GPS-RTK在土地調(diào)查中的應(yīng)用

word文檔可自由復(fù)制編輯遼寧城市建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文GPS-RTK在土地調(diào)查中的應(yīng)用

目錄摘要……………31GPS技術(shù)……………………31.1GPS技術(shù)簡介……………31.2GPS系統(tǒng)組成…………………42RTK原理及作業(yè)方法…………………43RTK技術(shù)在農(nóng)村集體土地所有權(quán)登記發(fā)證中的應(yīng)用…………53.1布設(shè)GPS控制網(wǎng)中的應(yīng)用……………53.2GPS-RTK在集體土地所有權(quán)登記發(fā)證細(xì)部測(cè)量中的組織實(shí)施………64.GPS-RTK技術(shù)在應(yīng)用中的缺點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施………74.1受大氣電離層影響……………………74．2環(huán)境干擾………………74．3衛(wèi)星狀況限制…………8結(jié)束語…………8參考文獻(xiàn)………………………9正文：GPS-RTK在土地調(diào)查中的應(yīng)用作者：趙宇指導(dǎo)教師：徐克紅(遼寧城市建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院測(cè)量院（系）2011級(jí)工程測(cè)量專業(yè))摘要：（GlobalPositioningSystem）全球定位系統(tǒng)(GPS)是20世紀(jì)70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。隨著科技的不斷發(fā)展，GPS在測(cè)量中的應(yīng)用范圍也越來越廣。從GPS常規(guī)靜態(tài)方式用于大地控制網(wǎng)，快速靜態(tài)方式用于工程測(cè)量、地形測(cè)量、地籍測(cè)量的控制網(wǎng)建立及加密，到準(zhǔn)動(dòng)態(tài)、動(dòng)態(tài)的出現(xiàn)，特別是隨著RTK（RealTimeKinematic）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)的應(yīng)用，給傳統(tǒng)測(cè)量帶來了革命性的變化，不但可以簡化常規(guī)控制測(cè)量，而且不需控制點(diǎn)就可直接測(cè)量和定點(diǎn)放樣。近幾年，GPS-RTK在土地調(diào)查中的發(fā)展非常迅猛，已成為在土地調(diào)查中必不可少的主力儀器。關(guān)鍵詞：GPS-RTK土地調(diào)查1GPS技術(shù)1.1GPS技術(shù)簡介：GPS又稱為全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystemGPS）是美國從上世紀(jì)70年代開始研制，歷時(shí)20年、耗資200億美元，于1994年3月完成其整體部署，實(shí)現(xiàn)其全天候、高精度和全球的覆蓋能力。現(xiàn)在GPS與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合，使得測(cè)定地球表面三維坐標(biāo)的方法從靜態(tài)發(fā)展到動(dòng)態(tài)，從數(shù)據(jù)后處理發(fā)展到實(shí)時(shí)的定位與導(dǎo)航，極大地?cái)U(kuò)展了它的應(yīng)用廣度和深度。載波相位差分法GPS技術(shù)可以極大提高相對(duì)定位精度，在小范圍內(nèi)可以達(dá)到厘米級(jí)精度。此外由于GPS測(cè)量技術(shù)對(duì)測(cè)點(diǎn)間地通視和幾何圖形等方面的要求比常規(guī)測(cè)量方法更加靈活、方便，已完全可以用來施測(cè)各種等級(jí)的控制網(wǎng)。GPS全站儀的發(fā)展在地形和土地測(cè)量以及各種工程、變形、地表沉陷監(jiān)測(cè)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，在精度、效率、成本等方面顯示出巨大的優(yōu)越性。1.2GPS系統(tǒng)組成GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分—GPS衛(wèi)星星座；地面控制部分—地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分—GPS信號(hào)接收機(jī)。eq\o\ac(○,1)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GPS衛(wèi)星星座記作（21+3）GPS星座。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)軌道傾角為55度各個(gè)軌道平面之間相距60度即軌道的升交點(diǎn)赤經(jīng)各相差60度。每個(gè)軌道平面內(nèi)各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差90度。軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)衛(wèi)星超前30度。eq\o\ac(○,2)地面監(jiān)控系統(tǒng)：對(duì)于導(dǎo)航定位來說GPS衛(wèi)星是一動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷—描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌道的的參數(shù)算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運(yùn)行都要由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。eq\o\ac(○,3)GPS信號(hào)接收機(jī)：GPS信號(hào)接收機(jī)的任務(wù)是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行對(duì)所接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理以便測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時(shí)間解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文實(shí)時(shí)地計(jì)算出測(cè)站的三維位置甚至三維速度和時(shí)間。2RTK原理及作業(yè)方法GPS（GlobalPositioningSystem）即全球定位系統(tǒng)。GPS定位主要利用測(cè)距交會(huì)的原理確定點(diǎn)位。GPS衛(wèi)星發(fā)射測(cè)距信號(hào)和導(dǎo)航電文,導(dǎo)航電文中含有衛(wèi)星的位置信息,用戶利用GPS接收機(jī)在某一時(shí)刻同時(shí)接收3顆以上的GPS衛(wèi)星信號(hào),測(cè)量出測(cè)站P點(diǎn)至3顆以上GPS衛(wèi)星的距離并計(jì)算出該時(shí)刻GPS衛(wèi)星的空間坐標(biāo),據(jù)此利用交會(huì)法算出測(cè)站P點(diǎn)的位置。載波相位差分技術(shù)又稱RTK（RealTimeKinematic）技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量的差分方法。載波相位差分技術(shù)系統(tǒng)配置包括三個(gè)部分：①基準(zhǔn)站接收機(jī)。②流動(dòng)站接收機(jī)，流動(dòng)站還包括支持實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分的軟件系統(tǒng)。③數(shù)據(jù)鏈?；鶞?zhǔn)站接收機(jī)設(shè)在具有已知坐標(biāo)的參考點(diǎn)位上，連續(xù)接收所有可視GPS衛(wèi)星信號(hào)，并將測(cè)站坐標(biāo)、觀測(cè)值衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機(jī)工作狀態(tài)通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)送出去，流動(dòng)站接收機(jī)在跟蹤GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，通過OTF算法（onthefly,即運(yùn)動(dòng)中快速解求模糊度的算法）解求載波相位整周模糊度，在通過相對(duì)定位模型獲取所在點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)站的坐標(biāo)和精度指標(biāo)。通常RTK測(cè)量的精度能達(dá)到幾個(gè)厘米。3RTK技術(shù)在農(nóng)村集體土地所有權(quán)登記發(fā)證中的應(yīng)用3.1布設(shè)GPS控制網(wǎng)中的應(yīng)用傳統(tǒng)的控制測(cè)量采用三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)方法來施測(cè)，不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí)，要求點(diǎn)間相互通視，且精度分布不均勻。測(cè)量的首要任務(wù)，是進(jìn)行全區(qū)的控制測(cè)量，它是測(cè)繪地籍圖件和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)?？刂凭W(wǎng)點(diǎn)的精度和密度，主要是為滿足土地權(quán)屬范圍的特征點(diǎn)，即界址點(diǎn)服務(wù)。根據(jù)國家頒布的《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》要求，地籍平面控制網(wǎng)可布設(shè)為二、三、四等三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)及邊角網(wǎng)，一、二級(jí)小三角網(wǎng)（鎖入一、二級(jí)導(dǎo)線網(wǎng)及相應(yīng)等級(jí)的GPS網(wǎng)，并且各等級(jí)地籍宇面控制網(wǎng)點(diǎn)，根據(jù)城鎮(zhèn)規(guī)模均可作為首級(jí)控制。四等網(wǎng)中最弱相鄰點(diǎn)的相對(duì)點(diǎn)位中誤差及四等以下網(wǎng)最弱點(diǎn)（相對(duì)于起算點(diǎn)）的點(diǎn)位中誤差不得超過5cm（見表1）。利用GPS技術(shù)進(jìn)行地籍控制，役有常規(guī)三角網(wǎng)（鎖）布設(shè)時(shí)要求近似等邊及精度估算偏低時(shí)應(yīng)加測(cè)對(duì)角線或增設(shè)起始邊等繁鎖要求，只要使用的GPS儀器精度與等級(jí)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規(guī)程要求。在經(jīng)典三角測(cè)量的控制網(wǎng)中，兼顧精度、可靠性及成本費(fèi)用等準(zhǔn)則的優(yōu)化設(shè)計(jì)已有許多研究成果和應(yīng)用。與經(jīng)典觀測(cè)相比，GPS觀測(cè)具有更為復(fù)雜的函數(shù)和隨機(jī)模型。盡管GPS具有靈活多樣的布網(wǎng)方式，速度快、精度高等特點(diǎn)，但GPS控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)也存在優(yōu)化問題。在GPS觀測(cè)中，基線觀測(cè)向量是不受通視條件限制的，由此為GPS網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了切實(shí)可行的條件。粗差、系統(tǒng)誤差等模型誤差是GPS網(wǎng)的主要誤差源，而精度和可靠性是衡量GPS網(wǎng)的坐標(biāo)參數(shù)估值受觀測(cè)偶然誤差影響與辯識(shí)、抵制GPS網(wǎng)模型誤差影響能力的二個(gè)重要指標(biāo)。所以，在GPS網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到規(guī)程要求精度、儀器標(biāo)稱精度、控制網(wǎng)的可靠性準(zhǔn)則、人員配備與預(yù)支成本費(fèi)用等條件，可采用機(jī)助模擬法（也可其它方法）對(duì)GPS網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)、觀測(cè)量的增減進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的GPS測(cè)繪，更能顯示出GPS衛(wèi)星定位技術(shù)的高精度與高效益，并在后續(xù)測(cè)量中發(fā)揮重大作用界址點(diǎn)的等級(jí)限差(mm)中誤差（mm）一±0.10±0.05二±0.20±0.10三±0.30±0.153.2GPS-RTK在集體土地所有權(quán)登記發(fā)證細(xì)部測(cè)量中的組織實(shí)施渭城區(qū)地處黃土高原，地勢(shì)起伏不大，地形較為簡單，可以充分發(fā)揮RTK技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，此次農(nóng)村集體土地所有權(quán)登記發(fā)證任務(wù)緊、工作量大，短時(shí)間內(nèi)需將轄區(qū)內(nèi)所有集體土地地籍圖測(cè)繪出來，如果沒有像RTK這樣的技術(shù)是很難完成的。在2008年城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中經(jīng)實(shí)測(cè)驗(yàn)證界址點(diǎn)平面中誤差均小于或等于5cm，所以完全可以應(yīng)用在農(nóng)村集體土地所有權(quán)登記發(fā)證工作中。3.2.1基準(zhǔn)站的選定和建立基準(zhǔn)站的安置是順利進(jìn)行RTK測(cè)量的關(guān)鍵，所以在選址時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）避免選擇在有無線電、高壓線等干擾強(qiáng)烈的地區(qū)；（2）基準(zhǔn)站站址及數(shù)據(jù)鏈（LHF）電臺(tái)發(fā)射天線必須具有一定的高度；（3）為避免數(shù)據(jù)鏈丟失以及多路徑效應(yīng)的影響，周圍應(yīng)無GPS信號(hào)衍射物，如大面積水域、大型建筑物等3.2.2外業(yè)施測(cè)由于測(cè)量任務(wù)涉及范圍大，根據(jù)時(shí)間要求，我區(qū)測(cè)量任務(wù)由四個(gè)作業(yè)組同時(shí)進(jìn)行，為節(jié)省人力物力，我們將全區(qū)分為兩大測(cè)區(qū)，每一測(cè)區(qū)選一基準(zhǔn)站架設(shè)儀器，兩個(gè)流動(dòng)站同時(shí)連接該基準(zhǔn)站進(jìn)行界址點(diǎn)測(cè)量。作業(yè)人員在存取界址點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)盡量穩(wěn)住對(duì)中桿，同時(shí)畫出草圖，便于內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理。在外業(yè)測(cè)量時(shí)，有很多干擾因素是我們無法在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的，因此在測(cè)量過程中，應(yīng)間隔一段時(shí)間，對(duì)流動(dòng)站在就近控制點(diǎn)上進(jìn)行一次檢查，這樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)外業(yè)采集的數(shù)據(jù)有沒有問題，如果出現(xiàn)問題，可在現(xiàn)場(chǎng)提出數(shù)據(jù)，查找錯(cuò)誤原因4.GPS-RTK技術(shù)在應(yīng)用中的缺點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施GPS-RTK技術(shù)有著測(cè)量精度高、定位準(zhǔn)確、操作簡便等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是在測(cè)量中也受到很多條件的影響和限制，這是我們工作中需要注意的。4.1受大氣電離層影響離地約100公里以上的高空大氣十分稀薄，受太陽或宇宙線的輻射后，氣體分子產(chǎn)生電離，形成電離層。大氣電離層能使電磁波折射，反射，散射，吸收，嚴(yán)重影響微波通信，會(huì)吸收能量和引起信號(hào)畸變。一般說來，氣溫高，電離層活躍，RTK精度低，應(yīng)避免在高溫中測(cè)量。4．2環(huán)境干擾微波的自身特性導(dǎo)致其易受相關(guān)環(huán)境干擾，如磁場(chǎng)，同頻噪音等，因此在利用RTK技術(shù)施測(cè)時(shí)，應(yīng)避免在高壓線、無線電臺(tái)、電視信號(hào)發(fā)射塔、移動(dòng)通信基站、大型金屬建筑物，強(qiáng)能量噪聲源等附近，同時(shí)也要保證施測(cè)點(diǎn)位周圍垂直角15度以上天空無障礙物。4．3衛(wèi)星狀況限制根據(jù)GPS空間衛(wèi)星群的均勻分布，任何時(shí)間和任何地點(diǎn)地平線以上可以至少接收到4顆GPS衛(wèi)星發(fā)送出的信號(hào)，但如想得到穩(wěn)定的測(cè)量精度，接收的衛(wèi)星信號(hào)應(yīng)達(dá)到5顆。因此，一般情況下，高山峽谷深處、密集森林區(qū)及城市高樓密布區(qū)等地區(qū)接受到的衛(wèi)星信號(hào)較少，不適宜采用GPS技術(shù)測(cè)量。4．結(jié)束語實(shí)踐證明，GPS-RTK具有極高的測(cè)量精度，其作業(yè)模式能進(jìn)一步提高測(cè)量作業(yè)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省測(cè)量費(fèi)用，使測(cè)量變更更加輕松容易。隨著GPS技術(shù)特別是RTK技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)廠家相繼推出了具有自主專利技術(shù)的儀器，其初始化時(shí)間越來越短，跟蹤能力也越來越強(qiáng)，精度越來越高，可靠性越來越好，有著良好的性價(jià)比，是測(cè)量技術(shù)的一項(xiàng)革命性創(chuàng)新，為今后的土地測(cè)量提供更快捷、準(zhǔn)確的方法，成為國土資源數(shù)字化管理工作的根本保障.參考文獻(xiàn)［1］CJJ73一79．全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程［S］．［2］CJJ8一99．城市測(cè)量規(guī)范［S］．［2］CJJ8一99．城市測(cè)量規(guī)范［S］［3］CH5002-94地籍測(cè)繪規(guī)程[S]．［4］徐紹銓，張華海，楊志強(qiáng)，王澤民．GPS測(cè)量原理及應(yīng)用．武漢大學(xué)，2003[5]劉基余，GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理與方法[M].北京：測(cè)繪出版社，1993

[6]金繼讀,詹家民,吳慶忠.GPS-RTK配合全站儀聯(lián)合進(jìn)行數(shù)字化測(cè)圖.全球定位系統(tǒng),2003[6]

[7]靳海亮，韓奎峰，周興東.礦區(qū)地形圖測(cè)繪中RTK技術(shù)的應(yīng)用.測(cè)繪通報(bào),2003[10]

[8]喬月娥,詹家民.RTK聯(lián)合全站儀實(shí)現(xiàn)官山鎮(zhèn)1：1000地形圖的測(cè)繪.現(xiàn)代測(cè)繪,2003[6]

[9]張書華,劉紹堂.RTK技術(shù)在鄭東新區(qū)測(cè)圖中的應(yīng)用.測(cè)繪與空間地理信息,2004