【正文】 武漢大學畢業(yè)論文 i 武漢大學成人高等教育畢業(yè)論文（設計） GPS RTK 技術 在地籍 測量 中的應用 研究 學 院： 武漢測繪學院 專 業(yè)： 工 程 測 量 學 號： 202053103362 姓 名： 李民勝 指導教師： 魏二虎 2020 年 3 月 15 日 武漢大學畢業(yè)論文 ii 摘 要 介紹了 GPSRTK 的原理、測量方法、技術特點和系統(tǒng)的組成，以及地籍測量的相關知識和 GPSRTK 在地籍控制網中的布網原則和形式，研究了GPSRTK 在地籍測量中基準站的點位選擇、儀器部件的連接、設置和工作時的要求以及流動站的設置和初始化，講述了 GPSRTK 技術在地籍控制、碎步測量和建設用地勘測定界中的應用，分析了 GPSRTK 技術在地籍測量中測量誤差的來源，并對觀測結果的精度給予分析，得出的系 統(tǒng)解決方案。通過內 外 業(yè) 相 聯(lián) 系 ，建 立 起 基 于 控 制 網 的 布 設 與 外 業(yè) 數(shù) 據 采 集 相 結 合 的 方式 。 關鍵詞： GPS， RTK，地籍測量，精度，應用 武漢大學畢業(yè)論文 iii 目 錄 1 前言 ..................................... 6 2 GPSRTK 定 位原 理 ........................... 6 GPSRTK 定位 原 理及 測 量方 法 ................ 6 GPSRTK 定 位 原理 ..................... 7 GPSRTK 測 量 方法 及 其特 點 ............. 8 GPSRTK 系 統(tǒng) 的組 成 ................... 9 3 地 籍 控制 測 量 ............................ 11 地 籍控 制 網的 布 網原 則 ................. 11 地籍 控 制網 的 基本 要 求 .............. 11 首級 控 制網 的 布設 .................. 12 加密 控 制網 的 布設 .................. 12 地籍 圖 根控 制 網的 布 設 .............. 12 地 籍控 制 網的 形 式及 其 選擇 .............. 13 4 GPSRTK 地 籍測 量 .......................... 13 基 準站 觀 測點 位 的選 擇 和設 置 ............ 13 點位 的 選擇 ........................ 13 基準 站 的設 置 ...................... 13 基準 站 運行 時 的要 求 ................ 14 流 動站 的 設置 和 初始 化 ................. 14 流動 站 的設 置 ...................... 14 RTK 流 動 站的 初 始化 ................. 14 RTK 在地 籍 測量 中 的相 關 測量 ............ 15 地籍 控 制測 量 的應 用 ................ 15 地籍 碎 步測 量 的應 用 ................ 15 土地 勘 測定 界 （放 樣 ）中 的 應 用 ...... 15 5GPSRTK 在 地籍 測 量中 的 測量 誤 差 來源 及 精度 分 析 16 測 量誤 差 來源 ......................... 16 同測 站 有關 的 誤差 .................. 16 同距 離 有關 的 誤差 .................. 16 精 度的 分 析 ........................... 16 6 結論 .................................... 16 參考文獻 .......................................................... 17 致謝 ................................................................. 18 武漢大學畢業(yè)論文 4 前 言 測繪是了解自然、改造自然并獲取圖 文資料及相關信息的重要 手 段 ，為 國 民 經 濟 基 礎 建 設 提 供 重 要 的 依 據 。隨 著 國 民 經 濟 的不 斷 發(fā) 展 ，一 方 面 ，對 測 繪 產 品 提 供 的 圖 像 資 料 、文 字 資 料 無 論從精度或信息量的上要求也越來越高；另一方面，從測繪使用儀器 設 備 ，計 算 工 具 ，數(shù) 據 處 理 軟 件 ，也 不 斷 地 在 更 新 ，科 技 含 量較高的儀器設備都越來越多地應用到了測繪領域。測繪作為邊緣學 科 ，傳 統(tǒng) 的 作 業(yè) 方 法 、數(shù) 據 處 理 、內 業(yè) 成 圖 等 多 個 環(huán) 節(jié) 都 發(fā) 生了 巨 大 的 變 革 ，甚 至 有 些 作 業(yè) 方 法 正 在 被 逐 步 地 淘 汰 。呈 現(xiàn) 出 測量 儀 器 精 度 高 ，觀 測 成 果 質 量 越 好 ，數(shù) 據 處 理 機 械 化 ，操 作 方 面人 性 化 ，內 外 業(yè) 的 連 接 越 來 越 緊 密 ，精 密 儀 器 的 不 斷出現(xiàn)產生了新的作業(yè)方法。 地籍測量傳統(tǒng)測量方法是先采用全站儀做導線控制，在導線控制點的基礎上進行宗地界址點的碎部測量。導線測量精度經常受到起算控制點的精度、測站之間通視差的影響，而且需要大量的人力、物力和時間。 GPSRTK（ Real Time Kinematic，實時動態(tài)）技術的出現(xiàn)以及 GPS（ Global Positioning System，全球定位系統(tǒng) ）接 收 機 空 間 定 位 精 度 的 不 斷 提 高 ， GPSRTK 技術廣泛地 在 控 制 測 量 、地 形 測 量 、地 籍 測 量 、房 產 測 量 等 等 GPSRTK 在空間定位定位精度高、觀測時間短、測 站 間 無 需 通 視 、操 作 簡 便以及全天候作業(yè)等優(yōu)點。 [1] RTK 技術與傳統(tǒng)地籍測量方法相比，具有明顯的優(yōu)勢。 GPS觀測不受天氣、時間、通視的影響。 GPS 測量的點位之間不存在誤 差 累 積 ，避 免 了 傳 統(tǒng) 地 籍 測 量 中 由 于 邊 長 過 長 等 原 因 帶 來 的 誤差 累 積 ，提 高 了 精 度 。由 于 RTK 技術能夠實時處理所觀測的數(shù)據，并能現(xiàn)場檢測出不合格的成果，提高了工作的效率。 武漢大學畢業(yè)論文 5 1 GPSRTK 定 位 原 理 和 地 籍 測 量 GPSRTK 定位原理及測量方法 GPSRTK 定位原理 20 世紀 90 年代以來， GPS 全球定位系統(tǒng)在應用領域的研究取得 了 迅 速 進 展 。測 繪 行 業(yè) 首 先將 GPS 應用于大地測量，并進一步將該項技術推廣到工程測量中，形成許多成熟的方法，如靜態(tài)測量 、快 速 靜 態(tài) 測 量 、準 動 態(tài) 測 量 以 及 動 態(tài) 測 量 等 。靜 態(tài) 測 量 是 用兩臺或兩臺以上 GPS 接收機同步觀測，對觀測數(shù)據進行處理，可得到兩測站間精密的 WGS84 基線向量，再經過平差、坐標傳遞、坐標轉換等工作，最終得到測點的坐標，其精度可達到厘米級，甚 至 是 毫 米 級 ，但 觀 測 時 間 長 ，需 要 在 現(xiàn) 場 記 錄 觀 測 數(shù) 據 ，然 后進 行 內 業(yè) 處 理 ，才 能 得 到 測 點 的 坐 標 ，野 外 測 量 的 精 度 能 否 達 到規(guī) 定 的 要 求 ，只 有 在 數(shù) 據 處 理 完 成 后 才 能 確 定 ，故 靜 態(tài) 定 位 技 術在實時定位方面存在困難， 不能直接應用于施工放樣。目前，動態(tài)測量實時定位的 GPS 載波相位差分技術，簡稱 RKT 定位技術，已在施工放樣的實踐中成功應用。該技術保留了 GPS 測量的高精度，同時又具有實時性。 [2] RTK 定位技術是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術，他能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位的結果，并能達到厘米級精度。他是利用 2 臺以上的 GPS 接收機同時接受衛(wèi)星信 號 ，其 中 的 一 臺 安 置 在 已 知 坐 標 點 上 作 為 基 準 站 。另 一 臺 是 用來測定未知點的坐標（稱為流動站），基準站根據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)給流動站 ，流 動站根據這一改正數(shù)來改正其定位結果，從而大大提高定位精度。在 RTK 作 業(yè) 模 式 下 ，基 準 站 通 過 數(shù) 據 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)據鏈接收來自基準站的數(shù) 據 ，還 要 采 集 GPS 觀 測 數(shù) 據 ，并 在 系 統(tǒng) 內 組 成 差 分 觀 測 值 進 行實時處理。流動站可以處于靜止狀態(tài)，也可處于運動狀態(tài)。 RTK技術的關鍵在于數(shù)據處理技術和數(shù)據傳輸技術。 [3] RTK 技術采用差分 GPS 三類（位置差分、偽距差分和相位差分）中 的 相 位 差 分 。這 三 類 差 分 方 式 都 是 由 基 準 站 發(fā) 送 改 正 數(shù) ，由 流動站接收并對其觀測的結果進行改正，以獲得精確定位結果， 所不同的是發(fā)送改正數(shù)的具體內容不一樣，其差分定位的精度也不同 。前 兩 類 定 位 誤 差 的 相 關 性 會 隨 基 準 站 和 流 動 站 的 空 間 距 離 的增加其定位精度迅速降低，故采用相位差分技術進行差分。 RTK技術是 GPS 應用的重大歷程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形地籍測量及各種控制測量帶來了新的曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率，因此它一出現(xiàn)就受到了青眛。 [4] 城鎮(zhèn)地籍測量是在 1954 年北京坐標系或是本地坐標系上進行。因 此 ，要 快 速 完 成 測 量 工 作 ，就 必 須 實 時 進 行 坐 標 轉 換 。坐 標 轉換可采用至少三個以上同時擁有 WGS84 地心坐標系和 1954 年北武漢大學畢業(yè)論文 6 京坐標系或本 地坐標的已知點，按 Burasa 模型解求七個轉換參數(shù)。 RTK 的關鍵技術主要是初始整周模糊度的快速解算，數(shù)據鏈的優(yōu)質完成 —— 實現(xiàn)高波特率數(shù)據傳輸?shù)母呖煽啃院蛷姼蓴_性。其工作原理如圖 11： GPSRTK 測量方法及其特點 ⑴ GPSRTK 測量方法 RTK測量技術又稱載波相位差分技術，是 GPS測量技術與數(shù)據傳輸 技 術 的 結 合 ，以 WGS84坐標為基礎的全球通用的一種動態(tài)測量技術。 根據基準站的架設方法， GPSRTK技術的測量方法可分為兩種： 1)“無投影（無轉換 ）” 法 。 該 種 方 法 是 直 接 用 接 收 機 在 基 準 站和流動站接收 WGS84坐 標 ， 其 后 利 用 觀 測 的 已 知 點 的 WGS84坐標和相應的地方坐標，根據一定的數(shù)學模型進行轉換。這種方法基準站不一定要安置在已知點上，但根據不同的轉換方法，需要一定數(shù)量的已知點。 基準站觀測數(shù)據 基準站接收機 無線通訊設備 無線通訊設備 流動站接收機 實時解算兩站間的基線 實時解算流動站的 WGS84 坐標 轉換為當?shù)鼗鶞首鴺? （我國為國家大地坐標系 C80 或是北京坐標系 P54） 圖 21 GPSRTK 工作原理理 圖 基準站觀測信號 基準站坐標 GPS 信 號 基準站觀測數(shù)據基準站接收機 無線通訊設備 流動站接收機實時解算兩站間的基線 流動站觀測信號 轉換為當?shù)鼗鶞首鴺? 武漢大學畢業(yè)論文 7 2)“鍵入參數(shù)”法。把用靜態(tài)觀測求得的 WGS84坐 標 和 地 方 坐 標鍵 入 到 手 簿 中 ，進 行 轉 換 ，也 可 以 置 入 靜 態(tài) 觀 測 平 差 時 求 取 的 轉換 參 數(shù) 。該 方 法 基 準 站 須 架 設 在 已 知 點 上 ，為 了 檢 核 ，需 要 觀 測一定量的已知點。 [6] ⑵ GPSRTK技術特點 優(yōu)點： ① 作業(yè)效率高 在一 般的地形地勢下，高質量的 RTK設站一次即可測完 5km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 的“ 搬站 ”次 數(shù) ，僅 需 一 人 操 作 ，每 個 放 樣 點 只 需 要 停 留 1~2s，就 可 以完成作業(yè)。 ② 定位精度高，沒有誤差積累 只要滿足 RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內 (