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利用GPS(RTK)进行界址点测量及精度分析.rar

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    编号:20180915222317868    类型:共享资源    大小:84.82KB    格式:RAR    上传时间:2018-09-15
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    利用 GPS RTK 进行 界址 测量 精度 分析
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    编号:09009410635南阳师范学院 2013 届毕业生毕业论文(设计) 题 目:利用 GPS(RTK)进行界址点测量及其精度分析完 成 人: 冯连友 班 级: 09 级 6 班 学 制: 4 年 专 业: 测绘工程 指导教师: 杨 杰 完成日期: 2013-4-12 目录摘 要 .....................................................................................................(1)0 引言 ....................................................................................................(1)1 GPS-RTK 技术 ...................................................................................(2)1.1 RTK 的基本原理 .............................................................................(2)1.2 RTK 的技术特点 .............................................................................(3)1.3RTK 的作业过程 ..............................................................................(3)1.4RTK 的误差来源和测量精度 ..............................................................(4)2 界址点及其精度要求 ..........................................................................(6)2.1 界址点 .........................................................................................(6)2.2 界址点精度 ...................................................................................(6)3 利用 GPS-RTK 进行界址点测量 ...........................................................(7)3.1 界址点测量工程实例 ......................................................................(7)3.1.1 界址点的确定 .......................................................................(7)3.1.2 界址点测量 ..........................................................................(7)3.1.3 宗地图的绘制 .......................................................................(9)3.2 精度分析 ....................................................................................(12)4 结论及建议 ......................................................................................(13)参考文献 ..............................................................................................(14)Abstract..............................................................................................(14)第 1 页 (共 14 页)利用 GPS(RTK)进行界址点测量及其精度分析作 者:冯连友指导教师:杨 杰摘 要:本文对 GPS-RTK 的测量原理及误差分析等进行简要阐述,并针对地籍测量的要求,探讨了影响 RTK 测量精度的制约因素,基于生产实践中存在的作业问题,找出提高 GPS-RTK 界址点测量精度的有效措施,提高其测量成果的精度,同时对 RTK作业的基本流程进行阐述,并同全站仪测量数据进行对比。通过实验表明,采用GPS-RTK 进行界址点测量能达到地籍测量的精度要求,具有可行性。关键词:GPS(RTK);地籍测量;界址点;界址点测量;精度分析0 引言由于 RTK 技术受外界条件的影响和限制较小,定位精度高、效率快、不要求点位相互通视、自动化程度高、误差积累小、测绘成果统一、操作简单、全天候等优点故而被应用于大地测量、地形测量、地籍测量、航空摄影测量、GIS、设备控制、变形监测、精准农业、水上测量、环境应用等领域使测量工作变得更轻松。由于用 RTK 技术进行外业勘测,可以随时测量任意点的 3 维坐标,彻底摆脱后处理地负担,提高了效率,尤其在深山峡谷,用传统的测量方法难以进行的地区,更显示其实时、快速、操作简单等优点所以 GPS-RTK 是实时快速动态定位且目前精度最好的差分测量技术。在界址点测量中也常常使用 GPS-RTK,所以本文针对 RTK在界址点测量中的应用进行分析,探讨影响 RTK 在界址点测量精度的因素,并结合实例分析提高 RTK 界址点测量精度的方法。第 2 页 (共 14 页)1 GPS-RTK 技术1.1 RTK 的基本原理 RTK(Real Time Kinematic) 定位是将一台 GPS 接收机安装在已知点上对 GPS 卫星进行观测, 将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上, 再通过基准站电台发射出去 1;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。而与此同时流动站则接收来自基准站的数据, 并采集 GPS 观测数据, 流动站的 GPS 接收机再利用 OTF(运动中求解整周模糊度)等技术由基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量来求解整周模糊度, 最后求出流动站的位置。基准站和流动站必须保持 4 颗以上相同卫星相位的跟踪和必要的几何图形, 流动站则随时给出厘米级定位精度。其流程,如图 1.1 所示2图 2.1 RTK 工作原理基准站 基准站信号发射天线RTK 天线 传感器 控制器 调制解调器移动站 基准站信号接收天线显示坐标成果RTK 天线 传感器 控制器 调制解调器第 3 页 (共 14 页)图 1.1 RTK 定位基本流程RTK 系统正常工作要具备以下三个条件:第一,基准站和移动站同时接收到 5 颗以上 GPS 卫星信号;第二,基准站和移动站同时接收到卫星信号和基准站发出的差分信号;第三,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。1.2 RTK 的技术特点(1)工作效率高:在一般的地形地势下,高质量的 RTK 设站一次即可测完 4km 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设站次数,移动站一人操作即可,劳动强度低,作业速度快,提高了工作效率。(2)定位精度高:只要满足 RTK 的基木工作条件,在一定的作业半径范围内(一般为 4km )RTK 的平而精度和高程精度都能达到厘米级。(3)全天候作业:RTK 测量不要求基准站、移动站间光学通视 ,只要求满足“电磁波通视” ,因此和传统测量相比,RTK 测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小,在传统测量看来难于开展作业的地区,只要满足 RTK 的基木工作条件,它也能进行快速的高精度定位,使测量工作变得史容易史轻松。(4)RTK 测量自动化、集成化程度高,数据处理能力强:RTK 可进行多种测量内、外业工作。移动站利用软件控制系统,无需人工干预便可自动实现多种测绘功能,减少了辅助测量工作和人为误差,保证了作业精度。(5)操作简单,易于使用:现在的仪器一般都提供中文菜单,只要在设站时进行简单的设置,就可方便地获得二维坐标。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强,能方便地与计算机、其他测量仪器通信 。31.3RTK 的作业过程(1)启动基准站将基准站架设在上空开阔、没有强电磁干扰、多路径误差影响小的控制点上,正确连接好各仪器电缆,打开各仪器。将基准站设置为动态测量模式。(2)建立新工程,定义坐标系统 新建一个工程,即新建一个文件夹,并在这个文件夹里设置好测量第 4 页 (共 14 页)参数[如椭球参数、投影参数等]。这个文件夹中包括许多小文件,它们分别是测量的成果文件和各种参数设置文件,如*.dat、*.cot、*.rtk、*.ini 等。(3)点校正CPS 测量的为 WCS-84 系坐标,而我们通常需要的是在流动站上实时显示国家坐标系或地力独立坐标系下的坐标,这需要进行坐标系之间的转换,即点校正。点校正可以通过两种方式进行。在已知转换参数的情况下。如果有当地坐标系统与 WCS-84 坐标系统的转换七参数,则可以在测量控制器中直接输入,建立坐标转换关系。如果上作是在国家大地坐标系统下进行,而且知道椭球参数和投影方式以及基准点坐标,则可以直接定义坐标系统,建议在 RTK 测量中最好加入 1-2 个点校正,避免投影变形过大,提高数据可靠性。在不知道转换参数的情况下。如果在局域坐标系统中工作或任何坐标系统进行测量和放样工作,可以直接采用点校正方式建立坐标转换方式,平面至少 3 个点,如果进行高程拟合则至少要有 4 个水准点参与点校正。(4)流动站开始测量单点测量:在主菜单上选择“测量”图标打开,测量方式选择“RTK”,再选择“测量点”选项,即可进行单点测量。注意要在“固定解”状态下,才开始测量。单点测量观测时间的长短与跟踪的卫星数量、卫星图形精度、观测精度要求等有关。当“存储”功能键出现时,若满足要求则按“存储”键保存观测值,否则按“取消”放弃观测。放样测量:在进行放样之前,根据需要“键入”放样的点、直线、曲线、DTM 道路等各项放样数据。当初始化完成后,在主菜单上选择“测量”图标打开,测量方式选择“RTK”,再选择“放样”选项,即可进行放样测量作业。 在作业时,在手薄控制器上显示箭头及目前位置到放样点的方位和水平距离,观测值只需根据箭头的指示放样。当流动站距离放样点就距离小于设定值时,手薄上显示同心圆和十字丝分别表示放样点位置和天线中心位置。当流动站天线整平后,十字丝与同心圆圆心重合时,这时可以按“测量”键对该放样点进行实测,并保存观测值 。31.4RTK 的误差来源和测量精度第 5 页 (共 14 页)RTK 定位的误差,一般分为两类:同仪器和干扰有关的误差。同仪器和干扰有关的误差:包括天线相位中心变化、多路径误差、信号干扰和气象因素;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。对固定基准站而言,同仪器和干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准站的距离的增加而加大,所以 RTK 的有效作业半径是有限制的(一般为几公里) 。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移动站至基准站距离的增加而加大。(1)同仪器和干扰有关的误差天线相位中心变化: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 测量的定位精度,必须进行天线检验校正。 多路径误差:影响 RTK 作业的主要误差源实际上是多路径误差。多路径误差是由测站周围多路径反射面信号传播与卫星 GPS 信号干涉时时延效应造成的误差。例如基准站或流动站附近大面积水面、高层建筑物反射、山谷、盆地中甚至无线电台站附近等都会成为多路径误差源。通常在 CPS大地测量当中,多路径误差所造成的后果比想象的小。这是由于多路径信号规则的波动,连同 GPS 大地测量的长积分时间,把多路径误差减少到了可以忽视的程度。当进行长时间观测时,卫星星座几何分布有充分变化,可以通过平滑将多路径效应降低。有数据表明,测站上观测 30 分钟,通常可以使多路径误差小到亚 mm级;观测 10 分钟,即使在困难条件下,一般也足以保持 lmm 的质量。但是在快速静态(Rapidstatic)和动态 GPS(RTK)定位中,要求在有环境反射下得出短期解,因此最易受到多路径延迟的影响。也就是说,在短距离双差 GPS 观测中,如 RTK 测量,多路径延迟误差成为主要的误差源。 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 200 米,离高压线应超过 50 米。 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 1-第 6 页 (共 14 页)2dm。因此,在天气急剧变化时不宜进行 RTK 测量。(2)同距离有关的误差轨道误差:目前轨道误差只有几米,其残余的相对误差影响约为1×10 ,就短基线(
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