GPSRTK在数字测图中的应用 (2)

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1、GPS-RTK在数字测图中的应用摘 要 主要介绍了2种不同的测量仪器和不同的测图方法，即常规全站仪测图与GPS- RTK 测图，对2种测图方法的原理、作业流程等方面进行了对比分析，找出了影响全站仪测图和RTK测图的各种因素，并通过实例及实测精度分析，得出RTK进行测图是可以代替全站仪测图的，RTK测图不但省时省力，而且精度较高，分布均匀，是今后测绘工作中可以推广应用的一种测图方法对于某些较为复杂的地貌，如果把2种方法结合起来，可实现优势互补。关键词：全站仪测图，RTK测图，应用A STUDY ON APPLICATION OF GPS-RTK INTODIGITAL MAPPINGABSTRA

2、CTTwo different measurement apparatus and methods are presented：the RTK measurement and the electronic total station measurementBy analyzing the two measurement principles and the working process the paper points out the factors which affect the TRK measurement and electronic total station measureme

3、nt. Based on the analysis of the examples and measurement accuracyit is concluded that the electronic total station measurement can be replaced by RTK measurement because the TRK measurement is timesaving，laborsaving，highly accurate and distributing homogeneously，which will be a method of measuremen

4、t in futureUnder some complicated geographic conditions，the two methods can be supplemented each other if they are combined.KEYWORDS: electronic total station measurement, RTK measurement, experiment目 录目 录3第一章 绪言4第2章 常规全站仪测图62.1 全站仪简介、功能及测距原理62.2 全站仪的操作与使用72.3 全站仪的测图原理及测量方法8第三章GPS-RTK测图93.1 RTK的基本原理

5、、正常工作条件、坐标转换及精度要求93.2 RTK的测图方法113.3 RTK技术在数字测图数据采集过程中的一些常见问题解决的方法123.4 RTK的误差特性及控制方法133.5 RTK成果的质量控制和优化布测方法14第四章 全站仪与RTK数字化测图的比较16第五章 GPS-RTK在甘肃省白银市平川区王家山镇井儿川土地整理项目中的应用185.1 测区概况及控制点布设185.2 测区精度评定195.3 测区成果20第五章 结论及展望21参考文献23致谢24第一章 绪言2009 年国家测绘局评选出了，50 年来十大测绘科技事件。一项项的伟大的测绘成就见证着一代又一代老一辈测绘人的艰辛努力。 50

6、年来一代又一代的测绘人将新的科学技术，新的行业建设理念融入到测绘设备的革新和测绘项目生产实践过程中，再加上计算机技术的大量应用，在测绘行业已经实现利用先进的自动化设备和系统软件来完成测图任务的新技术即数字化测图。数字化测图是近几年随着计算机、地面测量仪器、数字化测图软件的应用而迅速发展起来的全新内容,广泛用于测绘生产、水利水电工程、土地管理、城市规划、环境保护和军事工程等部门.数字化测图作为一种全解析机助测图技术,与模拟测图相比具有显著优势和发展前景,是测绘发展的技术前言.目前许多测绘部门已经形成了数字图的规模生产.作为反映测绘技术现代化水平的标志之一,数字测图技术将逐步取代人工模拟测图,成为

7、地形测图的主流。数字测图技术的应用发展,极大的促进了测绘行业的自动化和现代化进程。在数字测图中，如果说全站仪的应用使传统的测量方法实现了质的飞跃，那么GPS-RTK技术应用给测绘行业带来了一场革命。近年来，由于GPS系统在硬件上进一步稳定和在软件模拟上进一步完善，再加上计算机技术和其他相应科学的发展，GPS-RTK技术愈来愈稳定成熟，已被广泛应用到工程测量中来。GPS是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，于1994年全面建成，具有海、陆、空全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS接收机的改进，广域差分技术、载波相位卫星差分技术的发展，加之美国SA技术的解除，使得G

8、PS技术在运载工具实时监控、城市规划、工程测量等领域有了更为广泛的应用。实时动态(RTK)定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS技术,它是GPS测量技术发展的一个新突破,在测绘、交通、能源、城市建设等领域有着广阔的应用前景。GPS-RTK凭借其定位精度高，观测方法灵活大地测量的主要技术手段，不仅具有全天候、高精度和高度灵活性的优点，而且与传统的测量技术相比，无严格的控制测量等级之分，不必考虑测点间通视，不需造标，不存在误差积累，可同时进行三维定位等优点，在外业测量模式、误差来源和数据处理方面是对传统测量观念的极大转变。 长期以来用测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术，正在逐步被

9、以一次性确定 3 维坐标的、高速度、高效率、高精度的 GPS 技术所代替，同时定位范围已从陆地和近海扩展到海洋和宇宙空间；定位方法已从静态扩展到动态；定位服务领域已从导航和测绘领域扩展到国民经济建设的广阔领域。 随着社会经济的发展，越来越多的基础设施工程正在建立，如国家大地网、城市控制网、工程控制网的建立与改造、石油勘探、高速公路、通信线路、地下铁路、隧道贯通、建筑变形、大坝监测、山体滑坡、地震的形变监测、海岛或海域测量等，使常规数字测图已经有些落后，而现代高新技术的发展与运用，促使测绘工作正从传统的测绘技术手段向现代数字测绘过渡。近年来，随着先进的 GPS 技术的发展以及 GPS 接收机空间

10、定位精度的不断提高，GPS -RTK技术已经广泛地应用到控制测量、地形地籍测量、工程测量等测量领域。使用GPS-RTK技术进行空间定位具有定位精度高、观测时间短、测站间无须通视、施测灵活、操作简便和全天候作业等优点。由此看来，GPS-RTK在数字测图中，具有很高的使用价值与经济效益。 总之，GPS-RTK相对传统测量仪器而言有着无可比拟的优越性，虽然存在许多问题尚未解决，但我们相信在不久的将来，卫星定位技术将会为未来测绘事业的发展做出突出的贡献，而未来的综合了更多定位系统的接收机将会像现在的全站仪一样，成为测绘的主力军。第2章 常规全站仪测图2.1 全站仪简介、功能及测距原理1全站仪简介全站型

11、电子速测仪简称全站仪，它是一种可以同时进行角度（水平角、竖直角）测量、距离（斜距、平距、高差）测量和数据处理，由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。由于只需一次安置，仪器便可以完成测站上所有的测量工作，故被称为“全站仪”。 全站仪上半部分包含有测量的四大光电系统，即水平角测量系统、竖直角测量系统、水平补偿系统和测距系统。通过键盘可以输入操作指令、数据和设置参数。以上各系统通过I/O接口接入总线与微处理机联系起来。 微处理机（CPU）是全站仪的核心部件，主要有寄存器系列（缓冲寄存器、数据寄存器、指令寄存器）、运算器和控制器组成。微处理机的主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作，执行测量过

12、程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作，保证整个光电测量工作有条不紊地进行。输入输出设备是与外部设备连接的装置（接口），输入输出设备使全站仪能与磁卡和微机等设备交互通讯、传输数据。2全站仪的基本原理与功能全站仪是一个由测距仪、电子经纬仪、电子补偿器、微处理机组合的一个整体。测量功能可分为基本测量功能和程序测量功能。基本测量功能包括电子测距、电子测角；程序测量功能包括水平距离和高差的切换显示、三维坐标测量、对边测量、放样测量、偏心测量、后方交会测量、面积计算等。特别注意的是只要开机，电子测角系统即开始工作并实时显示观测数据；其它测量功能只是测距及数据处理。它可以同时测量空间目标的距离和角度

13、数据，直接得到三维坐标数据。3全站仪的测距原理欲测定A、B两点间的距离D，安置仪器于A点，安置反射镜于B点。仪器发射的光束由A至B，经反射镜反射后又返回到仪器。设光速c为已知，如果光束在待测距离D上往返传播的时间已知，则距离D可以求出 。测定距离的精度，主要取决于测定时间的精度，例如要求保证lcm的测距精度，时间测定要求准确到6.7，这是难以做到的。因此，大多采用间接测定法来测定。间接测定的方法有下列两种： 1）脉冲式测距 由测距仪的发射系统发出光脉冲，经被测目标反射后，再由测距仪的接收系统接收，测出这一光脉冲往返所需时间间隔的钟脉冲的个数以求得距离D。由于计数器的频率一般为300MHz(30

14、0106Hz)，测距精度为0.5m，精度较低。 2）相位式测距 由测距仪的发射系统发出一种连续的调制光波，测出该调制光波在测线上往返传播所产生的相依移，以测定距离D。红外光电测距仪一般都采用相位测距法。在砷化镕(GaAs)发光二极管上加了频率为f的交变电压(即注入交变电流)后，它发出的光强就随注入的交变电流呈正弦变化，这种光称为调制光。测距仪在A点发出的调制光在待测距离上传播，经反射镜反射后被接收器所接收，然后用相位计将发射信号与接受信号进行相位比较，由显示器显出调制光在待测距离往、返传播所引起的相位移。2.2 全站仪的操作与使用不同型号的全站仪，其具体操作方法会有较大的差异。下面简要介绍全站

15、仪的基本操作与使用方法。 1水平角测量 1）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标A。 2）设置A方向的水平度盘读数为00000。 3）照准第二个目标B，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。 2距离测量 1）设置棱镜常数 测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。 2）设置大气改正值或气温、气压值 光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化，15和760mmHg是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为0ppm。实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值），并对测距结果进行改正。 3）量仪器高、棱镜高并输入全站仪

16、。 4）距离测量 照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。 全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。精测模式是最常用的测距模式，测量时间约2.5S，最小显示单位1mm；跟踪模式，常用于跟踪移动目标或放样时连续测距，最小显示一般为1cm，每次测距时间约0.3S；粗测模式，测量时间约0.7S，最小显示单位1cm或1mm。在距离测量或坐标测量时，可按测距模式（MODE）键选择不同的测距模式。应注意，有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高，显示的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。 3坐标测量 1）设定测站点度盘读数为其方位角。当设定后视点

17、的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。 2）设置棱镜常数。 3）设置大气改正值或气温、气压值。 4）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。 5）照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点的三维坐标。 2.3 全站仪的测图原理及测量方法1全站仪的测图原理全站仪测图的原理：利用全站仪的测角、测边功能测定测站至测点问的距离及方位角并随时计算出测点的三维坐标并随时进行记录，仪器站对镜站必须每点进行观测，必要因素是测站点与镜站必须互相通视，并受一定的距离限制，超出该距离则无法读数该方法适用于小范围的平坦地区作业，且作业半径必须小于全站仪的测程2全站仪的

18、测图方法将全站仪安置在测站点(控制点或图根点)上，整平、对中，选择一个文件或建立一个新文件，利用另一控制点或图根点定向，输入测站点号、代码及仪器高等，输入后视点的点号、镜高等，用极坐标法进行碎部点测量，得出这些碎部点三维坐标，存人仪器；并在室内进行数据的传输，进行数据格式的统一，最后在计算机上编辑成图该方法在镜站上必须有一个人画草图，室内进行编辑成图时要严格按草图进行第三章 GPS-RTK测图3.1 RTK的基本原理、正常工作条件、坐标转换及精度要求1RTK 基本原理 RTK(Real Time Kinematics)就是一种运用载波相位差分技术进行实时定位的GPS测量系统。在这一系统中,基准

19、站以及移动站同时接收4颗以上的卫星进行载波相位观测(初始化则要求5颗以上)。而设置在坐标精确的已知点上的基准站,在跟踪载波相位测量的同时通过数据链将测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态发射出去。另一台或者若干台接收机则作为移动站在各待定点上依次设站观测,移动站在接收GPS信号进行载波相位观测的同时,还通过数据链接收来自基准站的载波相位差分及其他的数据,现场实时解算WGS84坐标系的坐标,并根据控制器上设置的转换参数以及投影方法实时计算出移动站的北京54、国家80或者任意定义的工程坐标系统的平面坐标以及海拔高程。实时动态差分GPS系统主要包括三个部分：基准站、流动站、数据链。在RTK作

20、业模式下，基准站接收机设在具有已知坐标的参考点位上，连续接收所有可视GPS卫星信号。流动站先进行初始化，完成整周未知数的搜索求解后进入动态作业基准站将测站点坐标、载波相位观测值、伪距观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态等通过无线数据链一起发送给流动站。流动站在接收来自基准站的数据时，同步观测采集GPS卫星载波相位数据，通过在系统内差分处理求解载波相位整周模糊度，得到基准站和流动站之间的坐标差值AX、AY、AZ坐标差加上基准站坐标就可以得到流动站点的WGS84坐标，通过坐标转换参数转换得出流动站每个站点的平面坐标x、Y和海拔高h。RTK系统是个较复杂的测量定位系统。它除GPS定位技术以外，还涉及

21、到大地测量、无线电通讯、计算机等几方面的问题。快速准确地求解整周模糊度技术。目前采用运动中快速求解整周模糊度的算法OTF(On the fly)已能在1分钟之内实现整周模糊度快速准确求解。较好地解决GPS信号失锁状态下快速重新初始化。数据链中实时无线传输技术。一般都是通过民用无线电台来实现，特殊的也可以通过无线通讯网络传递或者有线网络进行传继。基准站的位置选择。基准站一定要选择在周围没有遮挡、地势较高、远离无线电发射源和高压线及水面的地方。坐标系统。坐标转换参数的精度问题。2RTK正常工作的基本条件1）基准站和移动站同时接收到5颗以上GPS卫星信号。2）基准站和移动站同时接收到卫星信号和基准站

22、发出的差分信。3）基准站和移动站要连续接收GPS卫星信号和基准站发出的差分信号。即移动站迁站过程中不能关机，不能失锁。否则RTK须重新初始化。3.RTK 坐标转换在测量工作中我们通常使用的是北京54坐标系、西安80国家坐标系和一些地方坐标系，而GPS卫星观测的坐标系统为世界大地坐标系(WGS一84)，需要和我们使用的坐标系进行转换。坐标转换的方法通常有七参数(或四参数)的方法有两种：一是使用已有的静态数据求出转换参数。二是采取现场采集的方法通过键人一定数量控制点的地方坐标然后到这些控制点上采集WGS84坐标通过点校正拟合出最佳转换参数，其转换参数的准确性与控制点的数量及分布有关。4RTK 精度

23、要求RTK技术采用求差法降低了载波相位测量改正后的的残余误差及接收机钟差和卫星改正后的残余误差等因素的影响，使测量精度达到厘米级，一般系统标称精度为10mm+2ppm。工程实践和研究均证明RTK能达到厘米级精度。1) RTK的平面精度：通过对天宝5000系列RTK的研究表明：(1)数据链信号接收半径超过15公里，但RTK测量结果只在4公里的范围内保持了较高精度(用全站仪检查其中误差在5cm以内)，4公里以外的测量结果误差明显增大，测量结果不可靠。(2)接收到的卫星数目越少，测量结果标准差越大，但只要能接收到5颗以上卫星，得出的固定解就能达到仪器标称精度。2) RTK的测高精度：为检验Trimb

24、le 4000(OTF)(标称精度为垂直20mm+2ppm)，通过292个点的观测误差分析，得出：(1)高程观测平均值为162701m，标准差为8mm。最大值为193921m，最小值为193866m，有97的数据中误差小于20ram。即RTK的固定解能达到仪器标称精度。(2)当VDOP4时，标准差明显增大，但仍优于标称精度，可见卫星分布对高程精度有影响，但影响不大。(3)当接收卫星数目超过6颗时，标准差变化不显著，当接收卫星数目为5颗时，标准差明显增大，但仍优于标称精度。(4)可见，只要接收卫星数目超过5颗，VDOP4，能得出固定解，这种RTK就能达到测高标称精度。(5)北京一家公司在2000

25、年对ASHTECH轨迹GPS RTK系统进行测试，结果表明，RTK测得的x、Y平面坐标同精确值之差的平均值为49ram；高程同精确值之差的平均值，边长小于5km时约13mm，边长10km时约37 儿儿 ；距离同精确值之差的平均值为3mm。3.2 RTK的测图方法1基准站的选定基准站的点位应便于安置接收设备和操作，视野应开阔，交通方便为防止数据链丢失及多路径效应，基准站周围应无GPS信号反射物并远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站等)，且远离高压输电线路；基准站附近不得有强烈干扰接收卫星信号的物体 基准站的间距须考虑GPS电台的功率和覆盖能力，应尽量布设在相对较高的位置，以获得最大的数据通讯

26、有效半径2基准站的设置在已知点上架设好GPS接收机和天线，按要求连接好全部电缆线后，打开接收机，输入基准站的WGS一84系坐标或80西安系坐标、天线高待指示灯显示发出通讯信号后，通过控制器选择RTK测量方式，启动流动站，流动站即可展开工作 当流动站初始化后，首先检验基准站坐标及高程，误差在允许范围内即可开始碎部点的采集工作；基准站接收机接收到卫星信号后，由卫星星历和测站已知坐标计算出测站至卫星的距离P真距，用观测量P伪距与计算值比较(P真距一P伪距：Ap)，得到伪距差分改正数伪距差分改正数和载波相位测量数据，经数据传输发射电台发送给流动站，一个基准站提供的差分改正数可供数个流动站使用3流动站的

27、工作流动站的技术要求：卫星高度角应大于13。，观测卫星数不少于5颗 每次观测前通过手簿建立项目，对流动站参数进行设置，该参数必须与基准站及电台相匹配，用已知点的平面和大地坐标进行点位校正接通流动站接收机和电台后，接收机在接到GPS卫星信号的同时，也接到了由数据通讯电台发送来的伪距差分改正数和载波相位测量数据，控制手薄进行实时差分及差分处理，实时得出本站的坐标及高程精度，随时将它的精度和预设精度进行比较，一旦实测精度指标达到预设精度指标，测量人员可根据手薄提示记录，手薄将得到的坐标、高程精度同时记录进行手薄，并终止相站记录进入下一站测量 在地形图测绘中，可不进行图根控制，并在RTK实时动态功能时

28、为全站仪测图测量控制点4点校正因为GPS测量的是WGS一84坐标，所以在进行正式测量前必须进行坐标转换，即点校正 其过程如下：在控制器的主菜单中，选择“测量一测量形式一RTK一测量”，在测量子菜单中选择点校正，然后输入网格点名称，若在当前工作文件中此点不存在，则出现警告提示，按要求输人点的名称、平面坐标和高程返回测量界面，点校正结束后就可进行野外数据采集5数据点的采集经校正工作RTK接收机便可以实时得到地形点在当地坐标系下的三维坐标 测量人员根据地形地物地貌的特征点进行数据采集，同时输入特征编码并画草图，以便内业检查成图情况及图件编辑6内业数据处理采用CASS71软件进行成图 将RTK数据下载

29、后，经过软件处理，实现RTK数据和测图软件的数据格式统一，为内业成图做好前期准备，并删除多余点和错误点，展点及根据草图绘制地形图3.3 RTK技术在数字测图数据采集过程中的一些常见问题解决的方法1组织测量工作对于现今社会建设具有重要意义,它是建设工作的基础,只有根据已有的测量资料和踏勘情况进行周密的思考,有效的组织,做好工作计划以确保工作能顺利进行,以保证工程的质量。特别是对大型工程而言,有了先进的设备,不一定意味着就能取得高效率的工作进展,如果不注意有效组织测绘工作的开展,也很难取得预期的收效,甚至会出现延误工期的现象。众所周知,控制点的点间距相对较大,这必然导致在实施过程中要花大量的时间在

30、纠正这一环节上。如果不注意组织准备工作的重要性,势必导致人力、物力、财力的不当消耗。 RTK数字测图过程中,先测哪一个片区？如何推进测图区域？如何划分各小组的测图区域？基准站的安置位置？用于纠正的控制点的选择？测区中哪些区域宜用RTK采点？哪些区域宜用全站仪采点？均需要进行有效的组织。2基准站的选择及其注意事项 如果基准站选择不好,那么RTK的优点也许并不能得到最大限度的体现,况且任何测量系统都有着自身的局限性。 通过几个实际项目的验证和总结,RTK数据链的工作与周围的电磁环境以及作用距离都有较大的关系,基准站的选择一般应满足:a 邻近不宜有手机信号发射塔、雷达、电视发射塔、高压电杆等强电磁辐

31、射源;b 在10截止高度角以上的空间不应有障碍物;c 最好选择在地势相对高的地方以利于电台的作用距离。此外,为了避免因基站电池电量不够而导致基准站必须换电池或更换电源以保证继续作业,而更换电池后必须重新纠正才能使坐标系统统一,所以在作业开始前必须保证基准站电池电量充足。再者,若在树木等对电磁传播影响较大的物体下设站,当接收机工作时,接收的卫星信号将产生畸变,势必导致数据传输出来时出现“飞点”的现象。值得注意的是,在很多时候,基准站完全可以安置在所测区域之外比较合理的地方,对于南方灵锐S82型RTK,在进行数据采集时,若测区比较空旷,基准站的有效距离完全可以达到4km。3信号接收不到对测图进程的

32、影响及处理建议基准站的选择即使已经满足了上述条件,由于野外的实际情况及其复杂,很难保障信号不被遮挡,很多时候拿着移动站跑点,在特征点上都能看到基准站,但就是接收不到信号,或是勉强接收到信号而移动站手簿显示的却是单点解或浮点解,无法进入固定解,使得某些必须的特征点无法获得做需数据。特别是在建筑物相对较密集的区域内,经常会出现这样的情况,那么怎么处理呢？也许大部分作业人员会选择搬站,但事实上很徒劳,首先搬站会花费很多时间在路途上,此外,即使将基准站位置换了一个角度或是提高了一定的高度,但是这些必须测定的特征点依旧无法收到信号或是进入固定解的状态。建议的处理方法是:用RTK在建筑物相对较密集的区域用

33、类似传统测图模式中的辐射图根点的方法引一定数量的点位,用RTK精确测定其坐标以作图根点,然后用全站仪进行数据采集,这样的作业效率反而会提高。若测区内建筑物不是很多,引点就显得太麻烦了,我们可以选择将建筑物的特征点平移一段距离,再用皮尺量出其关系距离,即可将建筑物测定出来,只是在一定程度上增加了内业成图的工作量,但一般只用得到绘图中的平移、复制等简单命令,操作并不那么复杂,也不会浪费太多的时间。当然,如果建筑物相对较密集而且又很多,那么这些繁杂的关系距离的标注加大了绘制草图的工作量,而且在内业成图的时候容易出错,那么还是不得不选择引点的方式进行测绘。3.4 RTK的误差特性及控制方法1RTK定位

34、的误差RTK定位的误差，一般分为两类： 1）同仪器和干扰有关的误差：包括天线相位中心变化、多径误差、信号干扰和气象因素。2）同距离有关的误差：包括轨道误差、电离层误差和对流层误差。对固定基地站而言，同仪器和于扰有关的误差可通过各种校正方法予以削弱，同距离有关的误差将随移动站至基地站的距离的增加而加大，所以RTK的有效作业半径是非常有限的(一般为10公里)。2同仪器和干扰有关的误差1）天线相位中心变化：天线的机械中心和电子相位中心一般不重合。而且电子相位中心是变化的，它取决于接收信号的频率、方位角和高度角。天线相位中心的变化，可使点位坐标的误差一般达到3-5cm。因此，若要提高RTK定位精度，必

35、须进行天线检验校正，检验方法分为实验室内的绝对检验法和野外检验法。2）多路径误差：多径误差是RTK定位测量中最严重的误差。多径误差取决于天线周围的环境。多径误差一般为几gill，高反射环境下可超过lOem。多径误差可通过下列措施予以削弱：(1)选择地形开阔、不具反射面的点位.(2)采用扼流圈天线。(3)采用具有削弱多径误差的各种技术的天线。(4)基地站附近辅设吸收电波的材料。3) 信号干扰：信号干扰可能有多种原因，如无线电发射源、雷达装置、高压线等，干扰的强度取决于频率、发射台功率和至干扰源的距离。为了削弱电磁波幅射副作用，必须在选点时远离这些干扰源，离无线电发射台应超过200m，离高压线应超

36、过50m。在基地站削弱天线电噪声最有效的方法是连续监测所有可见卫星的周跳和信噪比。4) 气象因素：快速运动中的气象峰面，可能导致观测坐标的变化达到12cm。因此，在天气急剧变化时不宜进行RTK测量。3同距离有关的误差同距离有关的误差的主要部分可通过多基准站技术来消除。但是，其残余部分也随着至基地站距离的增加而加大：1) 轨道误差2) 电离层误差3) 对流层误差：对流层误差同点间距离和点问高差密切相关， 一般可达3ppm。为了保证RTK厘米级精度，要对测站有关的误差一起模拟 日前，常用的单、双频RTK系统的数据链电俞多为美国PCC公司35w(基准站)和2w(移动站)电台。实验表明，当两山顶之间能

37、通视，距离为40多km时，也可收到差分信号。但是，移动站在城镇区作业时，如两点之间有房屋遮挡，即使相距1km也很难收到差分信号。因此，国际上将RTK技术通常只用于几公里范围内、两点之间能电磁波“通视”的坐标测量。3.5 RTK成果的质量控制和优化布测方法1RTK成果的质量控制研究表明，RTK确定整周模糊度的可靠性最高为95，RTK比静态GPS还多出一些误差因素，如数据链传输误差等。因此，和GPS静态测量相比，RTK测量更容易出错，必须进行质量控制。质量控制的方法主要有：1) 已知点检核比较法：在布测控制网时用静态GPS或全站仪多测出一些控制点，然后用RTK测出这些控制点的坐标进行比较检核。发现

38、问题即采取措施改正。2) 重测比较法:每次初始化成功后，先重测12个已测过的RTK点或高精度控制点，确认无误后才进行RTK测量。3) 电台变频实时检测法: 在测区内建立两个以上基准站，每个基准站采用不同的频率发送改正数据，流动站用变频开关选择性地分别接收每个基准站的改正数据从而得到两个以上解算结果，比较这些结果就可判断其质量高低。以上方法中，最可靠的是已知点检核比较法，但控制点的数量总是有限的，所以没有控制点的地方需要用重测比较法来检验测量成果，电台变频实时检测法的实时性好，但它需要具备一定的仪器条件。2RTK的优化布测方法1) 布控制点。控制点主要布置在制高点上用来设置基准站，以利于接收卫星

39、信号和数据链信号控制点间距离应小于RTK有效作业半径的23倍。为方便对RTK测量成果进行控制检核和避免出现作业盲点，应在测区内环境不良地区增设一些控制点。控制点的选点还要避免无线电干扰和多路径效应。2) 控制点和目标点检核（1）第一个观测点应是控制点或已知坐标点，以检核第一个RTK测量结果是否精确。实践表明，开始RTK测量的第一个成果检核很重要，如果忽略了这一步，可能造成整天的测量成果作废。它可以发现很多问题，如输入的控制点坐标、坐标系统、设置参数有误，卫星状况不佳，太阳黑子爆发。（2）第一个观测点如果找不到已知坐标点，则应该在基准站附近施测得出第一个固定解成果，用罗盘仪和距离反算法检核成果精

40、度和可靠性。（3）在整个测量过程中都要注意质量控制检验，方法如上所述，还可利用原有大比例尺地图，检验其山顶点的高程，圈出未能进行RTK测量的盲点。（4）解决盲点。如果盲点地区至盲的主要原因是数据链信号接收问题，首先可提高基准站和流动站天线的架设高度，流动站天线可采用长垂准杆架设以保证成果精度。若不行再考虑搬站；如果盲点地区至盲的主要原因是接收卫星状况不良，则应该在盲点周围加测根控制点，以便用全站仪补测。（5）选择作业时段。一般中午时分不易进行RTK测量，或者测量效率很低，所以要早出工，晚收工，利用良好时段进行RTK测量，不仅效率快，而且精度高。第四章 全站仪与RTK数字化测图的比较RTK数字化

41、测图与全站仪数字化测图的比较如表1所示：表1 RTK与全站仪数字化测图比较序号项目RTK数字化测图全站仪数字化测图1测区控制测量不需布设常规测量控制网，只要通过GPS静态联测国家点来测设测区控制点即可一般是在国家高等级控制1 网点的基础上加密次级控制点，然后依据加密的控制点，布设图根控制点2外业人员配置一站观测，并绘工作草图般由2人完成，其中1人看守基站，1人持GPS流动实时成图：一般需配置1位观测员、1位绘图员、23个跑尺员。事后成图：至少需2人，其中1人操作仪器观测，1人跑尺，并绘制工作草图3成图方式一般采取事后成图方式既可事后成图，也可现场实时成图4通视性基准站与观测碎部点的RTK流动站

42、间只要电磁波通视即可，不需几何通视要求测站点与碎部点必须几何通视5作业距离RTK的作业半径可达520 km，不存在看不清楚而降低作业精度或者出错的情况受全站仪最大测程影响；当超出15 km后会因成像不清晰而降低作业精度序号项目RTK数字化测图全站仪数字化测图6误差积累不会积累，单人即可操作会积累，支点搬站太多，仪器的对中和整平精度不高，都会造成误差7气候影响不受天气影响，靠卫星定位，全天候作业受天气影响，雾天阴雨天将不能作业8独立性完全独立，基准站与流动站相对独立，工作重点在流动站工作终端，1人手持流动站即可独立作业需要协同作业，测站和棱镜必须配合作业，测量时用对讲机协作9精度可靠性高，靠卫星

43、定位，在作业范围内都能保证厘米级的精度较高，靠观测目标，因此距离稍远时无法保证要求精度从表1可看出，利用RTK定位技术进行数字化测图比全站仪数字化测图更具有优势。在测图工程中，如地势较为开阔就尽量采用RTK定位技术进行作业；当遇高大松树林等信号遮挡区域时，采用全站仪测图。可见，采用RTK协同全站仪进行数字化测图，而非单一方式作业，对提高整体工效是非常有意义的。第五章 GPS-RTK在XXX土地整理项目中的应用5.1 测区概况及控制点布设1测区概况XXX2控制点布设测区控制点用RTK布设，分别为K01、K02、K03、K04、K05和K06。测图使用动态测量模式，测量坐标系采用XXX城建坐标系，

44、流动站测取每个控制点的平面坐标和高程。各控制点的坐标如表2所示：表2 XXX控制点成果表（城建）点名X(m)Y(m)H(m)备注K014090291.578478126.098 1839.737混泥土K024090255.435478649.781 1823.700 木桩K034090469.206477528.209 1863.884木桩K044090690.063477624.037 1831.160 木桩K054089993.775478134.8561846.648混泥土K064089529.546479239.7651819.409 木桩5.2 测区精度评定GPS-RTK测量平面和高

45、程精度统计：1在该项目中，GPS-RTK的测量成果与已知点成果比较：（单位：m）（见表3） 表3 GPS-RTK的测量成果与已知点成果比较序号点名坐标差点位误差fx y1Z10.0200.0040.0202Z20.0250.0120.0283Z30.0240.0320.0404Z40.0060.0230.0235Z50.0180.0180.0266Z60.0010.0030.0047Z70.0200.0180.0278Z80.0170.0000.0179Z90.0410.0060.04210Z100.0030.0220.023 点位中误差M= 0.028m2不同基站或不同时段重复测量成果比较表

46、：0f22f44f66f点数25551比例90%54%14%3% 其中最大值为6.1cm，点位中误差：Mf= 0.028m3通视点间坐标反算边长与全站仪实测边长比较表：0s22f44f边数110102比例90%8%2%其中最大值为5.4cm，边长中误差：Ms= 0.018m4GPS-RTK测量高程与四等水准高程较差表：0f11f22f33f点数76563012比例44%32%17%7%其中最大值为5.8cm，高程较差中误差：Mh= 0.014m从以上各表可以得出：GPS-RTK测量成果与已知点的比较，点位中误差为 2.8cm，重复测量较差全部cm内，较差中误差为 2.4cm，故GPS-RTK测

47、量成果能够达到最弱点位误差 5cm的精度要求，反算边长与全站仪实测边长90%在2cm之内，边长中误差为 1.8cm，测量高程与四等水准高程较差中误差为 1.4cm。5.3 测区成果该项目测区成果见附图：第五章 结论及展望通过对比RTK测图与常规全站仪测图可知，利用RTK GPS双频动态测图，不仅提高了成图的质量，而且也提高了工作效率，克服了利用常规全站仪测图要求的测站与测站之间通视的要求减少作业人员外业工作强度尤其是在山区或地形、地貌比较复杂地区，利用RTK GPS测图是非常实用的，是最佳测图方法.其优点具体表现在以下几个方面：1. 作业效率高在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完

48、4kin半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，仅需一人操作，在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了劳动效率。2.定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内(一般为4km)，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。如Trimble系列RTK的点位精度可优于25cm。3. 降低了作业条件要求RTK技术不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”，因此，和传统测量相比，RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来由于地形复杂、地物

49、障碍而造成的难通视地区，只要满足RTK的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业，使测量工作变得更容易更轻松。4RTK作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大RTK可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。5. 操作简便，容易使用，数据处理能力强只要在设站时进行简单的设置，就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机、其他测量仪器通信。虽然RTK数字测图比起全站仪测图具有以上优点，但仍存在许多缺点，具体表现在以下几方面：1.

50、 受卫星状况限制当卫星系统位置对美国是最佳的时候，世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖，容易产生假值。另外，在高山峡谷深处及密集森林区，城市高楼密布区，卫星信号被遮挡时间较长，使一天中可作业时间受限制。产生假值问题采用RTK测量成果的质量控制方法可以发现。作业时间受限制可由选择作业时间来解决。2. 天空环境影响白天中午，受电离层干扰大，共用卫星数少，常接受不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量。在重庆主城区观测河段，我们做过试验，在同样的条件和同样的地点上进行RTK测量，上午11点之前和下午3：30分之后，RTK测量结果准而快，而中午时分，很难进行

51、RTK测量。可见选择作业时段的重要性。3. 数据链传输受干扰和限制、作业半径比标称距离小的问题RTK数据链传输易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信源的干扰，往传输过程中衰减严重，严重影响作、 精度和作业半径。在地彤起伏高差较大的山区和城镇密楼区数据链传输信号受到限制，另外，当RTK作业半径超过一定距离(一一般为几公里，每种机型在不同的环境义各不相同)时，测量结果误差超限，所以RTK的实际作业有效半径比其标称半径要小很多，工程实践和专门研究都证明了这一点。解决这类问题的有效办法是把基准站布设在测区中央的最高点卜。4. 初始化能力和所需时间问题在山区，一般林区，城镇密楼区等地作业时，GP

52、S卫星信号被阻挡机会较多，容易造成失锁，采用RTK作业时有时需要经常重新初始化。这样测量的精度和效率都受影响。解决这类问题的办法主要是选用初始化能力强、所需时间短的RTK机型，如拥有先进技术的Trimble双频RTK测量系统，它能够在困难条件下快速初始化而获得厘米级精度。5. 高程异常问题RTK作业模式要求高程的转换必须精确，但我国现有的高程异常图在有些地区，尤其是山区，存在较大误差，在有些地区还是空白，这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得相当困难，精度也不均匀。6. 电量不足问题RTK耗电量较大，需要多个大容量电池、电瓶才能保证连续作业，在电力供应缺乏的偏远作业区受到限制。7.

53、精度和稳定性问题RTK测量的精度和稳定性都不及全站仪，特别是稳定性方面，这是由于RTK较容易受卫星状况、天气状况、数据链传输状况影响的缘故。不同质量的RTK系统，其精度和稳定性差别较大。要解决此类问题，首先要选用精度和稳定性都较好的高质量机种，然后，要在布设控制点时多布置一些“多余”控制点，作为RTK测量成果质量控制的检核点。实践证明：(1)GPSRTK作业模式，能进一步提高测量作业效率，降低了劳动强度，节省了测量费用，使测量变得更轻松容易。和静态GPS技术相比，RTK又前进了一大步，实现了质的飞跃。(2)RTK的关键技术是整周模糊度的快速解算和数据链的传送技术，这些技术的不同表现出各种机型功

54、能质量高低的差异，RTK系统的质量越高，其初始化能力越强，受环境的限制越小，所需时间越短；精度越高；作业半径越大，因而效率也就越高。(3)RTK实际作业时的关键问题是“选择”，包括选择机型，选择基准站控制点和作业时段，选择卫星高度角和数据链频率。(4)GPS RTK技术的强大功能与潜力尚未充分挖掘，与GIS集成、实时控制、综合自动化作业是其未来的发展方向，随着科技的不断进步，精度更高，初始化速度更快，环境限制性更小，抗干扰性更强的RTK系统将会很快出现。参考文献1 徐绍铨，张华海，杨志强，王泽民GPS测量原理及应用武汉大学出版社，200312 刘基余.全球定位系统原理及应用M北京：测绘出版社，

55、1993.3 刘大杰.全球定位系统(GPS)的原理与数据处理M上海：同济大学出版社，1996.4 安永强等.RTK技术在工程测量中的应用. 城市勘测，2004,2.5 孔祥元.控制测量学M武汉：武汉测绘科技大学出版社，1996. 致谢时光飞逝，大学四年已经接近了尾声。当自己怀着忐忑不安的心情完成这篇毕业论文的时候，自己也从当年一个从农村里走出的懵懂孩子变成了一个成熟青年，回想自己的十几年的求学生涯，虽然只是一个三本毕业，但也实属不容易。首先，从小学到大学的学费和生活费就不是一个小数目，这当然要感谢我的爸爸妈妈，他们都是农民，没有他们的勤勤恳恳和细心安排，我是无论如何也完成不了我的大学生活。 我本次的毕业设计是在魏老师和张老师的细心指导下完成的，在我做毕业设计的每个阶段，从外文翻译，开题报告，论文编写等整个过程中都给予了我悉心的指导。他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。在这里我向他们致以真诚的感谢！ 最后，我要感谢我上学以来的所有老师，是他们教会了怎样学习、怎样做人。在此，我还要感谢那些在我求学时对我经济和精神上帮助的亲戚、朋友、老师和同学们，我的生活因你们而精彩和充实。 23 / 23