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浅析GPS-RTK技术在地形测量中的应用以金华地形测量为例.doc

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浅析 GPSRTK 技术 地形 测量 中的 应用 金华
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龙岩学院资源工程学院毕业论文题 目:浅析 GPS- RTK 技术在地形测量中的应用以金华地形测量为例GPS-RTK 在地形测量中的应用以金华地形测量为例【摘要】GPS 定位技术是一种先进的测量工具,其应用技术已渗透的国民经济建设发展的各个领域,GPS 定位技术现已广泛应用于测量,它的出现使得测绘行业有了质的提升,大大的提高了测量的工作效率,是测量行业一次重大的革新,其本身具有的实时性、连续性、全球性和连续性的特点。本文浙江省金华市地形测量为例,介绍、探讨 GPS RTK 技术在地形测量中的应用,对其操作,以及作业特点,结合实践,提出几点认识。【关键词】GPS 技术 地形测量 作业特点目录1 绪论 ................................................................................................................................................41.1 GPS RTK 简介 .....................................................................................................................41.2 GPS 国内外的发展及现状 ...............................................................................................41.3 课题研究的意义 ................................................................................................................41.4 课题研究主要内容 ..........................................................................................................42 项目概述 ........................................................................................................................................52.1 项目设计原则及要求 .........................................................................................................52.2 地形图测绘基本要求 .........................................................................................................52.3 测区概况 .............................................................................................................................52.4 项目设计方案 .....................................................................................................................63.静态测量 ................................................................................................................................63.1静态测量 ............................................................................................................................63.1.1 建立工程控制网 .....................................................................................................63.1.2 作业模式 .................................................................................................................83.2 坐标系统的转换 .................................................................................................................83.3 GPS 数据处理 ...................................................................................................................104 碎部测量 .......................................................................................................................................114.1 点放样校验 ...............................................................................................................................114.2 地形图基本精度要求 .......................................................................................................124.3 碎部测量流程 ...................................................................................................................124.4 碎部测量的点文件(RTK 输出) ....................................................................................134.5 注意的问题 .......................................................................................................................134.6 已有成果的利用 ...............................................................................................................144.7RTK 提高精度的方法 .........................................................................................................144.8 成果展示 ...........................................................................................................................145.结论 ..............................................................................................................................................15参考文献 ..........................................................................................................................................161 绪论1.1 GPS RTK 简介GPS系统是一种导航系统,具有授时和测距的功能,同时还可以向被授权的用户提供实时性、连续性、高精度的三维位置、三维速度和时间等信息,是目前应用最广泛的卫高精度、高效率的测量方法。RTK更优越于其的GPS测量方法,解决了以前的静态、快速静态、动态测量都需要外业结束,回去之后进行解算,才能获得厘米级的精度麻烦,它的出现,实时的为用户提供空间定位数据。图 1-1 GPS 系统组成 1.2 GPS 国内外的发展及现状 GPS 最早应用于军事中,战争伊始,熟悉战场形式,确定敌方位置,从有利地形进行战略部署,占据主动权。最早时,美国研究的子午仪卫星定位系统,于 1964 年正式投入使用。尽管这个定位系统具有诸多弊端,如定位时间长,难于修正电离层延迟误差等,但对比传统定位方式,已经是产生了重大的后续影响。此后还提出了 Timation 计划,并于后来将此计划与国防部方案结合,建立国防导航卫星系统(DNSS),这便是 GPS 正式的源头。此后的第一次海湾战争中,极为精确与方便的性能,出色的表现,引起了人们的关注。现在,GPS 早已广泛用于军用和民用了。GPS 卫星导航定位技术于上世纪 80 年代末引入中国,目前主要在大地测量(测绘、勘探等)、海上渔业和车辆定位监控等领域得到了比较广泛的应用。在测量中,GPS 定位技术已逐步取代了传统测量方法,运用于各种等级控制网的建立、工程测量、航空摄影测量、大地测量、变形监测等测绘领域,成为了主要、重要手段。GPS 定位技术以其独特的工作特点,为测绘行业提供数据,提交成果,做出了巨大的贡献,深得广大测量工作者的喜爱。1.3 课题研究的意义本课题探讨 GPS-RTK 技术应用于地形测量中,以金华市金东区地形图测量为例。对整个地形方案的设计研究并相关设计要求进行,从而得到 GPS 具有自动化、全天候,高效率特点,对所测的结果精度高。得到 GPS-RTK 技术已深入测量行业领域中,成为重要的测量手段,尤其是地形测量,大大减少了工作量,随着 GPS-RTK 测量技术的发展、推广,GPS技术正在逐步取代传统的测量方式,获取数据,得到成果,服务于社会,扩大了 GPS 在测量中的应用领域。1.4 课题研究主要内容本课题简单研究 GPS-RTK 技术应用于地形测量中,以金华市金东区地形图测量为例。通过是静态观测,获取控制点坐标。在进行碎步测量,按要求测出 1:1000 的金东区地形图,测量结果精度高,RTK 技术效率高,从这项工程中,从项目方案布设,实施,数据处理,到最终成果提交。得出以前的 GPS 技术快速静态,动态测量,必须事后进行解算,才可获得厘米级的精度,在此基础上诞生的 RTK 技术,却能够在野外却能直接、实时地获得厘米级的定位精度,使测量外业工作更为高效 [1]。为将来的地形测量发展提供可靠的依据。2 项目概述2.1 项目设计原则及要求表 2-1 项目技术依据序号 标 准 名 称 标准代号 标准等级1 《土地利用现状分类》 GB/T21010-2007 2 《 1: 500、 1: 1000、 1: 2000 基 础 数 字 地 形 图测 绘 规 范 》 DB33/T552-2005 浙江省地方标准3 《浙江省 1:500 1:1000 1:2000 地籍图图式》 浙江省土地管理局,19935 《基础地理信息要素分类与代码》 GB/T13923-20066 《卫星定位城市测量技术规范》 [3] CJJ73-20107 《城市测量规范》 CJJ8-20118 《全球定位系统(GPS)测量规范》 GB/T 18314-2009 9 《国家三、四等水准测量规范》 GB 12898-200910 《数字测绘成果质量检查与验收》 GB/T18316-2008严格按国家规定程序办理,同时根据实际情况兼顾可操作性。并且依据地形图测图要求规程,进行相关测量工作,地形图属性编码标注准确,严格按照样图属性,进行统一化编码,符合浙江省相关规定和用户指定的地籍信息系统的需求。2.2 地形图测绘基本要求测区原有的 1:1000 数字地形图可作为工作底图,但考虑到原有的 1:1000 数字地形图成图时间及精度指标等因素,须对地形图进行全面的精度检测及更新测绘,以满足本村庄地籍调查项目对数字地形图的各项要求。地形图更新测绘采用 RTK 实地采集、实时传输、编辑,按《1:500 1:1000 1:2000 基础数字地形图测绘规范》 [2]、《城市测量规范》、《地形图图式》需要求执行。2.3 测区概况金华市金东区位于浙江中部偏西,地处金衢盆地腹地。地理坐标为东经 119°18’~119°46’ ,北纬 28°44’~29°15’。东邻小商品城义乌市,南连武义县,西接金华婺城区,北接兰溪市,距杭州市 190 公里,区位优势十分明显。交通便利,浙赣铁路复线穿境而过、03 省道、330 国道横贯全境。金东区全境为金衢盆地一部分,地势西南和东北高,属钱塘水系。测区绝大部分为平地地形,平均海拨高度约 75 米。2.4 项目设计方案本项目工程的直接产品必须具有合格的精度和良好的数字信息特征,采用南方CASS9.0 地形地籍成图软件,进行内外业一体化数字测图,细部点采用极坐标法测量,观测困难时可采用量距法与交会法。采集完成后,要再对已知点进行检查,确保所采集数据的正确,如出现超限时,整站均要重测,确保工程期限和产品质量符合规定,满足要求。3.静态测量3.1静态测量3.1.1 建立工程控制网工程控制网是一个工程建设、管理的基础,建立好工程工程控制网,才可对其进行观测。(1)准备工作:利用国家三角点作为已知点时,应将仪器架设在觇标的基板台部位(如标笼圆筒及其支架)或全部拆除,可用全站仪提前将标石中心投影到基板台上。 (2)外业观测前应利用随机软件进行当日的卫星可见性预报,绘制 GPS 测量工作图,制定同步观测计划表,便于统一指挥,协调作业。 (3)作业时应尽量保证各站同时开机、同时关机。 (4)观测时间,应根据基线长短和点位环境情况来确定。如利用快速解算功能,边长大于 5km 观测时间至少有 45min,小于 5km 时观测可适当减少时间,大约 20-30 分钟,依据观测当日的卫星状况,将基线最长边放在卫星状况最好的时间段观测,点位环境欠佳时,可以增加一定的观测时间。 (5)连接方式:采用边连接或混合式连接为宜。 (6)观测与结果记录。观测前要做好接收机天线对中、整平和量高等工作,尤其注意脚架应放置稳妥,然后再进行填写记录手簿工作,画出点位略图。(7)观测时应防止人员或其它物体触动天线或遮挡信号。 (8)接收机开始记录数据后,应随时注意卫星信号、电源、自动记录显示有无异常,当出现异常时,应及时通知其它测站作出相应的处理或调整观测计划。测量完成后,若搬站,需重复进行上述步骤,不可搬站后直接观测。在同一站点,多次重复观测,可提高精度。此外,甲方还提供金东区一级点点之记与一级点坐标,便于检核控制网精度。表 3-1 一级点成果表点名 纵坐标 X(m) 横坐标 Y(m) 高程 H(m) 类型 备注TY001 3382236.430 514698.820 3.85 埋石TY002 3382392.051 514687.909 3.35 埋石TY003 3382133.627 513629.796 2.47 埋石TY004 3382041.758 513623.783 3.69 木桩TY005 3382219.330 513525.777 3.08 埋石TY006 3382168.824 513871.779 3.56 埋石TY007 3382102.885 513867.562 4.89 埋石TY008 3382094.278 513826.735 4.25 埋石TY009 3382200.760 513842.963 3.61 埋石TY010 3382226.139 514062.904 2.65 埋石TY011 3382188.642 514161.375 2.33 埋石TY012 3382108.041 514202.177 3.92 木桩TY013 3382224.087 514430.240 2.90 木桩TY014 3382372.826 514422.383 3.12 埋石TY015 3382366.783 514552.201 2.98 木桩TY016 3382015.689 514697.412 3.29 埋石TY017 3382062.673 514549.058 4.02 木桩TY018 3381987.660 514564.110 4.64 木桩TY019 3381916.346 514506.229 4.52 埋石TY020 3381850.389 514412.538 2.61 刻石TY021 3381925.407 514386.187 2.80 水泥钉TY022 3381887.498 514296.903 3.88 埋石TY023 3381888.682 514199.374 2.78 埋石TY024 3381886.595 514145.617 2.70 刻石TY025 3381945.497 514048.056 2.61 水泥钉TY026 3381873.100 513902.696 2.83 水泥钉TY027 3381899.641 513784.731 2.72 刻石TY028 3381824.556 513780.635 2.94 木桩TY029 3381837.689 513678.017 2.96 木桩TY030 3381848.107 513579.448 2.92 木桩3.1.2 作业模式摆好基站实时进行解算,结算的结果为整周未知数,用户站的三维坐标。当解算结果变化不再波动,趋于稳定,则说明其精度已满足设计要求,便可结束观测,进行后续工作。3.2 坐标系统的转换GPS 使用的是 WGS-84 坐标系,在实际工程生产中,为了统一要求,便于除工程之后的工作进行,我们需要的是国家坐标系或地方坐标系。由于坐标系的不同,必须先求其转化参数,得到所需坐标系的坐标。测量时,同时对同一组卫星进行观测,观测后,将基准站所观测的信息及已知数据及时把通过无线电波分别传送至各流动站,收到基准站数据,迅速进行基线解算、平差、坐标系统转换,检验是否合格,最终确定,最后所测点的测区坐标成果制成表格。表 3-2-1 金华金东区 80 坐标转换计算大地坐标 平面坐标序号点号 点名纬度 经度 大地 高 X Y Z备注X 精度Y 精度高程精度1GD014施塘头29.1053059167119.482049798087.4563229397.914480982.08579.092三等水准-0.0060.0110.0062GD007扬岗 29.1104408746 119.4048240090 275.569 3229774.063 468763.404 267.561 山顶 -0.0040.0040.0123GD108国湖 29.0101112019 119.4401089511 74.535 3211186.518 473931.909 66.396 房顶 -0.017-0.015-0.0044GD111龙蟠 29.0339403889 119.3352547487 69.330 3216108.978 457481.369 61.656 房顶 0.007 0.005 -0.0025 CS 赤山 29.0444774311 119.4044982504 71.571 3218085.884 468643.549 63.586三等水准0.0010.0030.0106 DPG 大平 岗 29.1455934677 119.4854963430 203.615 3236874.292 481925.050 195.203 山顶 0.016-0.002-0.0027GD099蒲口 29.1109867061 119.5402747648 80.012 3229903.890 490229.764 71.391 房顶 0.003 -0.0130.0158GD097麻车塘29.0702678422119.440189395273.0313222318.484473978.80064.860房顶0.0000.013-0.0159GD101曹村 29.1333185172 119.5000332935 79.346 3234323.868 483686.498 70.871 房顶-0.000-0.006-0.019表 3-2-2 七参数结果3.3 GPS 数据处理GPS 接收机都会配备相应的数据传输以及处理软件,以下是基线解算的过程:首先,需要读取每天静态观测完成后,传输出来的原始 GPS 观测值数据。并对其进行格式转换,直接从接收机中传输出来的 GPS 原始观测值数据,最常采用的 RINEX 格式数据。读入了 GPS 观测值原始数据后,对观测数据进行测站点号、天线高、开关机时间等检查,避免外业操作时的误操作而带来的无法计算。对设定的控制参数的进行解算,实现基线的精化处理 [4]。应用相应软件进行基线解算,一般都为软件自动解算。解算完毕后,对基线的质量进行检验基线,若不合格,需对基线进行重新解算,若解算无误,但还存在错误,就要考虑是否测量环节有误,若出现测量有误,则需要重新测量,直到合格为止。最后进行精度评定,得出各测站平差后坐标成果。项目名称 金东区村庄数字地籍调查项目(三标段)七参数(经典模式) 备注ΔX(米) 92.4918669498ΔY(米) 93.6907766057ΔZ(米) -39.3654169453Δα(秒) -1.6339095868Δβ(秒) -0.8101402013Δγ(秒) -0.2637922096比例尺(ppm) -2.7104806615
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