gps-rtk在地形測(cè)量中的精度分析—以南日島為例

1、<p><b>　　龍巖學(xué)院</b></p><p>　　資源工程學(xué)院畢業(yè)論文</p><p>　　題 目：GPS-RTK在地形測(cè)量中的精度分析—以南日島為例 </p><p><b>　　資源工程學(xué)院</b></p><

2、;p>　　GPS-RTK在地形測(cè)量中的精度分析--以南日島為例</p><p>　　【摘要】全球定位系統(tǒng)是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展而建立起來(lái)的新一代緊密衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)[1]。隨著GPS技術(shù)飛速的進(jìn)步，GPS-RTK被普遍的使用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各種部門(mén)行業(yè)，尤其是在地形測(cè)量中。 本文簡(jiǎn)要介紹了GPS-RTK測(cè)量運(yùn)用的原理，布設(shè)GPS網(wǎng)步驟與布網(wǎng)的特點(diǎn)等，通過(guò)對(duì)GPS-RTK測(cè)量與靜態(tài)GPS測(cè)量，全站儀測(cè)量結(jié)果的

3、比較分析，以及對(duì)在高壓電線,河流湖泊，高樓大廈周?chē)荚O(shè)點(diǎn),用已知點(diǎn)位法,將全站儀測(cè)量的結(jié)果和GPS-RTK觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了GPS-RTK的測(cè)量具有精度高的特點(diǎn)并總結(jié)分析其特征，為以后的GPS-RTK在地形測(cè)量中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】GPS ；動(dòng)態(tài)GPS（RTK）；測(cè)量；精度控制 </p><p><b>　　目錄</b></p&

4、gt;<p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　1.1 GPS簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.2 GPS測(cè)量的特點(diǎn)1</p><p>　　1.2.1作業(yè)范圍大，測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)統(tǒng)一1</p><p>　　1.2.2 觀測(cè)方便，效率高1</p><p>　　1.2.

5、3 全天侯作業(yè)1</p><p>　　1.3 GPS-PTK的測(cè)量原理1</p><p>　　1.3.1 RTK定位原理1</p><p>　　1.3.2 RTK工作原理2</p><p>　　1.4 研究目的和意義2</p><p>　　1.5 研究的主要內(nèi)容2</p><p>　

6、　2 GPS在地形測(cè)量中的應(yīng)用2</p><p>　　2.1 GPS測(cè)量概述2</p><p>　　2.2 布設(shè)GPS網(wǎng)的工作步驟2</p><p>　　2.3 GPS測(cè)量布網(wǎng)特色3</p><p><b>　　3 南日島測(cè)量4</b></p><p>　　3.1 南日島概況4<

7、/p><p>　　3.2 外業(yè)施測(cè)方法6</p><p>　　3.2.1 全站儀測(cè)量6</p><p>　　3.2.2 GPS-RTK測(cè)量6</p><p>　　3.2.3 靜態(tài)GPS測(cè)量6</p><p>　　3.3 GPS首級(jí)控制6</p><p>　　3.4 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理7&

8、lt;/p><p>　　4 南日島中GPS-RTK測(cè)量精度分析9</p><p>　　4.1 GPS-RTK測(cè)量精度與靜態(tài)GPS測(cè)量精度比較分析9</p><p>　　4.1.1 目的及內(nèi)容11</p><p>　　4.1.2 結(jié)論11</p><p>　　4.2 GPS-RTK測(cè)量精度與全站儀測(cè)量精度比較分析1

9、1</p><p>　　4.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1</p><p>　　4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法及設(shè)計(jì)11</p><p>　　4.2.3 數(shù)據(jù)整理和分析11</p><p>　　4.2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)論12</p><p><b>　　5 結(jié)論12</b></p><p>

10、<b>　　致謝13</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p><p><b>　　1. 引言</b></p><p><b>　　1.1 GPS簡(jiǎn)介</b></p><p>　　GPS，即美國(guó)根據(jù)自己國(guó)家的需要，開(kāi)發(fā)了二十年，

11、直到十九世紀(jì)九十年代初完成。具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)[2]。經(jīng)過(guò)我國(guó)測(cè)量等部門(mén)的運(yùn)用說(shuō)明，GPS成功地應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制等[3]。為測(cè)量領(lǐng)域帶來(lái)了一場(chǎng)革命。</p><p>　　GPS是美國(guó)第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。是根據(jù)子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的原理研制開(kāi)發(fā)起來(lái)的，并參照其經(jīng)驗(yàn)建立發(fā)展的。和子午儀系統(tǒng)一樣，由空間部分、地面監(jiān)控部分和用

12、戶(hù)接收機(jī)三部分組成[4]。 </p><p>　　1.2 GPS測(cè)量的特點(diǎn)</p><p>　　1.2．1作業(yè)范圍大，測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)統(tǒng)一</p><p>　　測(cè)量的作業(yè)距離達(dá)50km，避免了控制點(diǎn)坐標(biāo)較差帶來(lái)的測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)不一致，同時(shí)還杜絕了操作失誤造成的批量數(shù)據(jù)錯(cuò)誤[5]。</p><p>　　1.2．2觀測(cè)方便，效率高</p><

13、;p>　　目前GPS接收機(jī)自動(dòng)化程度越來(lái)越高，操作智能化，觀測(cè)人員只需對(duì)中、整平、量取天線高及開(kāi)機(jī)后設(shè)定參數(shù)，接收機(jī)即可進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)和記錄[6]。減少了控制點(diǎn)需要良好保存及測(cè)量時(shí)需要擺放儀器的步驟，為觀測(cè)減少了時(shí)間以及相關(guān)人員的任務(wù)量，機(jī)子重量小易攜帶，測(cè)區(qū)控制點(diǎn)放樣速度提高30％。</p><p>　　1.2．3全天候作業(yè)</p><p>　　GPS衛(wèi)星數(shù)量多，而且能夠比較均勻的分

14、布，因此能夠在任何地點(diǎn)以及時(shí)間進(jìn)行全天候的測(cè)量和觀測(cè)。1.3 GPS-RTK測(cè)量的原理</p><p>　　1.3.1 RTK定位原理</p><p>　　圖 1-1 RTK定位原理</p><p>　　其觀測(cè)是把基站作為觀測(cè)中心 ,移動(dòng)站相對(duì)基站地相對(duì)定位[7]。GPS在工作中使用的是 WGS- 84 坐標(biāo)系 ,而事實(shí)則是使用國(guó)家或地方坐標(biāo)系。由于坐標(biāo)系的不同

15、,因此要先進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)化 ,這樣才能得到了所需要的結(jié)果。測(cè)量時(shí) ,基準(zhǔn)站的一系列數(shù)據(jù)為已經(jīng)知道的數(shù)據(jù) ,基準(zhǔn)站與流動(dòng)站就會(huì)同一時(shí)刻對(duì)同組衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè) ,測(cè)量后基準(zhǔn)站及時(shí)把所得到的信息和已經(jīng)知道的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)無(wú)線電的電波分別傳輸?shù)矫恳粋€(gè)流動(dòng)站 ,每個(gè)流動(dòng)站在收到數(shù)據(jù)的同一時(shí)間,快速的對(duì)基線進(jìn)行解算、平差和坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換 ,最后得到測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。</p><p>　　1.3.2 RTK工作原理</p><p

16、><b>　　RTK工作原理如圖</b></p><p>　　圖 1-2 RTK工作原理 </p><p>　　1.4 研究目的和意義</p><p>　　GPS技術(shù)是測(cè)量范圍內(nèi)高科技的技術(shù)，為測(cè)繪提供了有力的測(cè)量手段，特別是GPS-RTK測(cè)量技術(shù)的發(fā)展和推廣，使得GPS-RTK技術(shù)逐漸的代替了全站儀進(jìn)行測(cè)繪工作和數(shù)據(jù)收集的階段，擴(kuò)大了G

17、PS-RTK在測(cè)繪測(cè)量中的應(yīng)用。課題的目的是探討GPS在地形測(cè)量的應(yīng)用，并針對(duì)GPS在南日島的應(yīng)用，總結(jié)GPS-RTK測(cè)量具有精度高及其他一些特點(diǎn)。</p><p>　　對(duì)于GPS-RTK，課題針對(duì)其在南日島測(cè)量中的精度而進(jìn)行分析，驗(yàn)證GPS-RTK具有精度高的特點(diǎn),讓GPS-RTK在測(cè)量中能夠更好的發(fā)展。</p><p>　　1.5 研究的主要內(nèi)容</p><p>

18、;　　在南日島測(cè)量中，GPS-RTK具有可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示成果；操作方便，自動(dòng)化高，大量的減少勞動(dòng)量；觀測(cè)站之間無(wú)需通視，適應(yīng)各種地形等特點(diǎn)。通過(guò)南日島靜態(tài)GPS，全站儀以及GPS-RTK測(cè)量比較，總結(jié)GPS-RTK具有精度高特點(diǎn)，并對(duì)GPS-RTK在南日島測(cè)量中出現(xiàn)的精度進(jìn)行分析，總結(jié)RTK測(cè)量的一些特征。</p><p>　　2. GPS在地形測(cè)量中的應(yīng)用</p><p>　　2.1 GP

19、S測(cè)量概述</p><p>　　目前，GPS測(cè)量廣泛使用在構(gòu)建具體項(xiàng)目所需要的各個(gè)等級(jí)的控制網(wǎng)。在外業(yè)測(cè)量情況下，GPS-RTK測(cè)量大體上取代了平時(shí)傳統(tǒng)的外業(yè)測(cè)量的方法，用途更加廣泛。和傳統(tǒng)測(cè)量比較，它構(gòu)建自己的網(wǎng)型具備操作簡(jiǎn)便，擇點(diǎn)簡(jiǎn)便，測(cè)量省時(shí)，投入小，測(cè)量及數(shù)據(jù)計(jì)算自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。因此對(duì)地形測(cè)量的產(chǎn)生了深刻的影響，在地形測(cè)量以及其他測(cè)繪上被廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　2.2

20、 布設(shè)GPS控制網(wǎng)的工作步驟</p><p>　　布設(shè)GPS控制網(wǎng)主要分為測(cè)量前期、測(cè)量中期和測(cè)量后期三個(gè)階段。 </p><p>　?。?）測(cè)量前期的工作 </p><p>　　對(duì)于一項(xiàng)GPS測(cè)量工程項(xiàng)目，一般有如下一些要求： </p><p>　　用途和精度等級(jí)：控制網(wǎng)將用于何種目的，其精度要求是多少，要求達(dá)到何種等級(jí)[8]。 </

21、p><p>　　提交的成果：需要上交的成果，所上交的坐標(biāo)成果和高程成果是何坐標(biāo)系以及是何高程系統(tǒng)，提交最后的成果外，要不要提交原始數(shù)據(jù)或者中間數(shù)據(jù)。 </p><p>　　時(shí)間的要求 ：對(duì)于最終成果的時(shí)間要求，在什么時(shí)間內(nèi)提交最后的成果。 </p><p>　　投資經(jīng)費(fèi)：對(duì)工程的經(jīng)費(fèi)投入數(shù)量。 </p><p>　　測(cè)量資料的收集與整理 ：工作進(jìn)

22、行前，要對(duì)現(xiàn)有測(cè)量資料進(jìn)行收集與整理。收集整理的資料包括測(cè)區(qū)及附近地區(qū)中可以利用的測(cè)區(qū)的地形圖以及已知點(diǎn)的相關(guān)資料的點(diǎn)標(biāo)記、坐標(biāo)等。 </p><p>　　測(cè)量前儀器的檢查：對(duì)于將要用于測(cè)量的各種儀器相關(guān)設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)，以保證它們能夠正常工作。 （2）測(cè)量實(shí)施 </p><p>　　實(shí)地勘測(cè)測(cè)區(qū)情況 ：負(fù)責(zé)外業(yè)測(cè)量作業(yè)的隊(duì)伍到達(dá)測(cè)區(qū)后，要對(duì)測(cè)區(qū)的情況進(jìn)行實(shí)地勘查了解[8]。主要需要了解的內(nèi)

23、容包括測(cè)區(qū)內(nèi)點(diǎn)的情況、交通狀況、民風(fēng)民俗、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r等。這些對(duì)于今后測(cè)量工作的開(kāi)展是非常重要的。 </p><p>　　測(cè)區(qū)衛(wèi)星分布預(yù)報(bào)：根據(jù)測(cè)量范圍內(nèi)的地理概況，對(duì)衛(wèi)星分布狀況進(jìn)行預(yù)報(bào)，這樣能夠選擇合適的觀測(cè)時(shí)間。所需預(yù)報(bào)的衛(wèi)星狀況有衛(wèi)星的可見(jiàn)性、可供觀測(cè)的衛(wèi)星星座、隨時(shí)間變化的PDOP值、隨時(shí)間變化的RDOP值等。</p><p>　　制定測(cè)量的方案：根據(jù)測(cè)區(qū)的狀況以及進(jìn)展的情況和測(cè)

24、區(qū)的特點(diǎn)，制定出具體的測(cè)量方案，并下達(dá)到每一個(gè)測(cè)量小組。</p><p>　　外業(yè)觀測(cè) ：各GPS觀測(cè)小組在得到作業(yè)指揮員所下達(dá)的作業(yè)指令后，應(yīng)嚴(yán)格按照作業(yè)指令的要求進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)[9]。在進(jìn)行測(cè)量工作時(shí)，測(cè)量人員要按照工作規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和指令操作，另外還要根據(jù)一些特殊狀況，靈活地采取應(yīng)對(duì)措施。</p><p>　　數(shù)據(jù)輸入和儲(chǔ)存：在測(cè)量工作結(jié)束后，及時(shí)傳輸數(shù)據(jù)成果并備份，要確保輸入的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)

25、傳輸與轉(zhuǎn)儲(chǔ)應(yīng)根據(jù)條件，及時(shí)進(jìn)行。 </p><p>　　基線處理：在外業(yè)測(cè)量工作結(jié)束后及時(shí)處理外業(yè)數(shù)據(jù)，算出基線向量。</p><p><b>　?。?）測(cè)后工作 </b></p><p>　　測(cè)量結(jié)果的分析：檢驗(yàn)在外業(yè)測(cè)量工作介紹后得到的基線向量質(zhì)量，并且對(duì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的基線向量網(wǎng)進(jìn)行平差解算，得到成果網(wǎng)中各個(gè)點(diǎn)位的坐標(biāo)。 </p>

26、<p>　　2.3 GPS測(cè)量的布網(wǎng)特點(diǎn)</p><p>　　相對(duì)定位方法進(jìn)行的GPS測(cè)量，就是若干臺(tái)接收機(jī)同一時(shí)刻在相同的時(shí)間段內(nèi)連續(xù)跟蹤觀測(cè)相同的衛(wèi)星組。平時(shí)我們說(shuō)的時(shí)段，就是若干臺(tái)機(jī)子同時(shí)測(cè)量的時(shí)間長(zhǎng)度；這些儀器相同時(shí)間測(cè)量時(shí)所構(gòu)成的形狀叫做同步圖形。由不同時(shí)段的基線聯(lián)合推算某一基線，將推算結(jié)果與直接解算結(jié)果比較便得異步圖形坐標(biāo)閉合差條件稱(chēng)為異步圖形。GPS測(cè)量相對(duì)其它測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)有，各點(diǎn)之間無(wú)通

27、視要求，也不強(qiáng)求站間距離，其靈活自由布網(wǎng)設(shè)計(jì)的這一特點(diǎn)，使得GPS在布網(wǎng)設(shè)計(jì)方面發(fā)揮了強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下這些方面：</p><p>　?。?）通過(guò)同步圖形之間相互接觸可以令其構(gòu)成的網(wǎng)具備擴(kuò)大和延伸，但是當(dāng)使用差異的接觸，構(gòu)網(wǎng)模型導(dǎo)致的形式產(chǎn)生差異。</p><p>　　（2）測(cè)量區(qū)域網(wǎng)中的每個(gè)等級(jí)分也算是一個(gè)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)，連接方法僅僅觀察時(shí)間的長(zhǎng)短，不同層次的點(diǎn)之間的點(diǎn)根據(jù)不同的要求各

28、不相同。</p><p>　?。?）GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)該包括盡可能多的閉合條件，確保高精度和高可靠性。</p><p>　?。?）立即完成同步模式的觀察基線解算后，如果沒(méi)有理想的求解結(jié)果，你可以隨時(shí)改變網(wǎng)方案，但不一定堅(jiān)持到固定網(wǎng)的形狀，它可以在人，財(cái)節(jié)約方面有所不同。</p><p><b>　　3. 南日島測(cè)量</b></p>

29、;<p><b>　　3.1 南日島概況</b></p><p>　　測(cè)區(qū)位于南日島木蘭溪南岸至秀嶼區(qū)，涵蓋新度鎮(zhèn)、黃石鎮(zhèn)、笏石鎮(zhèn)、靈川、東海等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，面積約為40平方公里。地理形態(tài)起伏較大，居民地比較密集。山地整體面積偏大，山上草叢和樹(shù)林較多，通視比較困難。為了測(cè)量工程的實(shí)施，利用靜態(tài)GPS建立首級(jí)控制網(wǎng),并運(yùn)用全站儀和GPS-RTK的測(cè)量方法。</p><

30、p>　　圖 3-1南日島影像圖</p><p>　　圖3-2 南日島套合影像圖</p><p>　　圖3-3控制網(wǎng)設(shè)計(jì)圖</p><p>　　3.2 外業(yè)施測(cè)方法</p><p>　　3.2.1全站儀測(cè)量</p><p>　?。?）收集在地形、地物的野外數(shù)字集合的元素的每個(gè)單位指定區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，所有的點(diǎn)都需要現(xiàn)

31、場(chǎng)的坐標(biāo)和高程的測(cè)量。</p><p>　?。?）將三腳架放置在已知點(diǎn)上，安置全站儀，對(duì)中，使儀器中心與已知點(diǎn)在同一鉛垂線上。</p><p>　?。?）對(duì)全站儀的進(jìn)行整平并且精確對(duì)中，然后瞄準(zhǔn)測(cè)量物進(jìn)行讀數(shù)，采集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集方法用有碼操作。最大測(cè)量距離應(yīng)小于160m，無(wú)棱鏡測(cè)距離最大視距不得大于60m。</p><p>　　（4）測(cè)量點(diǎn)棱鏡的放置地方，應(yīng)確保與圖

32、式符號(hào)中的定位線或點(diǎn)一致。當(dāng)棱鏡不好放置在點(diǎn)位（凹角）地狀態(tài)時(shí)，觀測(cè)長(zhǎng)度開(kāi)始于棱鏡后面，因此，在X上要求必須測(cè)量準(zhǔn)確，并且要在手簿上記錄測(cè)量長(zhǎng)度改正數(shù)，標(biāo)記在草圖上，使其在圖形編輯時(shí)能夠更改。為保證精度應(yīng)采用特制小棱鏡或無(wú)棱鏡儀器進(jìn)行。</p><p>　　3.2.2 GPS-RTK測(cè)量</p><p>　　（1）安置天線：三腳架安置在所需要的標(biāo)志的上方，天線放在三腳架上并對(duì)中整平。<

33、;/p><p>　?。?）開(kāi)機(jī)觀測(cè)：天線安置完成后，在離天線適當(dāng)位置的地面上安放GPS接受機(jī)，接通接收機(jī)與電源、天線、控制器的連接電纜，并經(jīng)過(guò)預(yù)熱和靜置，即可啟動(dòng)接收機(jī)進(jìn)行觀測(cè)[10]。</p><p>　?。?）觀測(cè)記錄：在外業(yè)觀測(cè)工作中，所有信息資料均須妥善記錄。記錄形式有兩種：一種是測(cè)量手簿，另一種是觀測(cè)記錄[11]。</p><p>　　3.2.3 靜態(tài)GPS測(cè)

34、量</p><p>　?。?）準(zhǔn)備工作：利用國(guó)家三角點(diǎn)作為已知點(diǎn)時(shí)，應(yīng)將儀器架設(shè)在覘標(biāo)的基板臺(tái)部位（如標(biāo)籠圓筒及其支架）或全部拆除，可用全站儀提前將標(biāo)石中心投影到基板臺(tái)上。 </p><p>　?。?）外業(yè)觀測(cè)前應(yīng)利用隨機(jī)軟件進(jìn)行當(dāng)日的衛(wèi)星可見(jiàn)性預(yù)報(bào)，繪制GPS測(cè)量工作圖，制定同步觀測(cè)計(jì)劃表，便于統(tǒng)一指揮，協(xié)調(diào)作業(yè)。 </p><p>　?。?）作業(yè)時(shí)應(yīng)盡量保證各站

35、同時(shí)開(kāi)機(jī)、同時(shí)關(guān)機(jī)。 </p><p>　?。?）觀測(cè)時(shí)間，應(yīng)根據(jù)基線長(zhǎng)短和點(diǎn)位環(huán)境情況來(lái)確定。如利用快速解算功能，邊長(zhǎng)大于5km觀測(cè)時(shí)間至少有45min，小于5km時(shí)觀測(cè)可適當(dāng)減少時(shí)間，大約20-30分鐘，依據(jù)觀測(cè)當(dāng)日的衛(wèi)星狀況，將基線最長(zhǎng)邊放在衛(wèi)星狀況最好的時(shí)間段觀測(cè)，點(diǎn)位環(huán)境欠佳時(shí)，可以增加一定的觀測(cè)時(shí)間。 </p><p>　?。?）連接方式：采用邊連接或混合式連接為宜。 <

36、/p><p>　?。?）觀測(cè)與結(jié)果記錄。觀測(cè)前要做好接收機(jī)天線對(duì)中、整平和量高等工作，尤其注意腳架應(yīng)放置穩(wěn)妥，然后再進(jìn)行填寫(xiě)記錄手簿工作，畫(huà)出點(diǎn)位略圖。</p><p>　　（7）觀測(cè)時(shí)應(yīng)防止人員或其它物體觸動(dòng)天線或遮擋信號(hào)。 </p><p>　?。?）接收機(jī)開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)后，應(yīng)隨時(shí)注意衛(wèi)星信號(hào)、電源、自動(dòng)記錄顯示有無(wú)異常，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知其它測(cè)站作出相應(yīng)的處理

37、或調(diào)整觀測(cè)計(jì)劃。 </p><p>　　3.3 GPS首級(jí)控制</p><p>　　主要使用GPS來(lái)布置測(cè)量范圍，依據(jù)邊長(zhǎng)進(jìn)行E級(jí)控制并布設(shè)控制點(diǎn)，GPS控制測(cè)量的等級(jí)劃分為A、B、C、D、E四個(gè)等級(jí)，在這四個(gè)等級(jí)中，C、D、E三個(gè)級(jí)別可以使用單一平率測(cè)量，使用其他的等級(jí)要求雙頻GPS接收機(jī)進(jìn)。</p><p>　　表 3-1 GPS等級(jí)網(wǎng)</p>

38、<p>　　表 3-2 GPS各個(gè)等級(jí)中對(duì)邊長(zhǎng)的要求</p><p>　　根據(jù)規(guī)范要求布設(shè)好首級(jí)控制。 </p><p>　　3.4 測(cè)量數(shù)據(jù)處理</p><p>　　數(shù)據(jù)處理的基本流程如下：</p><p>　　圖 3- 4數(shù)據(jù)處理流程</p><p>　　GPS網(wǎng)平差包括GPS基線向

39、量網(wǎng)平差、地面網(wǎng)聯(lián)合平差等內(nèi)容。整個(gè)成果處理過(guò)程可以建立成果庫(kù)管理系統(tǒng)[12]。經(jīng)基線質(zhì)量檢核和平差后，得到GPS控制點(diǎn)的二維坐標(biāo)，其各項(xiàng)精度指標(biāo)符合技術(shù)設(shè)計(jì)要求。[13]</p><p>　　表 3-3 部分成果表</p><p>　　4. 南日島中GPS-RTK測(cè)量精度分析</p><p>　　4.1 GPS-RTK與靜態(tài)GPS測(cè)量精度比較</p>

40、<p>　　4.1.1目的及內(nèi)容</p><p>　　為了確定GPS-RTK測(cè)量的精度 ,本文通過(guò)對(duì)南日島E 級(jí) GPS控制網(wǎng)GPS-RTK測(cè)量和靜態(tài) GPS測(cè)量的成果進(jìn)行比較。</p><p>　　本次實(shí)習(xí)使用南方天王星9800RTK(1基準(zhǔn)站+4流動(dòng)站),儀器標(biāo)稱(chēng)精度為20+2×10-6×D(mm). 接收機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài) GPS(RTK) 測(cè)量的實(shí)驗(yàn)。選擇

41、3組 ,每一組的7個(gè)點(diǎn)求解轉(zhuǎn)換參數(shù) ,對(duì) 3 組轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行比較，證明其精度滿(mǎn)足要求 ,選用其中1組,作為測(cè)量的轉(zhuǎn)換參數(shù)。設(shè)置一個(gè)基站在測(cè)量中心區(qū)域 ,地勢(shì)較高 ,四周無(wú)障礙物,和 E 級(jí) GPS點(diǎn)聯(lián)測(cè)。觀測(cè)了27個(gè)重復(fù)點(diǎn)。為了減少人為錯(cuò)誤和偶然誤差的影響 , 對(duì)每一個(gè)點(diǎn)觀測(cè)5s并且進(jìn)行5 次觀測(cè) ,對(duì)觀測(cè)結(jié)果取平均值并作為觀測(cè)成果和靜態(tài)GPS觀測(cè)值進(jìn)行比較。</p><p>　　表4-1 動(dòng)態(tài) GPS(RTK

42、)和靜態(tài) GPS坐標(biāo)差及動(dòng)態(tài) GPS(RTK)高程與水準(zhǔn)高程</p><p><b>　　4.1.2 結(jié)論</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)以上觀測(cè)結(jié)果的相互對(duì)比 ,點(diǎn)位誤差的最大值是 6.10 厘米,最小值是 2.04 厘米,中誤差是1.86 厘米;高程誤差最大為8.8 厘米,最小為0.2 厘米,中誤差為3.30厘米，由此可知 , GPS-RTK測(cè)量具有精度高的特

43、點(diǎn)。</p><p>　　4.2 GPS—RTK測(cè)量精度與全站儀測(cè)量精度比較分析</p><p><b>　　4.2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?lt;/b></p><p>　　GPS-RTK沒(méi)有同步環(huán)、異步環(huán)及附合線路等約束條件，它是以基準(zhǔn)站為中心呈放射狀,以支點(diǎn)形式分布的散點(diǎn),從而無(wú)法直接衡量其觀測(cè)精度[14]。接收機(jī)儀器上測(cè)量出的數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)有一定的差距,

44、為了分析GPS-RTK測(cè)量的精度,通過(guò)對(duì)南日島中GPS-RTK測(cè)量和全站儀測(cè)量分析，設(shè)置以多路徑效應(yīng)為主,通過(guò)實(shí)地測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)比和研究,通過(guò)進(jìn)一步的研究,發(fā)現(xiàn)GPS-RTK測(cè)量成果與真實(shí)成果關(guān)系。</p><p>　　4.2.2 試驗(yàn)方法及設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?）接收機(jī)情況</b></p><p>　　本次測(cè)量的數(shù)據(jù)使用中海達(dá)

45、接收機(jī)(RTK6000)。</p><p><b>　　（2）試驗(yàn)條件</b></p><p>　　當(dāng)觀測(cè)條件適宜時(shí),GPS-RTK和全站儀觀測(cè)觀測(cè)數(shù)據(jù)相差不大,其觀測(cè)的成果和RTK接收機(jī)上面顯示的成果很是接近,這在后面我們將從表格中反映出來(lái),因此這樣不能反映問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，于是就在南日島測(cè)量中特意安排做GPS-RTK觀測(cè)點(diǎn),第一條件是在南日中學(xué)池塘周?chē)? m的間隔布置

46、八個(gè)點(diǎn),第二條件是在高壓線的周?chē)剂?0 m,20 m, 40 m, 60 m,60 m,80 m, 100 m一些點(diǎn),第三條件是在高樓旁邊布了與高樓成10度,20度,25度,30度,40度,50度等一些點(diǎn)。</p><p>　?。?）試驗(yàn)方法和構(gòu)想</p><p>　　1)先布置7個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn),用靜態(tài)相對(duì)定位模式把幾個(gè)點(diǎn)的B,L,H測(cè)量出來(lái),而且這些點(diǎn)的可靠性與精度都較高。</p>

47、;<p>　　2)以其中一個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)(0,0)作為起算坐標(biāo),然后把布置的點(diǎn)坐標(biāo)用全站儀測(cè)量出來(lái),形成一個(gè)獨(dú)立的坐標(biāo)系統(tǒng)。</p><p>　　3)然后將5,6號(hào)點(diǎn)轉(zhuǎn)換,進(jìn)行GPS-RTK測(cè)量,所觀測(cè)的點(diǎn)坐標(biāo)都是獨(dú)立的坐標(biāo)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)方法采用中海達(dá)儀器1+1配置。</p><p>　　4.2.3 數(shù)據(jù)整理和分析</p><p>　?。?）湖面對(duì)RTK數(shù)據(jù)影

48、響關(guān)系</p><p>　　通過(guò)對(duì)湖面影響的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),點(diǎn)位最大的誤差MP=0.0453 m,最小的MP=-0.0030 m。通過(guò)下圖得出，零米至十米范圍,二者測(cè)量數(shù)據(jù)差異不大,然而十五米的地方差異比較大,二者相差約8倍,可是他們的誤差均不大于3毫米，可以得出成果可靠。</p><p>　　圖 4-1 誤差大小與湖面距離的關(guān)系</p><p>　?。?）高樓對(duì)RTK數(shù)

49、據(jù)的影響關(guān)系</p><p>　　從4-2中得出,與高樓的距離越大,誤差在逐漸減小,且在40度的左右,GPS-RTK的誤差結(jié)果與真實(shí)的誤差相差不大,基本的都在一倍的關(guān)系上,且數(shù)值都小于0.05m,滿(mǎn)足在三倍關(guān)系內(nèi);在50度的時(shí)候離高樓過(guò)近,誤差為5.06 cm,沒(méi)有達(dá)到分米級(jí)，說(shuō)明RTK的精度不可靠,因此確實(shí)有必要來(lái)分析RTK的精度顯示大小。</p><p>　　圖 4-2誤差大小與高程建

50、筑的關(guān)系</p><p>　?。?)與高壓電線有關(guān)的誤差關(guān)系</p><p>　　從4-3中可得出,與高壓線距離近的誤差大而且RTK測(cè)量精度低,且與高壓線距離越來(lái)越遠(yuǎn)誤差呈現(xiàn)越小的趨勢(shì),但是有些點(diǎn)出現(xiàn)以外,需要進(jìn)一步分析; 10 m處RTK顯示的精度為0.0348m,但是實(shí)際誤差為0.1255m, RTK結(jié)果不可靠,在150 m的地方,RTK精度達(dá)到9.35cm。經(jīng)過(guò)測(cè)量，距離在200m以

51、上則精度較高。</p><p>　　圖 4-3 誤差大小與高壓線的關(guān)系</p><p>　　4.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論</p><p>　　通過(guò)對(duì)南日島實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)的分析,經(jīng)過(guò)圖表分析,得到結(jié)論:</p><p>　　(1)在離湖面不遠(yuǎn)的地方進(jìn)行RTK測(cè)量時(shí),要盡量控制在15 m的范圍,這樣GPS-RTK測(cè)量的誤差較小，精度較高。</p&g

52、t;<p>　　(2)在高樓附近測(cè)量時(shí)，與高樓成不同角度時(shí)，精度不一樣。經(jīng)驗(yàn)證，在40°范圍內(nèi)GPS-RTK的測(cè)量成果可靠性較大。</p><p>　　(3)在GPS測(cè)量時(shí)要遠(yuǎn)離高壓線，如果不能遠(yuǎn)離，盡量在200m以外的范圍內(nèi)測(cè)量，這樣測(cè)量精度具有一定的適用性。</p><p>　　(4)在觀測(cè)條件適宜時(shí)，GPS-RTK的測(cè)量精度較高，在5cm以下，測(cè)量具有一定的精

53、度。</p><p><b>　　5. 結(jié)論</b></p><p>　　通過(guò)在南日島測(cè)量中GPS-RTK的應(yīng)用，了解到GPS-RTK關(guān)鍵技術(shù)是采取了快速算法，能夠快速準(zhǔn)確地求解出整周模糊度，并且在通視不好的環(huán)境下，對(duì)數(shù)據(jù)的采集較高，并且具有精度高，輕便靈活，節(jié)省勞力等特點(diǎn)，使得GPS-RTK在地形測(cè)量中發(fā)展越來(lái)越快，而且保證了地形測(cè)量一定的質(zhì)量成果，而且還具有明顯的

54、經(jīng)濟(jì)效益。GPS-RTK在地形測(cè)量的重要性越來(lái)越大。</p><p>　　經(jīng)過(guò)對(duì)GPS-RTK的測(cè)量成果和靜態(tài)GPS測(cè)量成果的比較分析，驗(yàn)證了GPS-RTK在地形測(cè)量中具有高精度的特點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)GPS-RTK的精度分析，了解了一些誤差的產(chǎn)生，并選擇四周障礙物較少，盡量遠(yuǎn)離湖泊、高壓線以及高樓，減少測(cè)量誤差，或者采用有削弱多路徑誤差的各種技術(shù)的天線等方法減少誤差，提高測(cè)量成果的可靠性和精度。</p>

55、<p><b>　　致謝</b></p><p>　　通過(guò)本次論文的撰寫(xiě)，我取得了很大的成效，也有了不少的收獲，對(duì)GPS的原理與應(yīng)用有了更深刻的了解，并加深了對(duì)RTK的理解，應(yīng)用了所學(xué)的理論知識(shí)。但由于對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)只是一個(gè)初步的理解，沒(méi)有透徹的理解，在對(duì)GPS-RTK測(cè)量誤差的分析上還不夠全面，對(duì)其精度的控制的問(wèn)題分析的還不是太全面，因此以后還要加強(qiáng)這方面的學(xué)習(xí)。</p>

56、<p>　　在大學(xué)四年中，非常感謝老師們對(duì)我的細(xì)心知道，讓我在這四年中才不會(huì)荒廢學(xué)業(yè)，能夠?qū)W有所得，圓滿(mǎn)的完成學(xué)業(yè)。最后，我要特別感謝我的導(dǎo)師高鵬老師對(duì)我的指導(dǎo)，在我論文撰寫(xiě)過(guò)程中，對(duì)我的積極鼓勵(lì)和十分耐心、細(xì)致的指導(dǎo)，給我許多非常有益的幫助。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張俊，范鵬. GPSRTK技術(shù)應(yīng)

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63、eering</p><p>　　2010092547 Chen Ya The instructor: Gao Peng</p><p>　　【ABSTRACT】Global Positioning System is a sophisticated satellite navigation and positioning system established with

64、 the rapid development of modern science and technology with the ground for a global coverage.With the development of GPS technology, GPS-RTK has been widely used in various sectors of the national economy industry, espe

65、cially in topographic survey.This paper briefly introduces the principle of GPS-RTK measurement using GPS network layout, steps and network characteristics,Through t</p><p>　　【Key Words】 GPS; GPS(RTK); Surve