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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流GPS_RTK技术在道路勘测中的应用本科学生毕业论文.精品文档.本科学生毕业论文GPS RTK技术在道路勘测中的应用 The Graduation Thesis for Bachelors DegreeApplication of GPS RTK Technology in the Road SurveyCandidate： Specialty：Surveying & Mapping EngineeringClassSupervisoHeilongjiang Institute of Technology毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说
2、明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以
3、采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和
4、借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1
5、.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设
6、计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问
7、题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意
8、？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务
9、（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日摘 要目前，在道路勘测中，常规测量方法存在很多制约的条件，测量规范中对符合导线、闭合导线长及结点间导线长度等都有严格规定，在进行道路测量作业时，往往找不到导线的联测点，而且地面通视困难影响常规测量的
10、实施。伴随着GPS的发展，RTK技术的出现，使得野外实时测量精度达到cm级别，已经作为快速采集数据与定位的有效工具。RTK所具有的实时性好、精度高、速度快等优点，是常规测量所无法比拟的。本文分析和研究了RTK技术在测量中的工作模式、数据链的结构、技术特点、RTK作业步骤、RTK的误差来源和精度分析等方面内容，探讨了RTK技术在道路定测中应用有关问题，包括适用于RTK作业的道路中线任意点坐标的计算、坐标转换、高程计算等，提出了相应的数学模型及处理方法。通过其在实际道路测量中的控制测量、线路勘测、中线测量、施工放样等方面的应用，认为 GPS RTK 技术应用于公路外业勘测应是一项重大技术革命，在公
11、路测量中蕴含着巨大的技术潜力。 关键词：GPS RTK；公路勘测；精度分析；中线测量；控制测量；高程ABSTRACTCurrently, During the roads investigation, Conventional methods of measurement have many limitations and constraints，There are strict requirements to the length of connecting traverse、closed traverse and length between points of traverse in s
12、urvey specifications. During line measurement ，sometimes we could not find the tie points of traverse and the visibility of ground surface would influence the implementation of conventional measurement with the development of GPS and the emergence of RTK technique, the accuracy of field survey has b
13、een up to cm. it has become a sufficient tool in the fast data collect and positioning. It has the advantages: on time ability, high accuracy, fast speed etc, which the conventional survey doesnt have.In this paper the work model of RTK technique in survey, the structure of the data chain, the chara
14、cter of technique, the operation method of RTK, the error source of RTK, precision analysis etc are analysised and studied. Talk about the relative questions in road certain survey both with the coordinate calculation, coordinate transfer, elevation adjust etc, At last point out the correspond Mathe
15、matics model and the processing method.Through the application GPS RTK in control survey、route survey、centerline survey、layout and other aspects, we regard the it as a important technique revolution, it contains a huge technique potential in highway survey.Key words: GPS RTK；Road Investigation；Preci
16、sion Analysis；Centerline Survey； Control Survey；Elevation目 录摘要IAbstractII第1章 绪论1第2章 GPS 简介32.1 GPS卫星定位技术的发展32.2 GPS系统的组成42.3 GPS系统的特点42.4 RTK定位技术52.5 我国GPS发展72.6 本章小结8第3章 GPS RTK仪器的操作方法及精度分析93.1 概述93.2 GPS RTK作业的基本原理和工作条件93.3 GPS RTK测量作业方法103.4 GPS RTK测量误差来源133.5 GPS RTK测量中的一些注意事项143.6 GPS RTK 的技术优点
17、163.7 GPS RTK技术的应用163.8 本章小结17第4章 道路勘测184.1概述184.2 线路勘测的任务与内容184.3 道路初测中的测量工作184.3.1 初测的目的及任务184.3.2 初测的准备工作194.3.3 初测的内容及步骤194.4 道路在定测中的测量工作204.4.1 定测的任务204.4.2 定测的内容和方法214.5 道路纵横端面测绘214.6 航空勘测简介224.7 本章小节22第5章 GPS RTK在道路勘测中应用235.1 概述235.2 RTK基准站流动站作业要求235.2.1基准站位置的选择与作业方法235.2.2 流动站作业模式及要求245.3大比例
18、尺地形图测绘245.4 公路选线265.4.1 RTK用于路线中线选线265.4.2 RTK用于路线中线选线优点275.5 RTK技术在道路放样中应用285.5.1线路坐标系中中线点位坐标计算285.5.2坐标转换与高程计算305.5.3在定测中应用RTK技术325.5.4 GPS RTK 在公路放样中应有的功能335.5.6利用RTK进行放样及其精度分析355.6 RTK技术展望405.7 本章小结41结论42参考文献43致谢44第1章 绪 论1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功，标志着人类进入了空间技术的新时代，近40年来，由于卫星测量的发展，特别是GPS全球卫星定位系统
19、的成功建立和应用，使测绘经历了一场深刻的技术革命。GPS (Global Positioning System ) 全球定位系统是以卫星为基础的无线电导航系统, 可为航空、航天、陆地、海洋等用户提供三维导航、定位和定时服务。该系统由24颗卫星组成，卫星分布在相隔60的6个轨道面上，轨道倾角55，卫星高度20200km，卫星运行周期11h58m，这样在地球上任何地点，任何时间都可接受4颗卫星运行定位，从而可以实现全天候三维导航定位。由于GPS具有实时提供三维坐标的能力，因此在民用、商业、科学研究等方面得到了广泛的应用。它不仅具有全球性、全天候、连续的精密三维导航与定位能力，而且具有良好的抗干扰性
20、和保密性。从静态定位到快速定位，动态定位，GPS技术已广泛的应用在测绘中，RTK技术是以载波相位测量与数据传输技术相结合的以载波相位测量为依据的实时差分GPS测量技术，RTK系统由基准站接收机、数据链、移动站接收机三大部分组成，是GPS测量技术发展里程的一个重要标志，是一种高效的定位技术。主要应用与工程测量、地籍测量、碎部测量、路线测量和工程放样、航空摄影测量以及运动目标的精密导航等。目前实时动态测量系统，已在20km的范围内，得到了成功的应用，随着科学技术的发展，数据传输性能的不断完善提高，RTK的应用范围将会不断地扩大。高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相
21、位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时仅需几秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知数求解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定
22、位结果。随着时代的发展和科技的进步，注重效率成为各行业努力奋进的目标，对于我们测绘领域来说也是如此。3S技术的发展使测绘领域发生了翻天覆地的变化，尤其是GPS-RTK技术，对我们在野外采集数据带来了很大的方便，使测绘工作更有效率。本课题的目的在于熟练掌握GPS-RTK的理论和操作方法，及其在道路勘测设计中的具体应用、通过实例对其测量数据进行精度分析，证明GPS RTK技术应用于道路勘测过程中是完全可行的，比以往应用于道路测量中的常规测量有更多的优点：方便、高效、精确、可靠。GPS RTK的测量精度达到了cm级别，已经作为快速采集数据与定位的有效工具，由于其在精度、速度、实时性上达到了完满的结合
23、，GPS RTK定位技术大大扩展了它的应用范围，尤其在道路勘测、设计和施工放样中有了广泛的应用，在进行初测道路选线，测带状地形图，定测过程中的施工放样，以及施工后期管理等方面都有了广泛的应用。在进行道路勘测时，使用GPS RTK比使用传统测绘仪器（水准仪加经纬仪，全站仪）在作业效率上要高得多，同时在某些条件下，采用GPS RTK测量，具有全天候作业，两点间不需要通视等优点，高等级公路选线多是在大比例尺带状地形图上进行。用传统方法测图，先要建立控制点，然后进行碎部测量，绘制成大比例尺地形图。这种方法工作量大，速度慢，花费时间长。用实时GPS动态测量可以完全克服这个缺点，只需在沿线每个碎部点上停留
24、一两分钟，即可获得每点的坐标、高程。运用GPS RTK技术在进行道路施工放样时，我们只要先输入各主控点桩号( ZH、HY、QZ、YH、HZ) ，然后输入起终点的方位角，直线段距离,缓和曲线长度，圆曲线半径R ，这样就可以很轻松放样了，而且一切工作均由GPS电子手簿来完成。这种方法简单实用，比起传统的极坐标法要快得多。另外,如果需要在各直线段和曲线段间加桩，只需输入加桩点的桩号就行了，剩下工作由GPS来完成。 目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法受通视和作业条件的限制，作业强度大,且效率低，大大延长了设计周期。勘测技术的进步在于设备引进和技术改造，在目前的技术条件下引入
25、GPS技术应当是首选。当前，用GPS 静态或快速静态方法建立沿线总体控制测量，为勘测阶段测绘带状地形图，路线平面、纵断面测量提供依据在施工阶段为桥梁，隧道建立施工控制网，这仅仅GPS 在公路勘测中应用的初级阶段，其实，公路测量的技术潜力蕴于RTK技术的应用之中，RTK技术在公路工程中的应用，有着非常广阔的前景。第2章 GPS 简介2.1 GPS卫星定位技术的发展1973年12月，美国国防部批准它的陆海空三军联合研制新的卫星导航系统：NAVSTAR/GPS。它是英文“Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System
26、”的缩写词。其意为“卫星测时测距导航/全球定位系统”，简称GPS系统。该系统是以卫星为基准的无线电导航定位系统，具有全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。 GLONASS全球导航卫星系统：起步晚于GPS 9 年。从前苏联于1982年10月12日发射第一颗GLONASS卫星开始，到1996年，13年时间内历经周折，虽然遭遇了苏联的解体，由俄罗斯接替部署，但始终没有终止或中断GLONASS卫星的发射。1995年初只有16颗GLONASS卫星在轨工作，1995年进行了三次成功发射，将9颗卫星送入轨道，完成
27、了24颗工作卫星加1颗备用卫星的布局。经过数据加载、调整和检验，已于1996年1月18日，整个系统正常运行。在系统组成和工作原理上与GPS类似，由空间卫星星座地面控制和用户设备三大部分组成。伽俐略（Galileo）GNSS系统：从1994年开始，欧盟进行了对伽俐略（Galileo）GNSS系统的方案论证。2000年欧盟在世界无线电大会上获得了建立GNSS系统的L频段的频率资源。2002年3月，欧盟15国交通部长一致同意伽俐略GNSS系统的建设。伽俐略系统由30颗卫星（27颗工作卫星和3颗备用卫星）组成。30颗卫星部署在3个中高度圆轨道面上，轨道高度23616km，倾角56，星座对地面覆盖良好。
28、在欧洲建立两个控制中心。计划2003年发射两颗实验卫星，2008年完成全系统部署并投入使用。GNSS系统最主要的设计思想是：与GPS/GLONASS不同，完全从民用出发，建立一个高精度的全开放型的新一代GNSS系统；与GPS/GLONASS有机地兼容，增强系统使用的安全性和完善性；建设资金（36亿欧元）由欧洲各国政府和私营企业共同投资。双星导航定位系统（北斗一号）：2000年底，我国发射了两颗“北斗导航实验卫星”，加上地面中心站和用户一起构成了双星导航定位系统（北斗一号）。双星导航定位系统空间部分由三颗地球静止轨道卫星（其中一颗在轨备用）组成；地面中心站包括地面应用系统和测控系统，具有位置报告
29、、双向报文通信及双向授时功能；用户部分即车辆、船舶、飞机以及各军兵种底动态及静态导航定位的用户。服务区域在东经70145度，北纬555度范围。定位精度为：平面20m，高程10m。2.2 GPS系统的组成 GPS系统包括三大部分：空间部分GPS卫星星座；地面部分地面监控系统；用户设备部分GPS信号接受机。1、GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，卫星高度为20200km，轨道倾角为55，各个轨道平面之间相距60，即轨道的升交点赤经各相差60。卫星运行周期为11小时58分（恒星时12小时），载波频率为1575
30、.42MHz和1227.60MHz。2、地面监控系统GPS工作卫星的地面监测部分由一个主控站，三个注入站和五个监测站组成。对于导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。卫星的位置是依据卫星发射的星历描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间，求出钟差，然后由地面注入站发给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。3、GPS信号接受机GPS信号接受机的任务是：能够捕获
31、到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接受到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接受机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。2.3 GPS系统的特点GPS定位技术的高度自动化和所达到的定位精度为其在测量工作中的应用，展现了广阔的前景。GPS定位技术相对于经典的测量技术来说，这一新技术的主要特点如下：1、定位精度高应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50km以内可达10-6，100500km可达10-7，1000km以上可达10-9。在3001500m工程精密定位中，1小时以
32、上观测的解其平面位置误差小于1mm，与ME5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm，较差中误差为0.3mm。2、观测时间短随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20km以内相对静态定位，仅需1520分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15km以内时，流动站观测时间只需12分钟；动态相对定位测量时，流动站出发时观测12分钟，然后可随时定位，每站观测仅需几秒钟。3、测站间无需通视GPS测量不要求测站之间互相通视，只需测站上空开阔即可，因此可节省大量的造标费用。由于无需点间通视，点位位置可根据需要，可稀可密，使选点工作甚为灵活，也可省去经典大地网中
33、的转算点、过渡点的测量工作。4、可提供三维坐标经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。GPS可同时精确测定测站点的三维坐标。目前GPS水准可满足四等水准测量的精度。5、操作简便随着GPS接收机不断改进，自动化程度越来越高，有的已达“傻瓜化”的程度；接收机的体积越来越小，重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。使野外工作变得轻松愉快。6、全天候作业目前GPS观测可在一天24小时内的任何时间进行，不受刮风下雪等气候的影响。7、功能多、应用广GPS系统不仅可用定位、导航，还可用于测速、测时。测速的精度可达0.1m/s，测时的精度可达几十毫秒。其应用领域不断扩大。2.4 RT
34、K定位技术RTK技术就是载波相位动态实时差分( Real Time Kinematic) 技术，它是GPS测量技术发展的一个新突破，众所周知，无论静态定位，还是准动态定位等定位模式，由于数据处理滞后，所以无法实时解算出定位结果，而且也无法对观测数据进行检核，这就难以保证观测数据的质量，在实际工作中经常需要返工来重测由于粗差造成的不合格观测成果。解决这一问题的主要方法就是延长观测时间来保证测量数据的可靠性，这样一来就降低了GPS测量的工作效率。实时动态定位(RTK) 系统由基准站和流动站组成，建立无线数据通讯是实时动态测量的保证，其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参
35、考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，根据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少冗余观测，提高工作效率。RTK系统主要由三大部分组成：一个参考站、若干个流动站和通讯系统。RTK系统的基本组成见图 2.1图2.1 GPS RTK系统组成示意GPS RTK系统数据流程见图2.2图2.2 GPS RTK系统数据流程示意2.5 我国GPS发展GPS在我国的应用十分广泛，在测绘、军事国防、智能交通、邮电
36、通信、地矿、煤矿、石油、建筑、土地管理、环境监测等部门行业，在航天航空、测时授时、物理探矿、姿态测定等领域，我国做了大量研究工作。在静态定位和动态定位应用技术及定位误差方面作了深入的研究，研制开发了GPS静态定位和高动态精度定位软件以及精密定轨软件。在理论研究与应用开发的同时，培养和造就了一大批技术人才和产业队伍。近几年，我国已建成了北京、武汉、上海、西安、拉萨、乌鲁木齐等永久性的GPS跟踪站，进行对GPS卫星的精密定轨，为高精度的GPS定位测量提供观测数据和精密星历服务，致力于我国自主的广域差分（WADGPS）方案的建立，参与全国导航卫星系统（GNSS）和GPS增强系统（WAAS）的筹建。同
37、时，我国以着手建立自己的卫星导航系统（双星定位系统），能够生产导航型和测地型GPS接受机。GPS技术的应用正向深层次发展。为了适应GPS技术的应用与发展，1995年成立了中国GPS协会，协会下设七个专业委员会，希望通过广泛的交流与合作，发展我国的GPS应用技术。2.6 本章小结本章主要介绍了GPS卫星定位技术的发展，GPS系统的组成和特点。GPS系统的组成主要包括三大部分：地面监控部分；空间卫星部分；用户接收部分。GPS系统具有定位精度高、观测时间短、测站间无需通视、可提供三维坐标、操作简便、全天候作业、功能多应用广等特点。以及伴随着GPS技术的发展，出现的RTK技术，这项技术极大地拓展了GP
38、S的使用空间，使GPS从只能应用在控制测量中摆脱出来，广泛应用于工程测量，代表着高精度GPS的最高水平。第3章 GPS RTK仪器的操作方法及精度分析3.1 概述 RTK（Real Time Kinematic）技术是GPS实时载波相位差分的简称，是一种将GPS与数据传输技术相结合，实时解算进行数据处理，在1-2秒的时间里得到高精度位置信息的技术，自20世纪90年代初，这项技术一经问世，就极大的拓展了GPS的使用空间，使GPS从控制测量中摆脱出来，而开始广泛应用于工程测量。GPS RTK技术的出现，其代着高精度GPS的最高水平。3.2 GPS RTK作业的基本原理和工作条件1、作业原理在GPS
39、静态测量中各测站之间不进行数据的传输，各种数据都是在事后进行差分处理，因而无法实时地得到测站点的坐标值。RTK测量技术是以载波相位为根据的实时差分测量，其作业原理是在基准站安置一台GPS接收机，并在基准站GPS接收机上连接发射电台，实时地向流动站发送观测信息和基准站位置信息。在用户站GPS接收机实时观测4颗以上的卫星，同时接收从基准站电台发送来的基准站信息，并实时对数据进行差分处理，解算整周未知数和用户站的位置数据及其精度。2、RTK 的基本配置GPS RTK 系统的组成主要包括：2台(或多台)GPS接收机，数据传输设备，相关处理软件。GPS接收机目前主要是用双频机，数据传输设备目前形式较多，
40、主要是无线电台的形式，在城市车载系统中也提出用目前分布较广的GSM信号作为数据传输载体，电台发射信号半径的大小将直接影响RTK的作业范围大小。处理软件目前各厂家的产品不同，但其基本功能必须满足以下要求：(1) 快速解算整周未知数。(2) 解算用户站在WGS-84下的坐标。(3) 坐标系统和高程系统转换。(4) 对解算的质量进行评价与分析。(5) 结果的显示与绘图。3、RTK 的工作条件 RTK系统正常工作要具备以下两个条件：第一，基准站和移动站同时接受5颗以上GPS卫星信号；第二，基准站和移动站同时接受到卫星信号和基准站发出的差分信号。 3.3 GPS RTK测量作业方法 GPS RTK 作业
41、能否顺利进行，关键的问题是无线电数据链的稳定性和作用距离是否满足要求。它和无线电数据链本身的性能、发射天线的类型、参考站的选址、设备的架设、环境无线电的干扰情况等有直接的关系。GPS-RTK测量外业准备工作 GPS(RTK)定位测量外业准备的过程如下：外业踏勘；收集资料；制定观测计划；星历预报；器材准备：经检定合格的GPS接收机（基准站+流动站（含电子手簿）一套，12V60A电源（含充电器），数据链电台一套，手机或对讲机（每台GPS接收机上配一个），每台GPS接收机配观测记录手簿一本。GPS-RTK测量的作业方法：1、安置基准站 将基准站GPS接收机安置在开阔的地方，电台和天线架设好，连上电缆
42、后开机，先启动基准站，在电子手簿(CASIO掌上电脑)中进行有关设置： (1) 按on/off键，打开CASIO，点击屏幕顶部的图标,打开始菜单 (2) 新建一个工程。即新建一个文件夹，项目文件夹中包括参数设置文件和测点数据文件，并在这个文件夹里设置好测量参数如椭球参数、投影参数等 2、移动站设置 为了保证移动站的测量精度和可靠性，应在整个测区选择高精度的控制点进行检测校对，选择的控制点应具有代表性，均匀地分布在整个测区。进行基准站校正，由于本课题使用的是地方坐标，所以使用两点或者三点校正，步骤如下：(1) 使用测量菜单下的校正向导菜单。选中菜单后，界面如图3.1： 图3.1 校正模式选择选择
43、下一步后，界面如图3.2：图 3.2 基准站架设在未知点（向导1）根据向导提示，输入已知坐标后，直接校正(2) 完成移动站 1 的单点校正后，到第二个移动站使用测量菜单下的校正向导菜单。选中菜单后，界面如图3.3： 图3.3 校正模式选择选择下一步后，界面如图3.4： 图3.4 基准站架设在未知点（向导1）根据向导提示，输入已知坐标后，选择下一步界面如图 3.5： 图3.5基准站架设在已知点（向导2）根据向导提示，输入已知坐标后，直接校正，然后开始测量。 (3) 作业组织模式参考站需配备12 V 汽车电瓶12个，车载对讲机1个，作业员1人。参考站本身的精度将直接影响流动站数据质量，所以参考站宜
44、选在土质坚实、地势开阔、无大的干扰源的已知点上。流动站每台需作业人员2人一组，一般设3台流动站。若进行地形测量，那么每台仪器单独进行作业，一个人进行仪器操作，另外一个人进行草图的绘制和记录工作，和其它组没有任何干扰。进行定测放线等工作时，另外一人负责固定桩点位置。流动站开始测量前，宜先在另一已知点上作检核观测，核定无误后再开始观测，当出现长时间断链或连续出现断链时，若周围无任何干扰源，应及时与参考站进行联络，查看电源情况。3.4 GPS RTK测量误差来源1、误差来源(1) 卫星误差包括卫星星历误差、卫星钟误差、地球自转的影响等。卫星星历一般采用广播星历，其误差对相对定位的影响为110-6 ；卫星钟偏差总量可达1ms ，产生的等效距离误差可达300m。(2) 信号传播误差包括电离层、对流层对信号的延时和反射物体的多路径效应。(3) 观测误差包括天线对中误差、天线相位中心偏差、几何精度衰减因子GDOP和实时定位精度指标CQ值。(4) 基准站控制点误差影响2、减小误差方法(1) 一般固定误差