測繪畢業(yè)設(shè)計---利用gps(rtk)進行工程放樣及其精度分析

1、<p>　　利用GPS(RTK)進行工程放樣及其精度分析</p><p>　　系 別：資源與土木工程系</p><p>　　專 業(yè) 名 稱：工程測量</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本論文主要介紹GPS(RTK)的基本原理、系統(tǒng)組成、技術(shù)特點、誤差來源和使用方法及操

2、作步驟，并利用GPS(RTK)在工程測量中進行點放樣、曲線放樣，對測量結(jié)果進行精度分析。通過對放樣點測量結(jié)果的精度分析，得出了GPS(RTK)的測量精度是可以達到工程放樣的精度要求的結(jié)論，并且通過工程實例說明了GPS(RTK)具有工作效率高、定位精度高、全天候作業(yè)、數(shù)據(jù)處理能力強和操作簡單易于使用等特點。通過本文的論述我們了解了如何使用GPS(RTK)進行工程放樣，并為GPS(RTK)在工程放樣的可行性進行了論證，拓展了GPS(RTK)

3、在測量領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，增強了使用GPS(RTK)的實際操作能力，為以后承擔更多的測量工作奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：GPS(RTK)；工程放樣；點放樣；曲線放樣；</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ</p><

4、;p>　　第1章 緒論……………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1 概述 ……………………………………………………………………………1</p><p>　　1.2 RTK應(yīng)用于工程放樣分析 …………………………………1</p><p>　　1.3 本章小結(jié) ………………………………………………………………………

5、2</p><p>　　第2章 RTK基本原理、誤差來源及作業(yè)過程 …………………………………3</p><p>　　2.1 RTK基本原理、誤差來源及作業(yè)過程 ……………………………………3</p><p>　　2.1.1 RTK的基本原理、系統(tǒng)組成及工作條件 …………………………3</p><p>　　2.1.2 RTK的誤差來源

6、和測量精度 …………………………………………4</p><p>　　2.1.3 RTK的技術(shù)特點 ………………………………………………………6</p><p>　　2.1.4 RTK的局限性和精度保障 ……………………………………………6</p><p>　　2.1.5 RTK的作業(yè)過程 ………………………………………………………7</p><p

7、>　　2.2本章小結(jié)……………………………………………………………………8</p><p>　　第3章 利用RTK進行點放樣和曲線放樣 ……………………………………9</p><p>　　3.1 利用RTK進行點放樣 …………………………………………………………9</p><p>　　3.1.1點放樣工程實例 ………………………………………………………9<

8、;/p><p>　　3.1.2 點放樣的精度分析 ……………………………………………………10</p><p>　　3.2 利用RTK進行曲線放樣 ………………………………………………………12</p><p>　　3.2.1 曲線放樣的一般方法 …………………………………………………12</p><p>　　3.2.2 曲線放樣工程實例 …

9、………………………………………………13</p><p>　　3.2.3 曲線放樣的精度分析 …………………………………………………14</p><p>　　3.3 本章小結(jié) ………………………………………………………………………15</p><p>　　結(jié)論………………………………………………………………………………………16</p><p&g

10、t;　　參考文獻 ………………………………………………………………………………17</p><p>　　致謝………………………………………………………………………………………18</p><p>　　附錄………………………………………………………………………………………19</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p>

11、;<p><b>　　1.1 概述 </b></p><p>　　‘全球定位系統(tǒng)/衛(wèi)星測時測距導(dǎo)航’（Navigatain Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System）是由美國國防部聯(lián)合美國海、陸、空三軍為滿足其軍事導(dǎo)航定位而建立的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，簡稱GPS系統(tǒng)。其系統(tǒng)從1973年開始研究，到1993年完成全

12、部工作衛(wèi)星組網(wǎng)工作。該系統(tǒng)由24顆衛(wèi)星組成，衛(wèi)星分布在相隔60°的6個軌道面上，軌道傾角55°衛(wèi)星高度20200km，衛(wèi)星運行周期11h58m，這樣在地球上任何地點、任何時間都可以接收至少4顆衛(wèi)星運行定位。由于GPS具有實時提供三維坐標的能力，因此在民用、商業(yè)、科學(xué)研究上也得到了廣泛應(yīng)用。它不僅具有全球性、全天候、連續(xù)的精密三維導(dǎo)航與定位能力，而且具有良好的抗干擾性和保密性。從靜態(tài)定位到快速定位、動態(tài)定位，GPS技術(shù)

13、已廣泛應(yīng)用于測繪工作中。 </p><p>　　對于我們所熟知GPS，可以說它是測量史上的一次變革，它為我們提供了全天候、高精度、高效率的測量方法。但是GPS也有它自己的不足之處，比如說作業(yè)時間長、數(shù)據(jù)要進行內(nèi)業(yè)處理等。</p><p>　　RTK(Real Time kinematic)是GPS發(fā)展的最新成果，它彌補GPS原有的不足之處，它不僅具有GPS原有的全天候、高精度、無須光學(xué)

14、通視的特點，而且還可以為測量提供實時的定位結(jié)果，可以說RTK的產(chǎn)生是GPS應(yīng)用的拓展，是測量方法的又一次突破，是測量史上的又一次變革。由于RTK能夠?qū)崟r提供高精度的定位結(jié)果，所以有人又稱它為“GPS全站儀”。</p><p>　　1.2 RTK應(yīng)用于工程放樣分析</p><p>　　本文將對RTK用于工程測量中的點放樣、曲線放養(yǎng)做具體的闡述，由于RTK是利用高空中的衛(wèi)星進行定位的，在定位過

15、程中是有很多干擾因素的存在的，加之RTK自身的不完善，這樣就會影響RTK的定位精度，對于RTK能否達到上述測量工作的精度要求，以及實際應(yīng)用時能否方便的操作使用，對此，我們要對RTK進行點放樣、曲線放樣的可行性進行實例論證，并制定如下方按。</p><p>　　為了論證RTK用于點放樣、曲線放樣，我們制定了如下方案：首先用RTK進行點的放樣，并且放樣點的數(shù)量較多，在放樣完后，用高精度的全站儀對放樣點進行測量，并把全

16、站儀測量的值看作為放樣點的真值，這樣我們對點坐標的設(shè)計值與全站儀的實際測量值進行對比并進行精度分析，由于放樣點較多，我們可以把這些點的點位中誤差作為RTK放樣的點位中誤差，并與《工程測量規(guī)范》的規(guī)定中誤差進行比較，看RTK的放樣點位精度能否達到要求。</p><p>　　通過對分析結(jié)果的對比，我們得出了RTK的測量精度是可以用于點放樣、曲線放樣的結(jié)論，這樣我們不僅有了RTK測量的理論依據(jù)還具備了RTK測量的實踐依

17、據(jù)，也為以后使用RTK進行測量工作奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　由于RTK可以用于上述測量，我們以RTK的測量方法與傳統(tǒng)的測量方法進行比較，并通過對比說明RTK的特點。</p><p>　　對于工程測量來說，工程放樣是必不可少的，一個較大的工程建設(shè)，含有大量的工程放樣工作，放樣質(zhì)量的好壞直接影響到工程建設(shè)的質(zhì)量，能否高質(zhì)量，高效率的完成放樣工作是我們亟待解決的問題，而工程放樣中的最基本

18、的放樣就是點放樣。</p><p>　　放樣就是要求通過一定方法采用一定儀器把人為設(shè)計好的點位在實地給標定出來，過去采用的常規(guī)放樣方法很多，如經(jīng)緯儀交會放樣、全站儀的邊角放樣等等，一般要放樣出一個設(shè)計點位時，往往需要來回移動目標，而且要2 -3人配合操作。同時在放樣過程中還要求點間通視情況良好，有時放樣中遇到困難的情況會借助于很多方法才能實現(xiàn)，在生產(chǎn)應(yīng)用上效率不是很高。如果采用RTK技術(shù)放樣時，僅需把設(shè)計好的點位

19、坐標輸人到電子手簿中，拿著GPS接收機，它會提醒你走到要放樣點的位置，既迅速又方便，由于RTK是通過坐標來直接放樣的，而且精度很高也很均勻，因而在外業(yè)放樣中效率會大大提高，且只需一個人操作。RTK工程放樣與“經(jīng)緯儀加鋼尺”或“全站儀”放樣相比，可以說是工程放樣的一次深遠的測量革命，它具有作業(yè)簡便、直觀、高效等諸多優(yōu)點。</p><p><b>　　1.3 本章小結(jié)</b></p>

20、<p>　　通過本章的論述我們了解了GPS的產(chǎn)生為我們的生產(chǎn)、生活帶來了方便。RTK的產(chǎn)生是GPS發(fā)展的最新成果，本章通過對RTK應(yīng)用于工程放樣中的點放樣和曲線放樣的方按設(shè)計，說明了RTK用于上述測量的方法及如何對測量結(jié)果的精度進行檢驗。對傳統(tǒng)測量方法存在的問題進行論述，并結(jié)合RTK的技術(shù)特點，通過對比分析，說明了RTK用于點放樣、曲線放樣的可行性進行及優(yōu)點，得出了RTK是可以用于上述測量的結(jié)論。</p>&

21、lt;p>　　第2章 RTK的基本原理、誤差來源</p><p><b>　　及作業(yè)過程</b></p><p>　　2.1 RTK的基本原理、誤差來源及作業(yè)過程</p><p>　　高精度的GPS測量必須采用載波相位觀測值，RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結(jié)果，并達到

22、厘米級精度。在RTK作業(yè)模式下，基準站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結(jié)果，歷時不到一秒鐘。流動站可處于靜止狀態(tài)，也可處于運動狀態(tài)；可在固定點上先進行初始化后再進入動態(tài)作業(yè)，也可在動態(tài)條件下直接開機，并在動態(tài)環(huán)境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知數(shù)解固定后，即可進行每個歷元的實時處理，只要能保持

23、5顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站可隨時給出厘米級定位結(jié)果。RTK 系統(tǒng)可應(yīng)用于兩項主要測量任務(wù)，即測點定位和測設(shè)放樣。</p><p>　　2.1.1 RTK的基本原理、系統(tǒng)組成及工作條件 </p><p>　　1、RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)是以載波相位測量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的以載波相位測量為依據(jù)的實時差分GPS測量技術(shù)，是GPS測量技術(shù)發(fā)

24、展里程中的一個標志，是一種高校的定位技術(shù)。它是利用2臺以上GPS接收機同時接收衛(wèi)星信號，其中一臺安置在已知坐標點上作為基準站，另一臺用來測定未知點的坐標——移動站，基準站根據(jù)該點的準確坐標求出其到衛(wèi)星的距離改正數(shù)并將這一改正數(shù)發(fā)給移動站，移動站根據(jù)這一改正數(shù)來改正其定位結(jié)果，從而大大提高定位精度。它能夠?qū)崟r的地提供測站點指定坐標系的三維定位結(jié)果，并達到厘米級精度。RTK技術(shù)根據(jù)差分方法的不同分為修正法和差分法。修正法是將基準站的載波相位

25、修正值發(fā)送給移動站，改正移動站接收到的載波相位，再解求坐標；差分法是將基準站采集到的載波相位發(fā)送給移動站，進行求差解算坐標。RTK的關(guān)鍵技術(shù)主要是初始整周期模糊度的快速解算數(shù)據(jù)鏈的優(yōu)質(zhì)完成——實現(xiàn)高波特率數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃院蛷娍垢蓴_性。RTK工作原理及模式如下圖2.1所示。 </p><p>　　圖2.1 RTK工作原理</p><p>　　2、RTK系統(tǒng)主要由三大部分組成：（1）基準

26、站接收機 （2）數(shù)據(jù)鏈 （3）移動站接收機。</p><p>　　3、RTK系統(tǒng)正常工作要具備以下三個條件：第一，基準站和移動站同時接收到5顆以上GPS衛(wèi)星信號；第二，基準站和移動站同時接收到衛(wèi)星信號和基準站發(fā)出的差分信號；第三，基準站和移動站要連續(xù)接收GPS衛(wèi)星信號和基準站發(fā)出的差分信號。</p><p>　　即移動站遷站過程中不能關(guān)機，不能失鎖。否則RTK須重新初始化。</p&g

27、t;<p>　　2.1.2 RTK的誤差來源和測量精度</p><p>　　1、RTK定位的誤差，一般分為兩類:同儀器和干擾有關(guān)的誤差。同儀器和干擾有關(guān)的誤差:包括天線相位中心變化、多路徑誤差、信號干擾和氣象因素；同距離有關(guān)的誤差:包括軌道誤差、電離層誤差和對流層誤差。對固定基準站而言，同儀器和干擾有關(guān)的誤差可通過各種校正方法予以削弱，同距離有關(guān)的誤差將隨移動站至基準站的距離的增加而加大，所以RTK

28、的有效作業(yè)半徑是有限制的（一般為幾公里）。同距離有關(guān)的誤差的主要部分可通過多基準站技術(shù)來消除。但是其殘余部分也隨著移動站至基準站距離的增加而加大。</p><p>　　(1)同儀器和干擾有關(guān)的誤差</p><p>　　天線相位中心變化：天線的機械中心和電子相位中心一般不重合，而且電子相位中心是變化的，它取決于接收信號的頻率、方位角和高度角。天線相位中心的變化，可使點位坐標的誤差一般達到3~

29、5cm。因此，若要提高RTK測量的定位精度，必須進行天線檢驗校正。 </p><p>　　多路徑誤：多路徑誤差是RTK測量中最嚴重的誤差，其大小取決于天線周圍的環(huán)境，一般為幾厘米，高反射環(huán)境下可超過lOcm。多路徑誤差可通過選擇地形開闊、不具反射面的點位、采用具有削弱多徑誤差的各種技術(shù)的天線、基準站附近鋪設(shè)吸收電波的材料等措施予以削弱。 </p><p>　　信號干擾：信號干擾可能有多種原

30、因，如無線電發(fā)射源、雷達裝置、高壓線等，干擾的強度取決于頻率、發(fā)射臺功率和至干擾源的距離。為了削弱電磁波幅射副作用，必須在選點時遠離這些干擾源，離無線電發(fā)射臺應(yīng)超過200米，離高壓線應(yīng)超過50米。 </p><p>　　氣象因素：快速運動中的氣象峰面，可能導(dǎo)致觀測坐標的變化達到1-2dm。因此，在天氣急劇變化時不宜進行RTK測量。</p><p>　　(2)同距離有關(guān)的誤差</p&g

31、t;<p>　　軌道誤差：目前軌道誤差只有幾米，其殘余的相對誤差影響約為1×10，就短基線(<lOkm)而言，對結(jié)果的影響可忽略不計，但是對20~30km的基線則可達到幾厘米。</p><p>　　電離層誤差：電離層引起電磁波傳播延遲從而產(chǎn)生誤差，其延遲強度與電離層的電子密度密切相關(guān)，電離層的電子密度隨太陽黑子活動狀況、地理位置、季節(jié)變化、晝夜不同而變化，白天為夜間的5倍，冬季為夏季

32、的5倍，太陽黑子活動最強時為最弱時的4倍。利用下列方法可使電離層誤差得到有效的消除和削弱:利用雙頻接收機將L1和L2的觀測值進行線性組合來消除電離層的影響：利用兩個以上觀測站同步觀測量求差（短基線）；利用電離層模型加以改正。實際上RTK技術(shù)一般都考慮了上述因素和辦法。但在太陽黑子爆發(fā)期內(nèi)，不但RTK測量無法進行，即使靜態(tài)GPS測量也會受到嚴重影響。太陽黑子平靜期，其誤差一般小于5×10。</p><p>

33、;　　對流層誤差：對流層誤差同點間距離和點間高差密切相關(guān)，一般可達3×10。</p><p>　　2、RTK測量采用求差分法降低了載波相位測量改正后的殘余誤差及接受機鐘差和衛(wèi)星改正后的殘余誤差等因素的影響，使測量精度達到厘米級，一般系統(tǒng)標稱精度為10mm+2×10。工程實踐和研究證明RTK測量能達到厘米級精度。有研究表明，RTK測量的平面精度在數(shù)據(jù)鏈信號接收半徑小于4km時可保持較高精度，用全

34、站儀檢查其中誤差在±5cm以內(nèi))，大于4km時測量誤差明顯增大。另外作業(yè)時接收到的衛(wèi)星數(shù)目越少，RTK測量結(jié)果誤差越大，但只要能接收到5顆以上衛(wèi)星，得出的固定解就能達到儀器標稱精度。</p><p>　　2.1.3 RTK的技術(shù)特點</p><p>　　1、工作效率高：在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測完4km半徑的測區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點數(shù)量和測量儀器

35、的設(shè)站次數(shù)，移動站一人操作即可，勞動強度低，作業(yè)速度快，提高了工作效率。</p><p>　　2、定位精度高：只要滿足RTK的基木工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為4km ）RTK的平而精度和高程精度都能達到厘米級。</p><p>　　3、全天候作業(yè)：RTK測量不要求基準站、移動站間光學(xué)通視 ，只要求滿足“電磁波通視”，因此和傳統(tǒng)測量相比，RTK測量受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等

36、因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測量看來難于開展作業(yè)的地區(qū)，只要滿足RTK的基木工作條件，它也能進行快速的高精度定位，使測量工作變得史容易史輕松。</p><p>　　4、RTK測量自動化、集成化程度高，數(shù)據(jù)處理能力強：RTK可進行多種測量內(nèi)、外業(yè)工作。移動站利用軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動實現(xiàn)多種測繪功能，減少了輔助測量工作和人為誤差，保證了作業(yè)精度。</p><p>　　5、操作簡單

37、，易于使用：現(xiàn)在的儀器一般都提供中文菜單，只要在設(shè)站時進行簡單的設(shè)置，就可方便地獲得二維坐標。數(shù)據(jù)輸入、存儲、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強，能方便地與計算機、其他測量儀器通信。</p><p>　　2.1.4 RTK的局限性和精度保障</p><p>　　當然RTK也有其局限性，會影響到執(zhí)行上述測量任務(wù)的能力。了解其局限性可確保RTK測量成功。</p><p>　　最主要

38、的局限性其實不在于 RTK 本身，而是源于整個GPS系統(tǒng)。如前所述，GPS依靠的是接收兩萬多公里高空的衛(wèi)星發(fā)射來的無線電信號。相對而言，這些信號頻率高、信號弱，不易穿透可能阻擋衛(wèi)星和GPS接收機之間視線的障礙物。事實上，存在于GPS接收機和衛(wèi)星之間路徑上的任何物體都會對系統(tǒng)的操作產(chǎn)生不良影響。有些物體如房屋，會完全屏蔽衛(wèi)星信號。因此, GPS不能在室內(nèi)使用。同樣原因, GPS也不能在隧道內(nèi)或水下使用。有些物體如樹木會部分阻擋、反射或折射

39、信號。GPS信號的接收在樹林茂密的地區(qū)會很差。樹林中有時會有足夠的信號來計算概略位置，但信號清晰度難以達到厘米水平的精確定位。因此，RTK在林區(qū)作業(yè)有一定的局限性。這并不是說，GPS RTK只適用于四周對空開闊的地區(qū)。RTK測量在部分障礙的地區(qū)也可以是有效而精確的。其奧秘是能觀測到足夠的衛(wèi)星來精確可靠地實現(xiàn)定位。在任何時間、任何地區(qū)，都可能會有7到10顆GPS衛(wèi)星可用于RTK測量。RTK系統(tǒng)的工作并不需要這么多顆衛(wèi)星。如果天空中有5顆適

40、當分布的衛(wèi)星，就可作精確可靠的定位。有部分障礙的地點只要可以觀測到至少5顆衛(wèi)星，就有可能做RTK測量。在樹林或大樓</p><p>　　在論述RTK技術(shù)的原理時，我們知道,RTK測量的關(guān)鍵是確定整周未知數(shù)，能否連續(xù)地、可靠地接收基準站播發(fā)的信號，是RTK能否成功的決定因素。在實際應(yīng)用中，來自各方面的干擾，降低了RTK的可靠性和精度。研究表明，為了保證地物點的測量精度，我們在選點時要采取以下措施:</p>

41、;<p>　　1、點位應(yīng)設(shè)在易于安裝接收機設(shè)備、視野開闊、視場內(nèi)周圍障礙物高度角應(yīng)小于15°(如可以選在最高建筑物的頂樓)。</p><p>　　2、點位應(yīng)遠離大功率無線電發(fā)射源(如電視臺、微波站、微波通道等)，其距離不小于200 m；遠離高壓電線，距離不小于50m 。</p><p>　　3、點位附近不應(yīng)有大面積的水域或強烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體。</p&g

42、t;<p>　　4、點位選擇要充分考慮到與其它測量手段聯(lián)測和擴展。 </p><p>　　5、點位要選在交通方便的地方，以提高工作效率。 6)點位要選在地面地基堅硬的地方，易于點的保存。</p><p>　　除此之外，為了保證地物點的測量精度，我們還要對接收機天線進行校驗，選擇有削弱多路徑誤差的各種技術(shù)的天線。同時，我們還要不斷利用新的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以削弱各種誤差帶來的影響。

43、</p><p>　　2.1.5 RTK的作業(yè)過程</p><p><b>　　1、啟動基準站</b></p><p>　　將基準站架設(shè)在上空開闊、沒有強電磁干擾、多路徑誤差影響小的控制點上，正確連接好各儀器電纜，打開各儀器。將基準站設(shè)置為動態(tài)測量模式。</p><p>　　2、建立新工程，定義坐標系統(tǒng) </p&g

44、t;<p>　　新建一個工程，即新建一個文件夾，并在這個文件夾里設(shè)置好測量參數(shù)[如橢球參數(shù)、投影參數(shù)等]。這個文件夾中包括許多小文件，它們分別是測量的成果文件和各種參數(shù)設(shè)置文件，如*.dat、*.cot、*.rtk、*.ini 等。</p><p><b>　　3、點校正</b></p><p>　　CPS測量的為W CS一84系坐標，而我們通常需要的是

45、在流動站上實時顯示國家坐標系或地力獨立坐標系下的坐標，這需要進行坐標系之間的轉(zhuǎn)換，即點校正。點校正可以通過兩種方式進行。</p><p>　　(1)在已知轉(zhuǎn)換參數(shù)的情況下。如果有當?shù)刈鴺讼到y(tǒng)與W CS84坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換七參數(shù)，則可以在測量控制器中直接輸入，建立坐標轉(zhuǎn)換關(guān)系。 如果上作是在國家大地坐標系統(tǒng)下進行，而且知道橢球參數(shù)和投影方式以及基準點坐標，則可以直接定義坐標系統(tǒng)，建議在RTK測量中最好加入1-2個點校

46、正，避免投影變形過大，提高數(shù)據(jù)可靠性。</p><p>　　(2)在不知道轉(zhuǎn)換參數(shù)的情況下。如果在局域坐標系統(tǒng)中工作或任何坐標系統(tǒng)進行測量和放樣工作，可以直接采用點校正方式建立坐標轉(zhuǎn)換方式，平面至少3個點，如果進行高程擬合則至少要有4個水準點參與點校正。</p><p><b>　　4、流動站開始測量</b></p><p>　　(1)單點測量

47、：在主菜單上選擇“測量”圖標打開，測量方式選擇“RTK”,再選擇“測量點”選項，即可進行單點測量。注意要在“固定解”狀態(tài)下，才開始測量。單點測量觀測時間的長短與跟蹤的衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星圖形精度、觀測精度要求等有關(guān)。當“存儲”功能鍵出現(xiàn)時，若滿足要求則按“存儲”鍵保存觀測值，否則按“取消”放棄觀測。</p><p>　　(2)放樣測量：在進行放樣之前，根據(jù)需要“鍵入”放樣的點、直線、曲線、DTM道路等各項放樣數(shù)據(jù)。當初

48、始化完成后，在主菜單上選擇“測量”圖標打開，測量方式選擇“RTK”,再選擇“放樣”選項，即可進行放樣測量作業(yè)。 在作業(yè)時，在手薄控制器上顯示箭頭及目前位置到放樣點的方位和水平距離，觀測值只需根據(jù)箭頭的指示放樣。當流動站距離放樣點就距離小于設(shè)定值時，手薄上顯示同心圓和十字絲分別表示放樣點位置和天線中心位置。當流動站天線整平后，十字絲與同心圓圓心重合時，這時可以按“測量”鍵對該放樣點進行實測，并保存觀測值。</p><p

49、><b>　　2.2 本章小結(jié)</b></p><p>　　通過本章的論述我們了解了RTK的基本原理、系統(tǒng)組成及工作條件。RTK的誤差來源有很多種，知道了它們的來源，對于我們采取一定的措施保證RTK的測量精度，提供了理論依據(jù)。RTK的技術(shù)特點是RTK優(yōu)于其他測量技術(shù)的概括。雖然RTK的系統(tǒng)是現(xiàn)代測量的最新成果，但它應(yīng)有不足之處。了解了RTK的局限性，使我們知道了對于一些測量RTK也是受

50、到限制的。RTK的作業(yè)過程是使用RTK的基本步驟，也是今后使用RTK所必須進行的操作，通過對作業(yè)過程的敘述，使我們初步掌握了RTK的使用方法。</p><p>　　第3章 利用RTK進行點放樣和曲線放樣</p><p>　　3.1 利用RTK進行點放樣</p><p>　　建筑物的形狀和大小是通過其特征點在實地上表示出來的。如建筑物的中心、四個角點、轉(zhuǎn)折點等。因此點

51、放樣是建筑物和構(gòu)筑物放樣的基礎(chǔ)。用RTK進行點位放樣同傳統(tǒng)放樣一樣，需要兩個以上的控制點，但不同的是傳統(tǒng)的方法是通過距離或方向來放樣定點，或用全站儀用兩點定向后放樣定點，而RTK是用2~3個控制點進行點校正，就可在無光學(xué)通視（電磁波通視）的條件下進行點位的放樣，這是傳統(tǒng)方法難以實現(xiàn)的。</p><p>　　3.1.1 點放樣工程實例</p><p>　　1、測前準備：獲取2~3個控制點的坐

52、標（如果沒有已知數(shù)據(jù)可用靜態(tài)GPS先進行控制測量），解算或用相關(guān)軟件求出放樣點的坐標，檢查儀器是否能正常使用。</p><p>　　站的架設(shè)：將基準站架設(shè)在較空曠的地方（附近無高大建筑物或高壓電線等）</p><p>　　架設(shè)完后安裝電臺，連接好儀器后開啟基準站主機，打開電臺并設(shè)置頻率。</p><p>　　3、建立新工程：開啟移動站主機，待衛(wèi)星信號穩(wěn)定并達到5顆以

53、上衛(wèi)星時，先連接藍牙，連接成功后設(shè)置相關(guān)參數(shù)：工程名稱、橢球系名稱、投影參數(shù)設(shè)置、參數(shù)設(shè)置（未啟用可以不填寫），最后確定，工程新建完畢。</p><p>　　4、輸入放樣點：打開坐標庫，在此我們可以輸入編輯放樣點，也可以事先編輯好放樣點文件，點擊打開放樣點文件，軟件會提示我們是對坐標庫進行覆蓋或是追加。</p><p>　　5、測量校正：測量校正有兩種方法：控制點坐標求校正參數(shù)和利用點校正

54、。</p><p>　　第一中方法,利用控制點坐標庫(即計算校正參數(shù)的一個工具)的做法大致是這樣的:假設(shè)我們利用A,B這兩個已知點來求校正參數(shù)，那么我們必須記錄下A,B這兩個點的原始坐標(即移動站在Fixed的狀態(tài)下記錄的這兩個點的坐標)，先在控制點坐標庫中輸入A點的已知坐標之后軟件會提示你輸入A點的原始坐標，然后再輸入B點的已知坐標和B點的原始坐標，這樣就計算出了校正參數(shù)。</p><p&g

55、t;　　第二種方法，利用校正向?qū)Ｕ?，此方法又分為基準站在已知點校正和基準站在未知點的校正。我們這里只說明一下基準站架設(shè)在未知點的校正方法。</p><p>　?。?）利用一點進行校正：步驟依次為工具 校正向?qū)?基準站架設(shè)在未知點 輸入當前移動站的已知坐標 待移動站對中整平后并出現(xiàn)固定解 校正。</p><p>　?。?）利用兩點校正：步驟依次為工具 校正向

56、導(dǎo) 基準站架設(shè)在未知點 輸入當前移動站的已知坐標 待移動站對中整平后并出現(xiàn)固定解 下一步 將移動站移到下一個已知點 輸入當前移動站的已知坐標 待移動站對中整平后并出現(xiàn)固定解 校正。</p><p>　　（3）利用三點校正：與利用兩點校正相同，只是多增加了一個已知點，多重復(fù)了一遍。</p><p>　　6、 放樣點：選擇測量 點

57、放樣，進入放樣屏幕，點擊打開按鈕目，打開坐標管理庫，在這里可以打開事先編輯好的放樣文件，選擇放樣點，也可以點擊“增加”輸入放樣點坐標。本次工程點的設(shè)計坐標值見表3.1。</p><p>　　表3.1 點放樣設(shè)計坐標</p><p>　　3.1.2 點放樣的精度分析</p><p>　　放樣完畢后，為了檢驗用RTK放樣點的精度。我們制定如下方案：用萊卡TC405對放樣

58、點進行精確測量（由于測量的目的是檢驗RTK的點放樣精度，所以依然使用RTK所用來校正的基準點作為控制點進行定向，這樣可以減少誤差的疊加，并將全站儀的測量誤差忽略不計，即將全站儀的測量結(jié)果看作真值，與點的設(shè)計坐標值進行比較）。點的設(shè)計坐標值用X，Y表示，全站儀實際測量值用X`，Y`表示，詳細數(shù)據(jù)見表3.2。</p><p>　　表3.2 點放樣設(shè)計值與檢驗值比較</p><p>　　以全站儀

59、所測定的坐標值為真值，那么2種方法所測得的坐標的差值即可認為是RTK測量的誤差。根據(jù)《工程測量規(guī)范》點位誤差<5cm,可得如下結(jié)論。</p><p>　　1、RTK測量結(jié)果與全站儀測量結(jié)果互差均在厘米級，其中互差最大為3.4cm ,最小為0.4cm。</p><p>　　2、若以全站儀測定的點位坐標為準，RTK放樣點點位誤差均在±5 c m以內(nèi)，RTK放樣點點位相對于全站儀

60、測定點位誤差按公式m=±計算，結(jié)果為2.3cm。</p><p>　　3、統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明:若以全站儀測量結(jié)果為準，可以認為RTK測量結(jié)果的點位精度達到厘米級，需要指出的是各點位之間不存在誤差累計，克服了傳統(tǒng)測量技術(shù)的弊端，完全能滿足點的測設(shè)精度要求。</p><p>　　4、但本次檢驗的結(jié)果是在全站儀測量誤差忽略不計的情況下進行對比分析的，如果考慮到全站儀的誤差，放樣點有可能出現(xiàn)誤

61、差大于5cm的情況，對于這樣的點誤差，誤差的原因可能是RTK系統(tǒng)自身的誤差，也可能是測量環(huán)境對RTK的影響產(chǎn)生的誤差，或許也是我們自身操作的不正確造成的，但最有可能的原因就是放樣時存在測量環(huán)境影響中的“多路徑誤差”或“信號干擾誤差”。</p><p>　　5、對于上述誤差超限的點，我們可以根據(jù)誤差的原因，采取措施來消除或減小誤差，如：改變基準站的位置，選擇地形開闊的地點，遠離無線電發(fā)射源、雷達裝置、高壓電線等，或

62、采用有削弱多路徑誤差的各種技術(shù)的天線等。對于誤差較大RTK又難以削弱其誤差的點我們可以采用其他的測設(shè)方法，如用經(jīng)緯儀和電子測距儀利用導(dǎo)線點對RTK放樣的點進行測量，得出點的精確位置，再制作模板，標出點的正確位置。</p><p>　　3.2 利用RTK進行曲線放樣</p><p>　　公路、鐵路、渠道、輸電線以及其他管道工程都屬于線型工程，他們的中線通稱為線路。這些線路實際上是由空間的直線

63、段和曲線段組合而成。在線路方向發(fā)生變化的地段，連接轉(zhuǎn)向處的曲線稱為平曲線。平曲線有圓曲線和緩和曲線兩種。圓曲線是有一定曲率半徑的圓弧。</p><p>　　3.2.1 一般曲線放樣方法</p><p>　　圓曲線放樣時，首先放樣曲線主要點，即ZY（直圓點）、QZ（曲中點）、YZ（圓直點）。α為交點JD上實地測出的偏角，圓曲線半徑由設(shè)計給出。因而可以根據(jù)圖3.1 幾何關(guān)系利用公式（3.1）、

64、（3.2）、（3.3）、（3.4）計算出切線長，曲線長，外矢距及切曲差四項曲線要素：</p><p>　　圖3.1 曲線要素圖</p><p>　　T=tanR (3.1)</p><p>　　L=αR (3.2)</p>

65、<p>　　E=R(sec-1) (3.3)</p><p>　　q=2T-L (3.4)</p><p>　　一般方法是根據(jù)曲線要素放樣出曲線主點，再用已放樣出的主點放樣出其他點，由于放樣時是依據(jù)已放樣的主點，這樣容易造成誤差的累積。</p>

66、;<p>　　常規(guī)儀器主點測設(shè)時，將經(jīng)緯儀置于交點JD上，以線路方向定向，即自JD起沿兩切線方向分別量出切線長T，即可定出曲線起點ZY和終點YZ，然后在交點上后視點ZY(或YZ)，撥（180°-α）/2角，得分角線方向，沿此方向量出外矢距E，即得曲線中點QZ。在將儀器架設(shè)在ZY(或YZ)用極坐標法或偏角法進行曲線的詳細放樣。</p><p>　　3.2.2 曲線放樣工程實例</p&g

67、t;<p>　　用RTK放樣曲線的準備工作與RTK的點的放樣一樣，如果曲線各點的坐標是已知數(shù)據(jù)，則可按放樣點的方法進行曲線放樣。但是如果不知道曲線坐標，也可以將曲線條件輸入手簿，由手簿解算主點和細部點的坐標進行放樣。南方RTK所提供的解算軟件是按一定的里程進行解算坐標的，待坐標解算完畢后就可按點的放樣方法進行放樣。曲線要素如表3.3，曲線如圖3.2。</p><p>　　表3.3 曲線要素表<

68、/p><p>　　圖3.2 曲線放樣圖 </p><p>　　曲線主點及細部點坐標由計算得到，如表3.4。</p><p>　　表3.4 曲線主點及細部點設(shè)計坐標表</p><p>　　續(xù)表3.4 曲線主點及細部點設(shè)計坐標表</p><p>　　3.2.3 曲線放樣精度分析</p><p>　　如前

69、所述對該曲線進行放樣，同樣為了檢驗放樣點的精度我們同樣用全站儀對放樣點進行測量，并將測量結(jié)果近似看作放樣點的真值，曲線點的設(shè)計坐標值和全站儀測量的近似真值及兩組坐標的誤差如下表3.5。</p><p>　　表3.5 曲線設(shè)計值與檢驗值的比較表</p><p>　　我們得出了和點的放樣一樣的結(jié)論：</p><p>　　1、RTK測量結(jié)果與全站儀測量結(jié)果互差均在厘米級，

70、其中橫向最大誤差△X為-2.4cm,縱向最大誤差△Y為-3.1，點位互差最大為3.9cm ,最小為0.3cm。 </p><p>　　2、若以全站儀測定的點位坐標為準，RTK放樣點點位誤差均在±5 c m以內(nèi)，RTK放樣點點位相對于全站儀測定點位中誤差按公式m=±計算，結(jié)果為1.7cm。</p><p>　　3、用RTK進行測設(shè)，曲線的橫向和縱向偏差完全可以滿足工程的要

71、求，因其不存在誤差累計，所以已比常規(guī)儀器測設(shè)的精度高。</p><p>　　4、如有誤差超限的點，我們同樣可以根據(jù)測量的條件，判斷出誤差的來源，對于放樣點存在與市區(qū)的工程，誤差多為“信號干擾誤差”， 對于接近水域的地區(qū)，則為“多路徑誤差”。</p><p>　　5、對于誤差超限的點我們可以用靜態(tài)GPS進行測量后，制作摸板，標出正確的點位，也可以用經(jīng)緯儀和電子測距儀利用導(dǎo)線點進行測量，制作摸

72、板，標出正確點位。</p><p><b>　　3.3本章小結(jié)</b></p><p>　　通過對本章的論述，我們掌握了利用RTK進行點放樣和曲線放樣的具體方法，可說RTK高效、省時、省力的特點在本次工程放樣中表現(xiàn)的尤為突出，但通過我們的實際操作也發(fā)現(xiàn)了RTK的不足之處，測量時由于有時基準站或移動站接受機接受衛(wèi)星數(shù)目較少（少于5顆）時，會長時間不出現(xiàn)固定解，而只是處于

73、浮動解的狀態(tài)，這樣就會延長我們的作業(yè)時間，而且精度也很難到達要求。為了提高精度最好根據(jù)選星計劃選擇衛(wèi)星數(shù)日比較多，PDOP值比較小的時間段進行施測。對于達不到精度要求的點，也闡述了保障精度的方法。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　應(yīng)用RTK技術(shù)，使得工程放樣和地籍測繪的精度、作業(yè)效率和實時性達到最佳的融合。隨著數(shù)據(jù)傳輸能力的增強，數(shù)據(jù)

74、的穩(wěn)健性，抗干擾性水平和軟件水平的提高，傳輸距離的增加,RTK技術(shù)將在和工程放樣和地籍測量及其他領(lǐng)域得到更廣闊的應(yīng)用。GPS RTK技術(shù)己經(jīng)在測量和工程界產(chǎn)生了重大變革，帶來了空前的高效率。隨著RTK價格的降低，它將會被測量部門所普及，隨著RTK的廣泛使用，它將使GPS的應(yīng)用領(lǐng)域獲得極大地擴展，從根本上提高測量的質(zhì)量和作業(yè)效率。但是，對于RTK的不足之處還有待于改進。</p><p><b>　　參考文

75、獻</b></p><p>　　[1]張正祿.工程測量學(xué)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2002.</p><p>　　[2]詹長根.地籍測量學(xué)[M]. 武漢：武漢大學(xué)出版社，2001.</p><p>　　[3]徐紹銓，張華海，楊志強，王澤民.GPS測量原理及應(yīng)用[M]. 武漢：武漢大學(xué)出版社，2003.</p><p>　　[4

76、]李永勝.GPS-RTK簡介及在公路測量中的應(yīng)用[J].北京測繪.2005，1(5):16-19.</p><p>　　[5]李長春，李愛國.RTK在地籍測量中用于圖根控制的研究[J].焦作工學(xué)院學(xué)報，2004,5(3):1-8. </p><p>　　[6]李天和，關(guān)宗江，謝世潔. RTK概論[J].地礦測繪，2003，2(5)</p><p>　　[7]張瑜.R

77、TK測量技術(shù)及應(yīng)用[J].江蘇省測繪學(xué)會2003學(xué)術(shù)年會專輯，2003，3（8）</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　通過本次論文的撰寫，我們使用RTK進行工程放樣，熟悉了儀器的操作過程，提高了RTK的實際動手操作能力，并為RTK應(yīng)用于工程放樣提供了事實依據(jù)，拓展了RTK的應(yīng)用范圍，并且為以后寫作學(xué)術(shù)論文積累了經(jīng)驗。</p>

78、<p>　　本論文能夠順利的寫出是與各方面的指導(dǎo)和支持是分不開的，首先我要感謝我的指導(dǎo)老師xx老師，可以說論文能夠成功的完成，是在老師的理論指導(dǎo)分不開的。此外，測繪系實驗室的各位老師也給予了我很大的幫助，是在他們?nèi)苏J真的講解和耐心的指導(dǎo)下，我才能快速的熟悉GPS（RTK）的使用方法，順利的采集數(shù)據(jù)。</p><p>　　另外，論文的部分內(nèi)容的撰寫是參考了一些相關(guān)的書籍和論文，對于這寫書籍和論文的作者，

79、我表示由衷的感謝。</p><p>　　最后，我要感謝和我一起采集數(shù)據(jù)的同學(xué)們，是你們不辭辛苦的與我一起合作，完成了數(shù)據(jù)的采集。</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　附表A1建筑物施工放樣的主要技術(shù)要求</p><p>　　注：① 對于具有兩種以上特征的建筑物，應(yīng)取要求高的中誤差值。<