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1、-GPS-RTK在工程测量中的应用毕业论文-第 33 页GPS-RTK在工程测量中的应用测绘工程 11340226 陈吉静 指导老师 杨鹏源 职称 教授摘 要GPS是一种全新的空基无线电导航定位系统，它不仅能实现全天候、全天时和全球性的连续三维空间定位，而且还能对运动载体的速度、姿态进行实时测定以及精确授时。它的出现是在很大程度和意义上都是现代科技的创新和改革，它的出现对测绘事业起到了革命性的作用，推动了整个测绘的发展。特别是在RTK技术的发展过程中，这项技术极大地拓展了GPS的使用空间，使GPS从只能做控制测量的局面中摆脱出来，开始广泛应用于工程测量，产生了极其深刻的影响。当然，现在许多测绘
2、过程当中，都已经将GPS和RTK结合起来，形成了GPS-RTK模式。随着工程测量行业的不断发展和进步，GPS-RTK在工程测量中广泛应用，给测量工作人员带来了许多的方便，也为测量事业的发展提供了平台。GPS-RTK不只是对工程测量发挥了很大作用，还为其他常规测量带来了创新的思路。关键词：GPS-RTK 、定位、工程测量、控制测量AbstractGPS is a new space based radio positioning and navigation system, it can not only realize the all-weather, allday and global co
3、ntinuous three-dimensional localization and also the speed of the vehicle motion, attitude of real-time measuring and accurate timing. It is in great extent and significance are of modern science and technology innovation and reform, it appears to the cause of Surveying and mapping to the revolution
4、ary role, promote the mapping of the entire development. Especially in the development process of RTK technology, the technology greatly expand the space of GPS application, GPS measurement and control of the situation from the only free, has been widely used in the engineering survey, produced prof
5、ound effect. Of course, now many surveying and mapping process, both the GPS and RTK together, forming a pattern of GPS-RTK. With the continuous development and progress of industry engineering survey, GPS-RTK in engineering measurement times is widely used, to measure the work personnel brought man
6、y convenient, but also provides a platform for the development of the cause of measurement. GPS-RTK is not only the engineering measure played a big role, but also brought innovative ideas for other routine measurement.Keywords: GPS-RTK, positioning, engineering measurement, measurement and control第
7、一章 绪论全球定位系统（global positioning system ，简称GPS）是20世纪70年代由美国国防部研制的新一代卫星导航定位系统，该系统可向人类提供高精度的导航、定位和授时服务。该技术的出现，是20世纪后人类在空间信息技术探索中的一次革命。随着GPS定位技术不断走向成熟，其应用的领域也在广度和深度上得到发展和扩大。该技术以取代常规大地测量和工程测量，发展渗入到了军事部门、精密工程测量、地籍测量、地形测量、航空摄影测量、防灾减灾、地质调查、交通管理、地理信息系统、海洋测绘、气象预报、变形监测和地球科学等领域。尤其是差分GPS(DGPS)和相位差分GPS(RTK)技术的应用，实
8、现了高精度实时动态导航与定位，在瞬间可获得米级或厘米级精度的测站坐标。由于GPS定位技术具有精度高、速度快、操作简单等优点，因此它已是测绘空间信息采集的重要手段。毫不夸张得说，GPS的应用几乎触及人类社会生活每一领域的每个方面，甚至有人形容它的应用“只受到人们想象力的限制”。可以相信，随着“GPS现代化”的逐步实施和完成，GPS必将迅速地向更为宽广的范围与更加深刻的层次发展和普及。 1.1 GPS定位技术发展概述 GPS定位技术的出现不是偶然的，它是学科成果发展和融合的结果，包括卫星在轨技术、空间大地测量技术、无线电数字通信技术与导航技术等。目前，GPS作为新一代的卫星导航定位系统，已在军事、
9、交通运输、测绘、高精度时间比对及资源调查等领域中得到了广泛的应用。1.1.1 GPS的特点1. GPS相对于其他导航定位系统的特点a、功能多、用途广b、定位精度高c、 实时定位2. GPS定位技术相对于常规测量技术的特点1）选点灵活，无需造标，布网成本低，观测站之间无需通视。GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。2）定位精度高。GPS-RTK观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达110-6，在大于1000km的基线上可达110-8。3） 观测时间短，作业效率高。随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行G
10、PS测量时，静态相对定位每站只需40min左右，动态测量相对定位仅需几秒钟。4） 可获得三维坐标。GPS可以同时精确测定每个测站点的三维坐标，其观测精度完全可以满足四等水准测量的精度要求。5） 观测、处理自动化。目前，GPS接收机自动化技术越来越高，操作更加简单灵活，测量人员只需要对中、整平、量取天线高和开机设定参数，接收机会自动进行观测和记录。6）可全天候作业。GPS观测卫星数目众多并且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点进行连续观测，一般情况下，不论白天还是黑夜都能不影响观测。1.1.2 GPS系统的组成GPS由GPS卫星星座（空间部分）、地面监控系统（地面控制部分）和GPS信号接收机（用
11、户设备部分）三部分组成，如下图所示。图1-1 全球定位系统组成1.1.3 GPS的应用 GPS最初的主要目的是用于导航、收集情报等。但后来的应用开发表明，GPS不仅可以实现上述目的，而且利用GPS卫星信号能够进行毫米级精度的静态相对定位，厘米级精度的动态相对定位，厘米级精度的速度测量及毫微秒级精度的时间测量。利用GPS可以进行海、陆、空导航，导弹制导，大地测量和精密工程测量，时间传递和速度测量等。在日常生活方面是一个难以用数字预测的广阔应用领域，手表式的GPS接收机，将成为旅游者的忠实导游。GPS已像移动电话、传真机、互联网等对我们生活的影响一样，人们的是将离不开它。1.2 CORS的发展与应
12、用1.2.1 CORS的定义CORS是网络与GNSS定位技术及现代大地测量、地球动力学交叉融合的产物，它利用GNSS、计算机网络、通信等技术组成网络；是一种提供移动定位、动态连续的空间参考框架和地球动力学参数等服务的信息系统；是动态地、连续地、快速地、高精度地获取空间数据和地理特征的现代信息基础设施。1.2.2 CORS的特点1)网络化、2）精度高、3）快速定位服务、4）可靠性高、5)自动化和智能化、6）基准统一、7)多元化服务。1.2.3 CORS建设的目的和意义1. CORS建设的目的1） 提高测绘科技水平利用CORS提供的实时和事后定位服务，用户能实现快速、高精度、空间三维定位测量；大大
13、提高了外业工作效率，减轻测量员的工作强度；改变了不同的测量模式，提高了测绘科技水平。2） 统一测量基准CORS数据中心的建成，完全可以为处理用户提供事后和实时的基准传递服务，可以实现某区域范围内测绘成果的基准统一。3） 避免测量标准重复建设对常规测量标志的保护与修复而言，CORS建设成后其维护费用要低得多，能够节省大量的基础测绘经费，具有较好的社会效益和经济效益。4） 提供多元化信息服务CORS可以满足各类不同行业、不同用户对精密定位、快速和实时定位、测速、测方位、测量位移及测量气象参数的要求。5） 推进城市形象化建设CORS可以为建设城市提供三维地心坐标，推进城市形象化建设。6） 促进GPS
14、应用的研究连续运行卫星定位综合服务系统源于GPS卫星技术的发展。当然，CORS的建设同样反馈GPS的应用与研究。2.CORS建设的意义1） CORS建设是城乡与社会空间的活动精细化管理必行之路；2） CORS建设是城乡与社会动态测绘参考基准建设发展的必然趋势；3） CORS建设是城乡与社会环境、灾害、安全监测的必要手段；4）规模化、集约化利用GPS技术的必定结果。1.2.4 CORS的基本结构与基本原理1. CORS的基本结构CORS由数据中心、参考站子系统、数据通信子系统、用户应用子系统组成。其中，数据中心又由用户管理中心和系统数据中心组成。2. CORS的基本原理CORS基本工作原理是利用
15、GPS导航定位技术，在一个城市、一个地区或一个国家，根据需求按一定距离建立长年连续运行的一个或若干个固定GPS参考站，利用计算机、数据通信和互联网络（LAN/WAN）技术将各个参考站与数据中心组成网络，由数据中心从参考站采集数据，利用参考站网络软件进行处理，然后向各种用户自动的发布不同类型的GPS原始数据、各种类型RTK改正数据等。用户只需一台GPS接收机，进行野外作业时，即可进行毫米级、厘米级、分米级、米级的，准实时、实时的，快速定位、事后定位或导航定位。这次主要用的是兰州理工大学校本部CORS基准站。第二章 测区概况及控制网（平面控制、高程控制）布设2.1 测区概况兰州理工大学西校区位于兰
16、州市七里河区彭家坪。距离兰州理工大学校本部大概6公里左右，本次测量主要利用GPS-RTK连接其CORS基准站。西校区校园内风景秀丽，有美丽的银杏林、感恩林，宜人的宜海。当然由于宿舍楼和教学楼的原因有些地方接收不到信号，因此在布点时需在视野开阔的地方。并根据控制点布设要求与布设原则布置控制点。2.2 控制网布设2.2.1 平面控制网布设1 平面控制网布设，必须应遵循下列原则：1）首级控制网的布设，应适当考虑发展，使其因地制宜；当于国家系统联测时，应同时考虑联测方案。2)首级控制网的等级，应根据控制网的用途、工程规模和精度要求合理确定。3）加密控制网，可考虑越级布设或同等级扩展。2GPS卫星定位测
17、量控制网的主要技术要求。表1 GPS定位主要技术要求 等级平均边长d（km）固定误差A(mm)比例误差系数B(mm/km)约束点间的边长相对中误差约束平差后最弱边相对中误差一级1 10 20 1/200001/20000各等级控制网的基线精度 =A2+（B*d）2控制网的测量中误差 m=1/3NWWn 式中m控制网的测量中误差（mm）； N控制网中异步环的个数； n异步环的变数； W异步环环线全长闭合差（mm）；相应等级控制网的基线精度要求 m2.2.2平面控制网的网型设计、选点与埋石1. 平面控制网的布设要求及网型设计1）首级网布设时，宜联测2个以上高等级国家控制点或地方坐标系的高等级控制点
18、；对控制网内的长边，宜构成大地四边形或中点多边形。2）控制网应由独立观测边构成一个或若干个闭合环或附合路线:各等级控制网中构成闭合环或附合路线的变数不宜多于6条。3） 各等级控制网中独立基线的观测总数，不宜少于必要观测基线数的1.5倍。4） 加密网应根据工程需要，在满足规范精度要求的前提下可采用比较灵活的布网方式。5）对于采用GPS-RTK测图的测区，在控制网的布设中应顾及参考站点的分布及布置。2. GPS测量控制点位的选择，应符合下列要求：1）点位应选在土质坚实、稳固可靠的地方，同时要有利于加密和扩展，每个控制点至少应有一个通视方向。2） 点位应选在交通方便、便于到达的地方，便于安置接收设备
19、。3） 点位应选在视野开阔，高度角15以上的范围内，应无障碍物；4）点位附近不应有强烈干扰接收卫星信号的干扰源或强烈反射卫星信号的物体，例如：大面积水域、镜面建筑物，以减弱多路径效应的影响。5）充分利用符合要求的旧有控制点。6）点位选定后，均应规定绘制点之记，其主要内容应包括：点位及点位略图，点位交通情况以及选点情况等。根据以上控制网布设的要求设计出以下控制网设计图图2-1 GPS静态控制网布设3. 高程控制测量的一般规定1）高程控制测量的精度等级，依次可以分为二、三、四、五等五个等级。各等级高程控制都可以采用水准测量，四等级以下可采用电磁波测距三角高程测量，五等高程测量也可以采用GPS拟合高
20、程测量。2）首级高程控制网的等级，应根据控制网的用途、精度要求和工程规模合理选择。首级控制网应该布置成为环线网，加密网宜布设成附和路线或结点网。3）测区的高程系统，宜采用1985国家高程基准。在已有高程控制网的地区测量时，可沿用原有的高程系统；当小测区联测右困难时，也可采用假定高程系统。4）高程控制点间的距离，一般地区应为13km，工业厂区、城镇建筑区宜小于1km。但一个测区及周围至少应有3个高程控制点。2.3 水准测量的主要技术要求有关水准测量的技术规范要求表2 水准测量的主要技术要求等级每千米高差全中误差（mm）路线长度（km）水准仪型号水准尺观测次数往返较差、附合或环线闭合差与已知点联测
21、附合或环线平地（mm）山地(mm)二等2DS05因瓦往返各一次往返各一次4L 表3 水准观测的主要技术要求等级水准仪型号视线长度（m）前后视距较差（m）前后视距累积差（m）视线离地面最低高度（m）基、辅分划读数较差（mm）基、辅分划所测高差较差（mm）二等DSO550130.50.50.7一、 水准测量所使用的仪器及水准尺应符合下列规定：1）水准仪视准轴与水准管轴的夹角i，DS1型不应超过15；DS3型不应超过20。2）补偿式自动安平水准仪的补偿误差a对于二等水准不应超过0.2，三等不应超过0.5。3）水准尺上的米间隔平均长与名义长之差，对于因瓦水准尺，不应超过0.15mm；对于条形码尺，不应
22、超过0.10mm；对于木质双面水准尺，不应超过0.5mm。二、 水准点的布设和埋石应符合以下规定：1）应将点位选择在土质坚实、稳固可靠的地方或稳定的建筑物上，且便于寻找、保存和引测；当采用数字水准仪作业时，水准路线还应避开电磁场的干扰。2）宜采用水准标石，也可采用墙水准点。标志及标石的埋设应符合附录1的规定。3）埋设完成后，二、三等点应绘制点之记，其他控制点可视需要而定。三、 两次观测高差较差超限时应重测。重测后，对于二等水准应选取两次异向观测的合格结果，其他等级则应将重测结果与原测结果分别比较，较差均不超过限值时，取三次结果的平均数。2.4 GPS拟合高程测量一、GPS拟合高程测量，仅仅是适
23、合用于丘陵或平原的地区，以及五等或者更加低等级高程测量。二、GPS拟合高程测量可以和GPS平面控制测量同时做控制。三、GPS拟合高程测量的主要技术要求，必须遵循以下原则：1）GPS网必须应该和四等或四等以上的已经布置水准点联测。而且所联测的GPS控制点，应该分布在所测区域的中央和四周。如果所测区域是带状地形，那么联测的GPS点应该分布在所测区域的两端及中部。2）所有的联测点数，都应该大于选用计算模型中未知参数个数的1.5倍，控制点间的距离应该小于10km。3)如果在地形高差相差较大的地区，都必须适当增加一些必要的联测点数。4)当所测区域地形趋势变化明显或者是大面积测区，则应该采取分区拟合的方法
24、。5)GPS观测中，其天线高应在观测前后各量测一次，取其平均值作为最终高度。四、GPS拟合高程测量结果的计算，应该符合下列规定：1)在计算时充分利用已有的当地重力大地水准面模型和已有的资料。2)首先应该对所联测的已知高程点利用GPS进行可靠性检验，如果有不合格点进行剔除。3)如果是地形平坦的小测区，考虑利用平面拟合模型；如果是地形起伏高差相差较大的大测区，可以考虑曲面拟合模型。4)在计算时对拟合高程模型可以采用优化。5)GPS控制点的高程计算，不应该超过拟合高程模型所覆盖的范围。五、 计算结束后对GPS高程控制点的拟合高程成果，必须进行检验。 高程控制点布设如下图所示图2-2 GPS高程控制网
25、布设第三章 GPS静、动态测量及数据处理3.1 GPS静态测量及数据处理3.1.1 GPS静态定位的原理1.静态绝对定位原理 静态绝对定位是指在当接收机天线处于静止状态下，用来确定接收机所在测站的三维地心坐标。绝对定位所依据的观测量，它是根据码相关测距原理，用来测定卫星至测站间的伪距。由于在定位过程中仅需使用一台接收机，并且速度快，灵活方便，并且没有多值性问题等优点，因此广泛用于低精度测量和导航。其方法包括：伪距观测方程和伪距法绝对定位解。2.静态相对定位原理1)静态绝对定位，由于受到卫星轨道误差、接收机钟不同步误差，多路径效应以及信号传播误差等的干扰，绝对定位精度较低，23hC/A码伪距绝对
26、定位精度约为20m，因此绝对定位远远不能满足其需要的精度。而静态相对定位，因为采用载波相位观测量以及相位观测量的线性组合技术，所以极大地消弱或消除了上述各类定位误差的影响，相对定位相对精度高达10-610-7，是目前GPS定位测量中精度最高的一种方法，广泛应用于大地测量、精密工程测量以及地球动力学研究。静态相对定位是用两台接收机分别安置在基线的两端点，其位置静止不动，同步观测相同的4颗以上GPS卫星，确定基线两端点的相对位置，如下图3所示。图3-1 静态相对定位原理在实际工作中，常常将接收机数目扩展到3台以上，同时测定若干条基线，如下图4所示。图3-2 用多台接收机定位作业在本次设计中我们同时
27、用5台接收机，这样做不仅提高了工作效率，而且增加了观测量，提高了观测成果的可靠性。 2)观测方程及未知数的重组在测站i、j上对卫星p进行同步观测后，可分别列出线性化的实用观测方程如下：ip=(ip）0-lipdXi-mipdYi-nipdZi-cVTi-Nip+cVtp-(Vion)ip-(Vtrop)ipjp=(jp）0-ljpdXj-mjpdYj-njpdZj-cVTj-Njp+cVtp-(Vion)jp-Vtropjp为计算方便，在相对定位中，我们通常对参数进行重组，将两个未知参数之差当作一个独立的待定参数求解，而不再分别求解两个未知参数。 3.1.2静态测量操作步骤根据网型设计和测量的
28、需求我们采用同步图形扩展式中的混连式。本次测量设计总共有7个控制点，分3个观测时段，观测顺序如下：第一时段：JSM1、JSM2、JSM3、JSM4、JSM5；观测时间100012:00第二时段：JSM3、JSM4、JSM5、JSM6、JS13；观测时间123014:30第三时段：JSM1、JSM2、JSM4、JSM6、JS13；观测时间145016:50接收机具体操作步骤如下：1)到测站后，先连接基座和脚架，对中整平。2)五台GPS接收机同时开机，调整指示灯，使得电源指示灯、卫星接收指示灯以及数据记录指示灯正常闪烁。3)在观测记录手簿上记录点名、天线高、观测时段、卫星个数。3.1.3静态测量数
29、据处理本次测量是GPS静态测量，对所获得的数据利用Smart静态处理软件进行基线解算和网平差。1、GPS基线解算的过程A、打开Smart静态处理软件，新建项目，名称为“毕业设计测量”图3-3 打开smart静态数据处理软件B、在设置项目属性中填写项目细节和控制网等级（其中控制网等级为E）图3-4 填写属性及等级C、将观测数据导入Smart静态处理软件在进行基线解算时，首先需要导入原始的GPS观测值数据图3-5 导入数据格式图3-6 导入观测数据展开数据可得如下图图3-7 观测的控制网图形 D、检查与修改外业数据输入数据在导入了GPS观测值数据后就需要对观测的数据进行检查，检查的项目包括测站名/
30、点号、天线高、天线类型、天线高量高方式等；图3-8 数据检查 E、设置静态基线处理的控制参数基线解算的控制参数是用来确定数据处理软件，以及采用何种处理方式来进行基线解算，首先进行静态基线处理设置图3-9 设置基线处理参数然后进行基线解算，基线解算的操作过程一般是自动进行，无需人工干预，当基线解算不正确时，需要对其进行修改，直到正确为止；图3-10 基线解算F、基线质量的控制在所有的基线解算完毕后，基线解算的结果并不能马上用于静态测量后续的处理，因为还要对其质量进行评估，只有质量合格才能将该基线用于后续的处理。若基线质量解算不合格，那么就应该对基线进行重新解算或重新测量。基线质量的评估包括Rat
31、io、RDOP、RMS、同步环闭合差、异步环闭合差和重复基线较差等；图3-11 基线质量控制G、最终得到基线解算的结果获得通过基线解算阶段质量检核的基线向量图3-12 通过检核的进行向量（2）GPS网平差 A、平差参数设置图3-13 设置平差参数B、检查网图是否连通图3-14 控制网连通检查C、三维无约束平差设置“JS13”点为单基准固定点，选择固定方式XYZ，并输入其三维坐标X、Y、Z；图3-15 设置基准点D、输出平差后的结果图3-16 平差后控制点坐标E、生成平差报告（详细报告见附录1） 经过基线解算和平差得到其平面坐标与高程拟合坐标4.3 平面坐标点名 x x中误差 (m) y y中误
32、差 (m) 中误差 (m) E(m) F(m) ET(D:M:S) JS13 3672.5374 * 848.2829 * * * * JSM1 3470.0379 0.0027 1346.7570 0.0025 0.0037 0.0027 0.0025 1573927JSM2 3530.4806 0.0029 1195.5561 0.0027 0.0040 0.0029 0.0027 1582659JSM3 3278.2581 0.0024 1078.3446 0.0021 0.0032 0.0025 0.0020 1512155JSM4 3032.6466 0.0034 976.3729
33、0.0028 0.0044 0.0034 0.0028 1724608JSM5 3177.0747 0.0035 856.7169 0.0033 0.0048 0.0036 0.0031 1522904JSM6 3329.2161 0.0033 941.2399 0.0030 0.0045 0.0035 0.0027 1472848即表4 控制点的坐标点坐号坐标JSM1JSM2JSM3JSM4JSM5JSM6JS13X3470.03793530.48063278.25813032.6466 3177.07473329.21613672.5374Y1346.75701195.55611078.3
34、446976.3729856.7169941.2399848.2829Z1588.05501589.09971592.65451595.85641594.72191593.07341591.07893.2 动态测量及数据处理3.2.1 动态测量原理一、GPS动态绝对定位原理GPS动态绝对定位是确定处于运动载体上的接收机天线相位中心的瞬间位置。由于接收机天线处于运动状态，故天线相位中心的坐标是一个连续变化的量，因此确定每一瞬间坐标的观测方程只有较少的多余观测（甚至没有多余观测），且绝对定位一般利用C/A码伪距作为观测量，因此其定位精度较低，往往仅有十几到几十米的精度，在SA政策执行期间，其定位精
35、度甚至低于百米。通常这种方法只用于精度要求不高的飞机、轮船以及陆地车辆等运动载体的导航。 二、载波相位差分原理在基准站上安置一台GPS接收机，对卫星进行连续观测，并通过无线电设备实时地将观测数据及测站坐标信息传送给用户；用户站一方面通过接收GPS卫星信号，另一方面通过无线电接收设备接收基准站传送的信息，根据相对定位原理进行数据处理，实时地以厘米级精度给出用户站三维坐标。载波相位差分GPS有两种定位方法，一种与伪距差分相同，基准站将载波相位的改正量发送给用户站，并对用户站的载波相位进行改正实现定位，次法称为改正法；另一种是将基准站的载波相位发送给用户，并由用户站对观测值求差进行坐标解算，这种方法
36、称为求差法。这里主要介绍求差法。求差法就是将基准站测得的载波相位观测值实时发送给用户观测站，在用户站对载波相位观测值求差，获得诸如静态相对定位的公式单差、双差、三差求解模型，并采用与静态相对定位类似的求解方法进行求解。两者区别为，静态相对定位的主要任务是求解基线向量，其计算程序是：利用三差求解出近似的基线长度，再利用浮动双差法求出整周未知数和基线向量。对于短基线，可将整周未知数凑整后，再由双差求解出更精密的基线向量。而在动态测量中，主要解算的不是基线向量，而是用户所在的实时位置，因此其定位程序为：1）在保持用户站不动的情况下，静止观测若干历元，并且把在基准站所获取的观测数据实时传送给用户站，然
37、后利用静态相对定位法求出整周模糊度，这个求解过程即为初始化阶段。2）把所求出的整周模糊度代入双差模型，由于双差模型的未知数只包括X、Y、Z 这三个位置分量，所以只要4颗或4颗以上卫星的历元观测值，就可以实时地求解出三个位置分量。3）将求出的X、Y、Z坐标增量加上已输入的基准站的WGS84地心坐标Xi、Yi、Zi，即可求得此时用户站的地心坐标， XkYkZkWGS-84=XiYiZiWGS-84+XYZ利用已获得的坐标转换参数，再将用户站的坐标转换成当地的空间直角坐标系。4）换算成实用的坐标成果。求差模型可以消除或消弱多项GPS卫星观测误差，例如双差模型消除卫星钟差、接收机钟差，消弱卫星星历误差
38、，大气折射误差，因此可以大大提高实时定位的精度。 3.2.2 GPS动态测量步骤一套GPS-RTK流动站的组成：GPS接收机(内置电池、数据卡)、GPS天线、电子手簿、手持测杆1、连接兰州理工大学CORS基准站：1）首先将手簿和GPS主机用蓝牙连接在一起，方法如下：打开PENTA(宾得)，选择配置手簿端口配置，将使用蓝牙打钩，选择配置蓝牙，选择眼睛的图案搜索主机蓝牙，搜索完成之后点击主机编号，选择绑定，确定一一确定即可。当绑定成功后会显示红色心形标志，点击接受，实现手簿与主机的连接，状态栏显示单点定位，如下图所示。图3-17 连接蓝牙2）控制点测量在主页面点击测量，选择测量点中的控制点，如下图
39、所示。图3-18 测量控制点点击接受，当状态栏显示固定时点击测量。依次观测JS13、JSM1、JSM2、JSM3、JSM4、JSM5、JSM6。3）数据导出在主页面点击文件，选择导出菜单下的点坐标导出图3-19 导出点坐标第四章成果对比与分析4.1 成果对比表4 静态测量控制点成果点号坐标JSM1JSM2JSM3JSM4JSM5JSM6JS13X3470.03793530.48063278.25813032.64663177.07473329.21613672.5374Y1346.75701195.55611078.3446976.3729856.7169941.2399848.2829表5
40、水准测量高程控制点成果点号坐标JSM1JSM2JSM3JSM4JSM5JSM6JS13H1588.05501589.09971592.65451595.85641594.72191593.07341591.0789表6 动态测量控制点成果XYZJS133672.5354848.28491591.0769JSM13470.0349,1346.75831588.0535JSM23530.4811,1195.55761589.0986JSM33278.2575,1078.34661592.6567JSM43032.6445976.37381595.8554JSM53177.0753856.71451
41、594.7208JSM63329.2175941.24031593.07524.2 成果对比分析由于各种测量条件和环境的限制，在观测过程中会造成许许多多的误差，有些是外界条件造成的，有些是仪器本身的缘故，有些则是人为因素。以下主要介绍造成以上观测结果不同的原因。4.2.1 水准测量的主要误差1.仪器误差1） 视准轴与水准管轴不平行的误差；2)水准尺误差。2.观测误差1)精平误差；2)调焦误差；3)估读误差；4)水准尺倾斜误差。3.外界环境的影响1)水准仪水准尺下沉误差；2)大气折光的影响；3)日照及风力引起的影响。4.2.1 GPS定位误差来源及分析利用GPS进行导航或测量定位是通过GPS接收
42、机接收GPS卫星信号并进行跟踪测量，经过解算获得用户站的三维位置坐标及时间信息。可以看出影响导航或测量定位精度的误差主要来源于以下三个方面。（1） 与卫星有关的误差包括卫星时钟误差、卫星星历误差、相对论效应误差。（2） 与信号传播有关的误差包括电离层折射误差、对流层折射误差、多路径效应误差。（3） 与接收机有关的误差包括接收机时钟误差、接收机位置误差、接收机天线相位中心位置误差。（4） 在进行高精度GPS测量定位时（如在进行地球动力学等方面研究时），通常还应该考虑到与地球整体运动有关的误差，如地球自转的影响和地球潮汐的影响。下面分别讨论各种误差（与卫星有关的误差、与信号传播有关的误差与接收机有
43、关的误差）对测量定位的影响，以及在GPS测量定位中应该采取的方法与措施。1. 卫星时钟误差卫星时钟误差通常是指卫星时钟的时间读数与GPS标准时间之间的偏差。对于卫星时钟的这种偏差，GPS利用地面监控系统对卫星时钟运动状态进行连续地监测而精确地确定，并以二阶多项式的形式予以表示 t=a0+a1*t-toc+a2*t-toc2式中：toc为卫星时钟改正的参考历元；a0、a1、a2分别为卫星时钟的钟差、钟速和钟速的变化率。利用上式计算卫星时钟读数的改正数并加以改正。2. 卫星星历误差卫星星历误差（有时也称为卫星的轨道误差）是指由卫星星历计算得到的卫星位置与卫星在空间的实际位置之差。消弱卫星星历误差影
44、响的方法和措施如下：1)采用轨道松弛法；2)建立卫星跟踪网进行独立定轨；3)进行同步观测求差分法。3. 电离层折射误差当GPS卫星信号通过电离层时，信号的路径会发生弯曲，传播速度也会发生变化，所以信号的传播时间乘以光速得到的距离不等于卫星至接收机之间的几何距离，因此产生电离层折射误差。消除或消弱电离层影响的方法和措施：1)采用双频观测法；2)利用电离层改正模型进行改正；3)利用同步观测求差分法；4)利用码/载波相位扩散技术；5)选择最佳的观测时间进行观测。4. 对流层折射误差当GPS卫星信号通过对流层时，会使信号的传播速度发生变化，这与大气的折射率有关，同时也会使信号传播的路径发生弯曲，从而使测量距离产生偏差，这种现象称为对流层折射。消除或消弱对流层影响的方法和措施：1)利用模型（霍普菲尔德模型、萨斯塔莫宁模型、勃兰克模型）进行改正；2)利用同步观测求差分法；3)引入描述对流层影响的附加待估参数，在数据处理时一起求得。5. 多路径