畢業(yè)答辯(GPSRTK技術(shù)在線路測量中的應(yīng)用)

1、題 目：GPS RTK 技術(shù)在線路測量中的應(yīng)用 學(xué)生姓名：任惠遠班 級：測繪09-1班 指導(dǎo)教師：李世平 教授研究概述 隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，GPS RTK技術(shù)也日益成熟，并逐步在測繪工作中得到應(yīng)用。通過GPS RTK技術(shù)能夠在野外得到厘米級定位精度的測量方法，本文首先就GPS RTK技術(shù)在線路測量中的基本應(yīng)用和流程進行了論述，其次，對RTK技術(shù)在線路測量中的應(yīng)用實例進行了分析，最后，就GPS RTK技術(shù)在測量中的誤差產(chǎn)生原因、精度分析以及質(zhì)量控制方案進行了總結(jié)。基本框架 GPS系統(tǒng)以及RTK技術(shù)的簡單介紹 RTK技術(shù)在線路測量中的幾個主要應(yīng)用點 RTK技術(shù)的操作方法和要求

2、 RTK技術(shù)在測量中的誤差及優(yōu)缺點分析 RTK技術(shù)在線路測量中的優(yōu)化布測方案512341 1、GPSGPS系統(tǒng)以及系統(tǒng)以及RTKRTK技術(shù)的簡單介紹技術(shù)的簡單介紹 GPSGPS系統(tǒng)的誕生系統(tǒng)的誕生 全球定位系統(tǒng) （Global Positioning System-GPS） 是美國從上世紀(jì)70 年代開始研制，經(jīng)歷了方案論證（19741978年）、系統(tǒng)論證（19791987年）、生產(chǎn)試驗（19881993年）三個階段，總投資超過 200 億美元，于 1994 年全面建成的一種導(dǎo)航系統(tǒng) 。該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，具有全能型（陸地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的導(dǎo)

3、航、定位和定時的功能。能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時間。整個系統(tǒng)分為衛(wèi)星星座、地面控制和監(jiān)測站、用戶設(shè)備三大部分。GPS RTKGPS RTK技術(shù)簡介技術(shù)簡介 實時動態(tài)（Real Time kinematic,簡稱RTK）測量技術(shù)，是以載波相位觀測測量為根據(jù)的實時差分GPS（RTD GPS）測量技術(shù)，它是GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個新突破。GPS RTK技術(shù)開始于 90 年代初 ，是一種全天候、全方位的新型測量系統(tǒng)，稱為載波相位動態(tài)實時差分技術(shù)，是目前適時、準(zhǔn)確地確定待測點的位置的最佳方式，是基于載波相位觀測值基礎(chǔ)上的實時動態(tài)定位技術(shù)。且具有定位精度高且精度分布均勻，速度快、效率高，觀

4、測時間短，方便靈活，測程不受限制，不受通視條件影響等優(yōu)點。目前常用的RTK差分技術(shù)有：坐標(biāo)差分、偽距差分和載波相位差分三種。GPS RTKGPS RTK技術(shù)的基本思想技術(shù)的基本思想 利用多臺（2臺以上）GPS接收機同時接收衛(wèi)星信號，其中一臺安置在已知點上作為基準(zhǔn)站，對所有可見GPS衛(wèi)星進行連續(xù)地觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)，通過無線電傳輸設(shè)備，實時地發(fā)送給流動站。另外的接收機用來測定位置點的坐標(biāo)即流動站。流動站上，GPS接收機在接受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，實時地計算并顯示用戶站的三維坐標(biāo)極其精度。數(shù)據(jù)流程圖數(shù)據(jù)流程圖RTKRTK在測量

5、工作中的意義在測量工作中的意義 GPS RTK技術(shù)以其定位精度高、觀測速度快、小巧靈活等優(yōu)點，深受廣大測量工作者的青睞。同時， GPS RTK技術(shù)的發(fā)展，使常規(guī)的測角、測距、測水準(zhǔn)為主體的地面定位技術(shù)，正在逐步被以一次性確定三維坐標(biāo)的高速度、高效率、高精度的 GPS RTK 技術(shù)所代替。因此，GPS RTK技術(shù)在控制測量、工程放樣、地形測圖等工作中都能極大地提高外業(yè)作業(yè)效率，對測量工作的發(fā)展起到了極大的推動作用,這對GPS技術(shù)的發(fā)展和普及，更具有重要的現(xiàn)實意義。2 2、RTKRTK技術(shù)在線路測量中的應(yīng)用點技術(shù)在線路測量中的應(yīng)用點控制測量控制測量 常規(guī)控制測量如導(dǎo)線測量，要求點間通視，費工費時，

6、且精度不均勻。 GPS 靜態(tài)測量，點間不需通視且精度高，但數(shù)據(jù)采集時間長，還需事后進行數(shù)據(jù)處理，不能實時知道定位結(jié)果，如內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求則必須返工。 所以應(yīng)用GPS RTK 測量技術(shù)進行控制測量，其操作方法靈活方便，在作業(yè)效率上具有明顯的優(yōu)勢，但測量成果在精度上稍差于導(dǎo)線測量和GPS 靜態(tài)測量 。放樣放樣 線路中線放樣中，將線路參數(shù)如線路起終點坐標(biāo)、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等輸入 RTK 的外業(yè)手簿，即可放樣。 放樣方法靈活，即能按樁號也可按坐標(biāo)放樣，并可以隨時互換。 放樣時屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于東西南北各個方向移動，根據(jù)手簿屏幕上方向和數(shù)值的指示移動，當(dāng)?shù)竭_目標(biāo)位置并符合精度要求

7、時，會自動提示測量者已完成放樣，同時迅速提示測量者目標(biāo)位置的標(biāo)高是否滿足工程設(shè)計要求，告訴操作者誤差值，直接指導(dǎo)下一步施工。如果把線路載入GPS，在GPS內(nèi)部生成線路位置并現(xiàn)場參考站架設(shè)完畢后，可以有選擇的按定距或者指定大樁進行中線放樣。一般按樁號放樣，當(dāng)輸入一個樁號后，GPS RTK會自動提示你目前位置距離樁號的距離、方向，據(jù)此找到測設(shè)設(shè)計位置，完成中線放樣。地形圖地形圖 對線路工程中小塊面積的地形測圖，如管線、鐵路、公路工程中的站址以及輸電線路工程中的塔址等，應(yīng)用RTK技術(shù)進行線路地形數(shù)據(jù)采集，可以收到快速、高精度、低成本的理想效果。 用全站儀、經(jīng)緯儀等進行數(shù)字地形測圖時，被測的地物地貌等

8、碎部點都要與測站通視。因視距受到限制，其最理想的每站測圖范圍在0.5 km左右，對于線路工程帶狀地形測繪，在線路縱向上往往不能滿足長距離測量的要求。而采用RTK進行測圖時，作業(yè)半徑可以延長到10 km左右，很好地解決了這個問題。3 3、RTKRTK技術(shù)的操作方法和要求技術(shù)的操作方法和要求基本作業(yè)方法基本作業(yè)方法 將基準(zhǔn)站設(shè)在制高點上，以利于接收衛(wèi)星信號和傳輸數(shù)據(jù)鏈信號，控制點間距離小于RTK有效作業(yè)半徑的2/3倍。為方便對RTK測量成果進行檢核，在測區(qū)內(nèi)環(huán)境不良地區(qū)增加基準(zhǔn)站。基準(zhǔn)站的選點盡量避免無線電干擾和多路徑效應(yīng)。 施測第一個觀測點為已知點，以檢核第一個RTK測量結(jié)果是否精確。實踐表明，

9、開始RTK測量前的檢核工作很重要,如果忽略了這一步，可能造成整天的測量成果作廢。它可以發(fā)現(xiàn)很多問題,如輸入的控制點坐標(biāo)、坐標(biāo)系統(tǒng)、設(shè)置參數(shù)是否有誤等。 由于接收衛(wèi)星狀況不良原因而造成的盲點地區(qū)，則在盲點周圍加測控制點，以便用全站儀補測。工作要求工作要求 基準(zhǔn)站和流動站同時接收到5顆以上GPS衛(wèi)星信號。 基準(zhǔn)站和流動站要連續(xù)接收GPS衛(wèi)星信號和基準(zhǔn)站發(fā)出的差分信號,即流動站遷站過程中不能關(guān)機,不能失鎖。 基準(zhǔn)站和流動站同時接收到GPS衛(wèi)星信號，流動站實時接收到基準(zhǔn)站發(fā)出的差分信號。 基準(zhǔn)站采用靜態(tài)GPS控制點或國家四等以上控制點，由一基準(zhǔn)站遷到另一基準(zhǔn)站后應(yīng)對兩控制點進行檢核。不允許在控制點上發(fā)

10、展基準(zhǔn)站。 GPS RTK測量應(yīng)按規(guī)定對儀器進行檢驗，作業(yè)前做好星歷預(yù)報，合理安排野外作業(yè)時間，作業(yè)時應(yīng)按照隨機操作手冊進行。4 4、RTKRTK技術(shù)在測量中的誤差及優(yōu)缺點分析技術(shù)在測量中的誤差及優(yōu)缺點分析RTKRTK在測量工作中的誤差在測量工作中的誤差來源來源 基準(zhǔn)站誤差 流動站的天線姿態(tài) 同測站有關(guān)的誤差，包括天線相位中心變化和多路徑誤差 信號干擾產(chǎn)生的誤差 軌道誤差 電離層誤差 對流層誤差 坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換出現(xiàn)的誤差GPS RTKGPS RTK技術(shù)放樣精度的驗證技術(shù)放樣精度的驗證 為了驗證RTK放樣的可靠性和精度，在某國道段線路中樁放樣時，先把基準(zhǔn)站架設(shè)在已知控制點D3上進行RTK放樣，然后

11、再把基準(zhǔn)站架設(shè)到另一個已知控制點D7上，分別用RTK測得其中10個中樁的坐標(biāo),與放樣坐標(biāo)進行比較,驗證重合性。同時，再用全站儀測定了這10個中樁的坐標(biāo)進行檢驗。檢驗時采用某品牌全站儀，其標(biāo)稱的測角精度為2，測距精度為(2 mm+2 ppmD)。將RTK在不同基準(zhǔn)站下放樣、測量結(jié)果的平均值與全站儀測量結(jié)果進行比較,結(jié)果如下表所示。 由上表中的RTK放樣、測量以及全站儀測量結(jié)果比較可以看出：利用RTK在不同基準(zhǔn)站下放樣、測量的中樁坐標(biāo)之差的最大值 Xmax=2.4 cm， Y max=2.3 cm， H max=2.2 cm。同樣，利用RTK在不同基準(zhǔn)站下放樣、測量的中樁坐標(biāo)平均值和全站儀測得坐標(biāo)

12、之差的最大值 X max=3.4 cm Y max=3.3 cm， Hmax=3.6 cm。這些差值均在公路勘測規(guī)范(JTJ 061-99)規(guī)定的容許范圍內(nèi)，說明RTK放樣測量成果是精確可靠的。從上述定位精度比較結(jié)果及實際工程結(jié)果來看，RTK技術(shù)在公路定線測量中的點位精度可達厘米級，內(nèi)符合精度較好，且與全站儀測量結(jié)果接近，可以較好地滿足公路設(shè)計和施工中的定線、放樣測量的精度要求。另外，RTK放樣時，放樣精度是實時顯示的,而且RTK放樣每個中樁的過程一樣,不存在誤差積累，每個中樁的點位精度大致相同，因此，保證了中樁點位精度的可靠性和均勻性。 優(yōu)缺點分析優(yōu)點優(yōu)點： 作業(yè)效率高 定位精度高，數(shù)據(jù)安全

13、可靠，沒有誤差積累 降低了作業(yè)條件要求 操作簡便，數(shù)據(jù)處理能力強缺點及解決辦法缺點及解決辦法： 受衛(wèi)星狀況限制和天空環(huán)境影響，需選擇好的作業(yè)時間 數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小，盡量把基準(zhǔn)站設(shè)在測區(qū)中央最高點上，避開強磁場干擾。 初始化能力和所需時間問題，選擇先進的機型。 高程異常問題, RTK作業(yè)模式要求高程的轉(zhuǎn)換必須精確 精度和穩(wěn)定性問題RTKRTK技術(shù)的局限性技術(shù)的局限性 用戶需要架設(shè)本地的參考站； 誤差隨距離增長； 誤差增長使流動站和參考站距離受到限制(1015 km)； 可靠性和可行性隨距離的增加而降低。5、RTK技術(shù)在線路測量中的優(yōu)化布測方案熟習(xí)儀器特性熟習(xí)儀器特性

14、工程作業(yè)前應(yīng)將儀器進行一次總復(fù)位，以確保儀器工作狀態(tài)最佳。通過在各種條件下反復(fù)試驗，摸清儀器各種特性，以便應(yīng)用時得心應(yīng)手。布布控制點控制點 控制點主要布置在制高點上用來設(shè)置基準(zhǔn)站，以利于接收衛(wèi)星信號和數(shù)據(jù)鏈信號。控制點的選點還要避免無線電干擾和多路徑效應(yīng)。目標(biāo)點施測目標(biāo)點施測 第一個觀測點應(yīng)是控制點或已知坐標(biāo)點，以檢核精度。開始RTK測量的第一個成果檢核很重要，如果忽略了這一步，可能造成整天的測量成果作廢。 第一個觀測點如果找不到已知坐標(biāo)點，則應(yīng)該在基準(zhǔn)站附近施測得出第一個固定解成果，用羅盤儀和距離反算法檢核成果的精度和可靠性。 在整個測量過程中都要注意質(zhì)量控制檢驗，方法如上所述，還可利用原有大比例尺地圖，檢驗其山頂點的高程，圈出未能進行 RTK測量的盲點。 解決盲點。如果盲點地區(qū)致盲的主要原因是數(shù)據(jù)鏈信號接收問題，首先可提高基準(zhǔn)站和流動站天線的架設(shè)高度，流動站天線可采用長垂準(zhǔn)桿架設(shè)以保證成果精度。若不行再考慮搬站；如果盲點地區(qū)致盲的主要原因是接收衛(wèi)星狀況不良，則應(yīng)該在盲點周圍加測圖根控制點，以便用全站儀補測。 選擇作業(yè)時段。一般中午時分不易進行 RTK測量，或者測量效率很低，所以要早出工，晚收工，利用良好時段進行 RTK測量，這樣不僅效率快，而且精度高。結(jié)論 GPS RTK在線路測量工作中不僅