機的初始相位模糊度，N0j是參考站接收機的初始相位模糊度，Npj是從移動站接收機的初始時期到觀測時期的相位總數(shù)，Nj是從參考站接收機的初始時期到觀測時期的相位總數(shù)。是移動站接收機測量相位的小數(shù)部分，是參考站接收機測量相位的小數(shù)部分，而是同一觀測時期的剩余。Xj、Yj、Zj為衛(wèi)星的地心坐標(biāo)，Xp、YP、ZP為移動臺的點坐標(biāo)。在差分定位中，最重要的是找到初始相位模糊度。主要解決方法有:刪除法、模糊函數(shù)法、FARA法(快速靜態(tài)定位法)、消去法等。利用差分定位技

32、術(shù)，可以完全消除接收機之間的常見誤差，如衛(wèi)星鐘差和星歷誤差，還可以消除一些傳播延遲誤差，如電離層誤差和對流層誤差，從而提高該點的定位精度。2.3 RTK測量系統(tǒng)的組成RTK測量系統(tǒng)主要由GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成，如圖2.1所示:圖2.1 GPS RTK的組成(1) GPS接收設(shè)備雙頻GPS接收機分別設(shè)置在參考站和用戶站。因為雙頻觀測值不僅精度高，而且有利于快速準(zhǔn)確地解算全周未知量。當(dāng)參考站為多用戶服務(wù)時，其接收機的采樣率應(yīng)與采用率最高的用戶接收機的采樣率一致。(2)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，也稱為數(shù)據(jù)鏈，由參考站的無線電發(fā)射機和用戶站的接收機組成。其頻率和功率的選擇主要取決于

33、用戶站和參考站之間的距離、環(huán)境質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速度。(3)軟件系統(tǒng)支持實時動態(tài)測量的軟件系統(tǒng)的質(zhì)量和功能對于保證實時動態(tài)測量的可行性、測量結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性具有決定性的作用。該軟件系統(tǒng)的突出功能是能快速求解全周期的未知數(shù)，并能選擇快速靜態(tài)、準(zhǔn)動態(tài)和實時動態(tài)運行方式，實時完成求解結(jié)果的質(zhì)量分析和評價。2.4RTK點校正方法常規(guī)的GPS測量方法，如靜態(tài)測量、快速靜態(tài)測量、動態(tài)測量等。，都需要事后求解才能獲得厘米級的定位精度。而GPS RTK方法由于采用了載波相位動態(tài)實時差分技術(shù)，可以在野外實時獲得厘米級的定位精度。在GPS RTK工作模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和該站的坐標(biāo)信息傳送給流動站。

34、移動臺通過數(shù)據(jù)接收參考站的數(shù)據(jù)，同時采集GPS觀測數(shù)據(jù)，實時處理系統(tǒng)的差分觀測值給出定位結(jié)果，時間不到一秒。因此，GPS RTK方法的應(yīng)用大大提高了工程放樣、地形測繪和一些控制測量的工作效率。由于實際測量工程中經(jīng)常使用地方(地方)坐標(biāo)系，而GPS定位直接獲得WGS-84中該點的坐標(biāo)和高程，因此在GPS RTK測量中需要進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換或點位改正。對GPS RTK的三種常規(guī)改正方法(單點改正、多點改正和參數(shù)改正)的精度進行了實驗研究，利用實測數(shù)據(jù)對改正精度進行了對比分析，并討論了影響改正精度的主要因素。1.GPS RTK點改正理論GPS點改正是建立GPS接收機采集的WGS-84數(shù)據(jù)與當(dāng)?shù)乜刂莆恢?表

35、示為海平面的當(dāng)?shù)氐貓D格網(wǎng))之間的關(guān)系，通過一系列數(shù)學(xué)變換來定義這種關(guān)系。GPS點改正功能允許GPS和用于改正的本地控制點之間的匹配(GPS坐標(biāo)必須從GPS點和觀測值獲得，網(wǎng)格點必須從網(wǎng)格點和地面觀測值獲得)。本實驗采用徠卡軟件進行計算，用最小二乘法進行數(shù)學(xué)變換，并可隨時重新校準(zhǔn)。從WGS-84位置到格網(wǎng)坐標(biāo)的數(shù)學(xué)變換為:(1)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)面由WGS-84緯度、經(jīng)度和橢球體高度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為相對于當(dāng)?shù)販y繪網(wǎng)格橢球體的緯度、經(jīng)度和橢球體高度坐標(biāo)。(2)地圖投影地圖投影是將當(dāng)?shù)貦E球體的經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為當(dāng)?shù)販y圖格網(wǎng)的南北坐標(biāo)(此過程中高度值發(fā)生變化)到WGS-84高度的水準(zhǔn)面模型，獲得海面上的大概高程。對

36、轉(zhuǎn)換后的網(wǎng)格坐標(biāo)進行平面調(diào)整，以符合本地控制數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)貦E球高的高程平差或從水準(zhǔn)面獲得的高程轉(zhuǎn)換為當(dāng)?shù)睾Ｆ矫婵刂聘叱獭?shù)據(jù)庫中的所有GPS點都用校正參數(shù)更新，以產(chǎn)生更精確的格網(wǎng)坐標(biāo)值。將新坐標(biāo)系定義(包括校準(zhǔn)參數(shù))保存為同一區(qū)域中未來項目的站點，并確保項目區(qū)域由校準(zhǔn)中使用的點封閉。如果工程坐標(biāo)系定義使用水準(zhǔn)模型獲取點高程，則高程直接由插入水準(zhǔn)模型格網(wǎng)的WGS-84的高度確定。但是，高度調(diào)整也可以應(yīng)用于由水準(zhǔn)測量模型生成的高程的頂部，允許大比例水準(zhǔn)測量模型無法考慮的小的局部變化。GPS矢量(實時或事后)的精度受參考站坐標(biāo)精度的影響。每l0m參考站坐標(biāo)誤差引起的矢量精度誤差可達百萬分之一(1PPm)

37、。例如，當(dāng)基本的WGS-84參考點誤差為100米，基線長度為2公里時，產(chǎn)生的GPS矢量誤差可能高達2毫米。本次實驗使用的硬件設(shè)備主要包括參考站和移動站接收機，其中參考站由三腳架、徠卡的GPS天線和底座、接收主機、無線電發(fā)射機、無線電天線、測量筆記本、連接電纜和各儀器的電源系統(tǒng)組成。移動站由GPS天線移動站對中桿、GPS接收機、接收站、無線線路、測量筆記本、連接電纜等組成。數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)是與徠卡配套的GPS數(shù)據(jù)處理軟件。2.點校正方法(1)單點校正單點改正法的高程改正精度遠低于平面坐標(biāo)，兩個平面坐標(biāo)方向的改正精度也很不均勻，北坐標(biāo)改正精度遠低于東坐標(biāo)改正精度。(2)多點校正多點改正法的高程改正

38、精度也遠低于平面坐標(biāo)，而且兩個平面坐標(biāo)的改正精度還參差不齊，北坐標(biāo)的改正精度遠低于東坐標(biāo)。(3)參數(shù)修正參數(shù)改正后的坐標(biāo)和高程精度相對較高且均勻，其次是多點改正的精度和均勻性，單點改正的精度和均勻性均較差。主要原因是在單點校正過程中，只考慮了平移的三個參數(shù)，而沒有考慮旋轉(zhuǎn)參數(shù)和比例因子。而參數(shù)修正是通過七個參數(shù)進行的，效果是所有點都修正了，有其整體性，所以修正效果不錯。3.結(jié)論。GPS can三種常規(guī)改正方法(單點改正、多點改正和參數(shù)改正)的對比分析提出以下觀點，供實際參考。(1)參數(shù)改正的坐標(biāo)和高程精度較高且均勻，多點改正次之，單點改正較差。單點校正精度低的主要原因是校正過程中只考慮了平移的

39、三個參數(shù)，沒有考慮旋轉(zhuǎn)參數(shù)和比例因子。(2)在單點標(biāo)定過程中，當(dāng)標(biāo)定點靠近參考站時，標(biāo)定結(jié)果(坐標(biāo)和高程)與其已知值相差較小。隨著校準(zhǔn)點和參考站之間的距離增加，校準(zhǔn)結(jié)果和已知值之間的差異會變大。(3)由于參數(shù)改正方法以測區(qū)控制網(wǎng)為基礎(chǔ)，測區(qū)控制網(wǎng)的布設(shè)一般覆蓋整個測區(qū)，因此改正方法具有良好的完整性，其改正精度優(yōu)于單點改正和多點改正方法。(4)三種常規(guī)改正方法的平面坐標(biāo)改正精度較高，但高程改正精度較低。根據(jù)實驗結(jié)果，平面坐標(biāo)的改正精度接近厘米級，高程的改正精度達到分米級。2.5本章概述本章主要介紹RTK測圖的原理，全球定位技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，以及GPS測量的原理，包括 HYPERLINK ./

40、新建文件夾1/利用GPSRTK技術(shù)建立等級控制點可行性的研究/Paper/pdf/y4924260007.pdf t mainFrame GPS定位的基本原理即GPS接收機在某一時刻同時接收三個以上的GPS衛(wèi)星信號，測量測點與三個以上GPS衛(wèi)星之間的距離，計算出該時刻GPS衛(wèi)星的空間坐標(biāo)，然后利用距離交會法計算出測站的位置。載波相位測量是觀測GPS接收機接收到的衛(wèi)星載波信號與接收機本地參考信號之間的相位差。把公式敲出來。還有就是RTK測量的工作原理，就是利用差分定位技術(shù)，可以完全消除接收機之間的共同誤差，從而提高該點的定位精度。從儀器的發(fā)展過程介紹可以看出，GPS的發(fā)展速度是非?？斓?。從儀器的

41、原理和使用可以知道，GPS RTK的使用非常方便。綜上所述，GPS RTK為以后的測量工作提供了更加有利的條件。 HYPERLINK ./PS+RTK內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測圖系統(tǒng)的應(yīng)用研究/Paper/pdf/y12038410018.pdf t mainFrame 第三章GPS RTK在數(shù)字地形測圖中的應(yīng)用3.1 GPS RTK技術(shù)的作業(yè)流程及作業(yè)過程中應(yīng)注意的問題3 . 1 . 1 GPS RTK技術(shù)的作業(yè)流程1.業(yè)務(wù)準(zhǔn)備實施RTK外業(yè)測量前，應(yīng)提前收集測區(qū)小比例尺地形圖，必要時進行外業(yè)踏勘，并根據(jù)城市測量的特點完成準(zhǔn)備工作。主要包括以下幾個方面:根據(jù)項目，設(shè)置項目名稱。如果坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)已知，

42、則進入手簿(一般此參數(shù)未知)。如果沒有坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，應(yīng)對測區(qū)內(nèi)已知控制點的數(shù)據(jù)進行整理，控制點盡量均勻分布在測區(qū)周圍，使所有測點都被已知點包圍，盡量避免從一端向另一端無限外推。控制點的位置和周圍條件應(yīng)滿足GPS作業(yè)的要求。實施工程放樣時，輸入各放樣點的設(shè)計坐標(biāo)，以便在現(xiàn)場進行實時準(zhǔn)確的放樣。2.求被測面積的換算參數(shù)。常用的坐標(biāo)系有WGS-84坐標(biāo)系、1954坐標(biāo)系、1980坐標(biāo)系和地方獨立坐標(biāo)系。但是GPS常規(guī)測量中常用的是WGS-84坐標(biāo)系，不同地方的坐標(biāo)系是不一樣的，所以當(dāng)我們使用RTK工作時，就產(chǎn)生了坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的問題。但要解決坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，首先要確定測區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)。在GPS測量中，經(jīng)常需要

43、進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。所謂坐標(biāo)變換，就是不同坐標(biāo)表示之間的變換。GPS RTK的相對定位是在WGS-84坐標(biāo)系中計算的，但我們通常采用國家坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系，這就要求RTK測量的最終結(jié)果也是國家坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系。求解平面轉(zhuǎn)換參數(shù)，至少應(yīng)同時測量兩個平面坐標(biāo)點，求解高程轉(zhuǎn)換參數(shù)，應(yīng)同時測量三個高程點。為了提高地心坐標(biāo)系與地方坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型之間的擬合程度，進而提高待測點的精度，通常需要對盡可能多的已知點進行聯(lián)合測量。轉(zhuǎn)換參數(shù)的獲取通常有兩種方式:1)充分利用現(xiàn)有的GPS控制網(wǎng)數(shù)據(jù)，將幾個已知點的地心坐標(biāo)和對應(yīng)的地方坐標(biāo)輸入電子筆記本，在已知點上架設(shè)參考站，現(xiàn)場進行虛擬聯(lián)測，計算轉(zhuǎn)換參數(shù)；2)參考站設(shè)置在

44、已知點或未知點上，流動站依次測量每個已知點的地心坐標(biāo)。將每個已知點對應(yīng)的局部坐標(biāo)系的平面坐標(biāo)和高程輸入手簿進行點改正，剔除改正殘差較大的已知點，從而計算出兩個坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。所以坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換需要知道不同坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。有三種常見的方法:1、七參數(shù)法七參數(shù)法的轉(zhuǎn)換模型常采用BURSA模型:(3.1)式(3.1)中，X0，Y0，Z0為兩個坐標(biāo)的平移參數(shù)，x，y，z為兩個坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)參數(shù)，為兩個坐標(biāo)系的比例。這種方法又稱經(jīng)典坐標(biāo)變換法，用于不同空間的直角坐標(biāo)系變換。這種方法一般要求有三個公共點解算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，其他點的WGS-84坐標(biāo)利用參數(shù)轉(zhuǎn)換為國家或地方坐標(biāo)。由于兩個坐標(biāo)系中公共點的坐

45、標(biāo)受隨機誤差或其他系統(tǒng)誤差的影響，不同區(qū)域取不同的公共點會得到不同的參數(shù)，其精度水平也不同。這種方法的優(yōu)點是可以保持GPS測量的精度。只要局部坐標(biāo)足夠精確(包括平面和高程)，公共點分布合理，無論面積大小都可以適用。缺點是用戶必須知道當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系的參考橢球和地圖投影參數(shù)，如當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)不準(zhǔn)確、不兼容、不均勻、分布不合理等，轉(zhuǎn)換后會嚴(yán)重影響新測點的坐標(biāo)精度。2.二維相似變換方法簡單來說，GPS測得的WGS-84結(jié)果可以通過合理均勻的彈性變形納入當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系。局部坐標(biāo)系的格網(wǎng)由輸入矢量平面的直角坐標(biāo)定義，在轉(zhuǎn)換過程中作為常數(shù)定值，轉(zhuǎn)換過程中平面位置和高程分開處理。這種方法也叫插值法。其優(yōu)點是:不需要要求公共

46、點同時具有準(zhǔn)確的點位和高程。在建立轉(zhuǎn)換模型和應(yīng)用模型轉(zhuǎn)換的過程中，高程的誤差不會擴散到平面位置，平面位置的誤差不會影響高程的轉(zhuǎn)換精度。另外，在計算中不需要知道當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)的橢球和投影參數(shù)。對于投影參數(shù)的情況，這是一種實用的方法。需要注意的是，為了保證精度，轉(zhuǎn)換區(qū)域的直徑不能超過10-15km，并且嚴(yán)格限制在已有重合控制點的部分。3.一點法一點法也分別轉(zhuǎn)換點的位置和高程。在平面點位轉(zhuǎn)換中，WGS-84地心坐標(biāo)通過橫軸墨卡托投影到平面直角坐標(biāo)中。然后，用實際的局部坐標(biāo)數(shù)據(jù)綜合計算它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。然后采用簡單的一維高程擬合。需要注意的是，參數(shù)的適用范圍僅限于近距離操作，該方法不考慮坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)參數(shù)的影

47、響。距離越大，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的誤差越大。3.參考站的選擇原則數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由參考站發(fā)射站和移動站接收站組成，是實時動態(tài)測量的關(guān)鍵設(shè)備?？煽康臄?shù)據(jù)鏈路是動態(tài)初始化的前提。保持高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸可以減少解模糊時間，大大提高工作效率。因此，基準(zhǔn)站的布設(shè)是RTK作業(yè)順利實施的關(guān)鍵之一。參考站的布設(shè)應(yīng)滿足以下條件:參考站可設(shè)在坐標(biāo)精確的已知點，也可設(shè)在未知點(最好設(shè)在已知點)。基站應(yīng)放置在地勢高、視野開闊、無線電覆蓋好的地方，城市勘測首選在測區(qū)的高樓上。為防止數(shù)據(jù)鏈丟失和多徑效應(yīng)，不應(yīng)有GPS信號反射體(大型停車場、大型建筑、擁擠街區(qū)等。)且無高壓電力線、電視臺、無線電發(fā)射機等干擾源。200米以內(nèi)?？紤]到南北極附

48、近有一個衛(wèi)星的中空區(qū)域，電臺的天線應(yīng)架設(shè)在GPS接收機的北面。4.RTK測量步驟野外作業(yè)時，參考站放置在選定的控制點上，接收機輸入點號、天線高度和WGS-84已知坐標(biāo)開啟；設(shè)置并檢查接收的GPS衛(wèi)星數(shù)量5。檢查電臺發(fā)射指示燈是否正常，參考站設(shè)置是否完成。流動站選擇與參考站匹配的無線電頻率，檢查電臺接收指示燈是否正常，檢查接收衛(wèi)星數(shù)4顆。流動站可以開始測量任務(wù)。先測量1-2個已知控制點，評估測量精度，滿足設(shè)計要求后開始測量任務(wù)。實時RTK數(shù)據(jù)處理相對簡單，外業(yè)測量采集的測量坐標(biāo)通過手簿的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)直接下載到計算機中。3 . 1 . 2 GPS RTK技術(shù)作業(yè)中應(yīng)注意的問題在3.1.2.1使用R

49、TK應(yīng)注意的問題(1)操作前，儀器應(yīng)復(fù)位一次，以確保儀器處于最佳工作狀態(tài)。(2)在RTK有效測區(qū)中心的最高控制點設(shè)置參考站，增加參考站和流動站天線的架設(shè)高度，以提高數(shù)據(jù)鏈的傳輸速度，延長傳輸距離，保證成果的精度。(3)參考站與流動站的距離不能太遠，應(yīng)控制在能滿足“電磁波通視”要求的范圍內(nèi)。一般情況下，參考站與流動站之間的距離在山區(qū)應(yīng)控制在5km，特別是在信號干擾或信號屏蔽的情況下，應(yīng)適當(dāng)縮短參考站與流動站之間的距離，或使用高增益天線和高靈敏度接收機。(4)參考站的衛(wèi)星截止高度角應(yīng)設(shè)置在10以上，必要時應(yīng)增大截止高度角，以提高初始化速度。(5)選擇參考站時應(yīng)避免強磁場的干擾。如:高壓線、微波塔、

50、雷達和磁鐵礦等。(6)第一次設(shè)置基準(zhǔn)站或重新設(shè)置基準(zhǔn)站后，應(yīng)聯(lián)合測量一個已知點進行驗證。3.1.2.2測量過程中應(yīng)注意的問題(1)全線參考站的WGS-84坐標(biāo)系必須與控制點對應(yīng)的WGS-84坐標(biāo)系一致，每次測量前應(yīng)仔細檢查7個參數(shù)，確保本測區(qū)參數(shù)的唯一性。(2)點采集作業(yè)前，應(yīng)檢查已知點的可靠性，準(zhǔn)確無誤后方可進行測量。(3)鐵塔和中繼站定位測量時，應(yīng)存儲天線對中桿氣泡準(zhǔn)確對中時的點坐標(biāo)，并增加測量返回次數(shù)。比較兩組結(jié)果，應(yīng)采用差值小于2cm的中值；差超過2cm的要返工重測，保證該點的測量精度。(4)定線測量時，應(yīng)選擇可能豎立直塔的特征點進行采集，同時預(yù)留定向樁，便于施工時復(fù)測定位。當(dāng)改變耐久

51、段時，在流動站的手冊中重新輸入兩個端點的坐標(biāo)，并根據(jù)新的對準(zhǔn)指南進行對準(zhǔn)測量。(5)橫斷面測量時，需要驗證兩個端點的輸入坐標(biāo)是否正確，然后才能采集中線點的坐標(biāo)。同時要注意有效區(qū)域內(nèi)特征點、交叉點、危險點的收集。收集的數(shù)據(jù)信息應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)代碼存儲在GPS筆記本中。3.2 GPS RTK在數(shù)字地形測量中的應(yīng)用1.概觀利用工程學(xué)院的一部分地形圖研究了RTK在數(shù)字地形圖中的應(yīng)用，如圖3.1所示。利用GPS RTK動態(tài)定位技術(shù)測量數(shù)字地形圖，首先要選擇合理的基準(zhǔn)站位置。E級控制網(wǎng)上的控制點原則上均可作為參考站，但為了提高放線精度和工作效率，應(yīng)合理選擇參考站，參考站應(yīng)設(shè)在地勢高、對天能見度好的地區(qū)(RTK技

52、術(shù)不要求兩點間光學(xué)能見度，但要求“電磁波能見度”)，流動站接收的共用衛(wèi)星數(shù)不應(yīng)少于5顆，參考站與流動站的距離不應(yīng)超過4km。流動站開始采集數(shù)據(jù)時，必須先在另一個控制點進行檢查，精度符合要求后再進行大規(guī)模采樣。在地形測繪中，實測點與現(xiàn)有點相差2-3cm，精度較好。在測量區(qū)域周圍的測量點，每個斷點只需要停留幾秒鐘就可以移動到下一個點，接收機自動記錄該點的坐標(biāo)高程數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集的運行點方案盡可能與傳統(tǒng)的人工成圖運行點習(xí)慣保持一致，加密的點比人工運行點多，以提高測量效率和數(shù)據(jù)采集質(zhì)量。圖3.1利用GPSRTK系統(tǒng)繪制地形圖3 . 2 . 1 GPS RTK在圖根控制測量中的應(yīng)用在數(shù)字地形測量項目中，利

53、用動態(tài)GPS RTK技術(shù)直接覆蓋已知控制點加密根控制點，可以加快項目進度，提高項目質(zhì)量。GPS系統(tǒng)進行圖根控制測量的可行性。GPS RTK測得的觀測數(shù)據(jù)都是獨立觀測值，其精度無法通過數(shù)據(jù)計算來檢驗。為了驗證其在圖根控制測量中的準(zhǔn)確性和可行性，在工程學(xué)院地形測量中對已知控制點和GPS RTK圖根控制點進行了檢測和反復(fù)觀測。為了提高觀測精度，減少定心誤差，流動站觀測數(shù)據(jù)時使用三腳架或定心桿，天線高度精確到mm，重復(fù)觀測GPS RTK圖根點、探測精度統(tǒng)計和重復(fù)觀測數(shù)據(jù)見表3.1。根據(jù)試驗和重復(fù)觀測數(shù)據(jù)，在觀測條件允許、計算精度較好的情況下，GPS RTK測量可以替代傳統(tǒng)的圖根控制測量。1.GPS R

54、TK測量圖根控制點存在的問題。GPS測量可以替代傳統(tǒng)的圖根控制測量，其單點觀測精度可以達到或超過圖根控制點的精度要求。但由于其自身的工作原理、觀測條件和各種外界因素，容易產(chǎn)生各種誤差。在地形測量項目中，能夠影響、改善或減小其影響的誤差因素大致有:GPS全球定位系統(tǒng)由空間部分(GPS衛(wèi)星)、地面監(jiān)測部分和用戶部分組成。如果不能接收GPS衛(wèi)星發(fā)出的精確測距信號和導(dǎo)航電文進行導(dǎo)航定位，GPS精確定位無從談起；GPS RTK系統(tǒng)基準(zhǔn)站的載波相位觀測值、偽距觀測值和基準(zhǔn)站信息都通過數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)揭苿诱?。如果系統(tǒng)的無線電數(shù)據(jù)鏈路受到干擾或阻塞，系統(tǒng)將無法獲得高精度的計算結(jié)果；根據(jù)GPS RTK技術(shù)的測量原理

55、，點位精度是相對于特定的參考站的，點位誤差橢圓是隨機的。雖然單點的點精度高，但點與點之間的相對精度可能低，移動臺與參考臺的距離越遠，點精度越不可靠。2.GPS RTK測量圖根控制點時采取的措施。為了提高GPS RTK系統(tǒng)觀測結(jié)果的精度，在測量根控制點時，可采取以下措施減少或消除上述因素的影響:每個根點至少應(yīng)有兩個通視方向，通視方向之間的夾角應(yīng)控制在60 120，點與點之間的距離應(yīng)盡可能遠。全站儀采集碎部數(shù)據(jù)時，觀察根點之間的距離和角度來檢測點位精度和點與點之間的相對精度，發(fā)現(xiàn)問題及時補救。地圖根點應(yīng)選擇在視野開闊、交通便利、能長期保存的地方，以便于GPS衛(wèi)星信號的接收、地圖根點的利用和發(fā)現(xiàn)問題

56、后的復(fù)測；圖形的根點應(yīng)遠離各種輸電鐵塔、高壓線、通信線路、變壓器等有電磁輻射的物體，并應(yīng)盡可能遠離大面積水域；參考站應(yīng)盡可能設(shè)置在視野開闊、地勢較高的地方，以保持參考站與移動站之間的數(shù)據(jù)鏈路暢通；要養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣，GPS RTK系統(tǒng)要在觀測前后對已知點進行檢查，在觀測過程中盡量多的試測或復(fù)測數(shù)據(jù)；GPS RTK測量根控制點。全站儀采集碎部數(shù)據(jù)時，碎部點的測距長度不宜過遠，并應(yīng)限制測站與定向點的距離，防止根點間的相對誤差擴大。表3.1已知點檢測和重復(fù)觀測的精度統(tǒng)計已知GPS RTK點重復(fù)觀測點項目最高的最小值中等誤差最高的最小值中等誤差x- 0104701004010280103501003

57、01019y- 010710100001039010590100101031h010670100101026- 0107601000010283 . 2 . 2 GPS RTK在地形測量數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用在數(shù)字地形測量項目中，利用GPS RTK系統(tǒng)采集外業(yè)數(shù)據(jù)具有受天氣因素影響小、成圖精度高、無需考慮控制點之間通視等優(yōu)點，但也存在無法觀測居民地、樹林、難以觀測復(fù)雜地形(如沖溝)等缺陷。(1)在地形測量過程中，GPS RTK系統(tǒng)可以直接觀測獨立地物(如墳?zāi)?、出水口、高程點等。)和線性特征(各種道路、運河等。)在開闊地帶，其精度可達1 3厘米。具體方法是在各類地物的定位點放置移動臺，在儀器狀態(tài)固定后

58、輸入各類地物對應(yīng)的屬性編碼保存，在行業(yè)整理時由程序根據(jù)屬性編碼對各類地物進行相應(yīng)的表示。(2)在地形測量的開闊地帶，也會出現(xiàn)一些獨立的或較小的建筑物和樹林，如居民區(qū)、廠房、廢棄房屋、機井、農(nóng)場等。根據(jù)工程效益最大化的原則，對上述地面特征進行分類，并采取不同的措施進行處理。GPS RTK系統(tǒng)對地形測量中遇到的建筑物處理如下:對于低矮建筑物，將中心桿抬高，將GPS RTK系統(tǒng)的衛(wèi)星接收天線伸到屋頂直接觀測；對于結(jié)構(gòu)簡單的高層建筑，采用GPS RTK系統(tǒng)通過觀測輔助點進行觀測，如圖3.2所示。如果要觀察房間角A、B、C、D，觀察各自延長線上的輔助點1 8，然后畫草圖，記下要測量的點，輔助點的個數(shù)和連

59、接順序。編輯時，將它們按順序連接起來，就可以找出房角A、B、C、D；對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高層建筑和樹林，應(yīng)在其附近適當(dāng)位置用GPS-RTK系統(tǒng)作為根控制點，再用全站儀進行補充測量。(3)地形測量項目多分布在城鎮(zhèn)、廠礦等相對發(fā)達地區(qū)。這個地區(qū)的通信、電力系統(tǒng)比較發(fā)達，輸電塔、高壓桿、低壓桿、通信桿比比皆是。在GPS RTK系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集中，高壓電桿、低壓電桿、通信電桿等。必須準(zhǔn)確定位，各種電桿都有一定的粗細和高度。GPS衛(wèi)星接收天線靠近電桿位置時，會遮擋部分衛(wèi)星信號，電桿上的電力線、通信線有電磁干擾，會造成數(shù)據(jù)采集困難。如果用GPS RTK系統(tǒng)采集其他部分的數(shù)據(jù)，用全站儀測量各種電桿、通信桿，工作量會

60、增加一倍。根據(jù)GPS RTK技術(shù)原理，系統(tǒng)移動臺接收到的部分衛(wèi)星信號被暫時屏蔽，數(shù)據(jù)鏈無線電信號暫時中斷后，系統(tǒng)固定解的鎖定狀態(tài)不會立即解鎖，而是根據(jù)之前的經(jīng)驗值進行延伸計算。利用GPS RTK技術(shù)的這種設(shè)計理念，在野外采集各種桿位數(shù)據(jù)時，流動站的GPS衛(wèi)星接收天線靠近桿位后，數(shù)據(jù)要快速保存(一般2 4 s)。如果速度太快，數(shù)據(jù)鏈發(fā)送的基站信息就不能被充分利用；如果速度太慢，由于部分衛(wèi)星信號的屏蔽，電源線和通訊線的電磁干擾，會導(dǎo)致系統(tǒng)在固定解鎖狀態(tài)下失鎖。圖3.2 RTK輔助方法間接觀測建筑物示意圖3.4本章概述本章主要介紹GPS RTK技術(shù)的作業(yè)流程以及作業(yè)過程中應(yīng)注意的問題，包括內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備。