【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 相比 , RTK 測(cè)量受通視條件、能見(jiàn)度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制小 , 在傳統(tǒng)測(cè)量看來(lái)難于開(kāi)展作業(yè)的地區(qū) , 只要能滿足 RTK 的基本工作條件 , 它也能進(jìn)行快速高精度定位 , 使測(cè)量工作變得更容易更輕松。 ④ RTK測(cè)量自動(dòng)化、集成化程度高 , 數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。 RTK 可進(jìn)行多種測(cè)量?jī)?nèi)、黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 7 外業(yè)工作。移動(dòng)站利用軟件控制系統(tǒng) , 無(wú)需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè) 繪功能 , 減少了輔助測(cè)量工作和人為誤差 , 保證了作業(yè)精度。 ? 缺點(diǎn)： ①受衛(wèi)星狀況限制。當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)位置對(duì)美國(guó)是最佳時(shí)段 ,但世界上有些國(guó)家在某一確定的時(shí)間段仍然不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋 ,容易產(chǎn)生假值。另外在高山峽谷及密集森林區(qū)域、城市高樓密布區(qū)域 ,衛(wèi)星信號(hào)被遮擋時(shí)間較長(zhǎng) ,使一天中可作業(yè)時(shí)間受限制。產(chǎn)生假值問(wèn)題可采用 RTK 測(cè)量成果的質(zhì)量控制方法來(lái)發(fā)現(xiàn)。同時(shí)注意選擇作業(yè)時(shí)間。 ②電量不足問(wèn)題。 RTK 耗電量較大 ,需要多個(gè)大容量電池、電瓶才能保證連續(xù)作業(yè) ,在電力供應(yīng)缺乏的偏遠(yuǎn)地區(qū)作業(yè)受到限制。 ③初始化能力和所需時(shí)間問(wèn) 題。在山區(qū)、林區(qū)或城鎮(zhèn)密樓區(qū)作業(yè)時(shí) ,GPS 衛(wèi)星信號(hào)被阻擋機(jī)會(huì)較多 ,容易造成失鎖 ,需要經(jīng)常地重新初始化 ,這樣測(cè)量的精度和效率就受到影響。解決這個(gè)問(wèn)題的方法主要是選用初始化能力強(qiáng)、所需時(shí)間短的 RTK 機(jī)型 ,如擁有先進(jìn)技術(shù)的 ASHTECH ZX 雙頻 RTK 測(cè)量系統(tǒng)。 隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步 ,RTK技術(shù)將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用 ,在未來(lái)也將會(huì)有更加先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用到測(cè)量行業(yè)中。 RTK成果精度的因素 一般來(lái)說(shuō) , 影響 RTK 成果精度的因素主要是 GPS 觀測(cè)其有誤差源 , 除此之外 , 還有受基線解算精度、基準(zhǔn)站點(diǎn)位精度、坐 標(biāo)系轉(zhuǎn)換精度的影響 , 但是在 RTK 作業(yè)中 , 基線解算精度可以達(dá)到 10cm+1μmD。 基準(zhǔn)站點(diǎn)位精度平均在 3cm 之內(nèi) 。 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換精度 , 對(duì)于 10km 基線亦在 3cm以內(nèi) , 動(dòng)態(tài)作業(yè)由于測(cè)距偏心 , 天線高誤差等 , 一般也在 3cm 以內(nèi) , 至于正常高擬合與內(nèi)插精度取決于連測(cè)點(diǎn)數(shù)目與分布、擬合模型等 , 一般在 5cm～ 10cm 內(nèi)是能夠做到的。 RTK 技術(shù)是 GPS 定位技術(shù)的一個(gè)新的里程牌 ,它不僅具有 GPS技術(shù)的所有優(yōu)點(diǎn) ,而且可以實(shí)時(shí)獲得觀測(cè)結(jié)果及精度 ,大大提高了作業(yè)效率并開(kāi)拓了 GPS 新的應(yīng)用領(lǐng)域。由于載波相 位測(cè)量 ,差分處理技術(shù)、整周未知數(shù)、快速求解技術(shù)以及移動(dòng)數(shù)據(jù)通信技術(shù)的融合 ,使 RTK在精度、速度、實(shí)時(shí)性上達(dá)到了完滿的結(jié)合 ,并使得 RTK定位技術(shù)大大擴(kuò)展了它的應(yīng)用范圍。 展望 與我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) GPS 是 近年來(lái)開(kāi)發(fā)的最具有開(kāi)創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一，其全球性、全能性、全天候性的導(dǎo)航定位、定時(shí)、測(cè)速優(yōu)勢(shì)必然會(huì)在諸多領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用 [7]。黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 8 在發(fā)達(dá)國(guó)家， GPS 技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于交通運(yùn)輸和道路工程之中。 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) ﹝ BeiDou（ COMPASS） Navigation Satellite System﹞是中國(guó)正在實(shí)施的自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是：建成獨(dú)立自主、開(kāi)放兼容、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠的覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，促進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈形成，形成完善的國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)支撐、推廣和保障體系，推動(dòng)衛(wèi)星導(dǎo)航在國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)各行業(yè)的廣泛應(yīng)用。 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，空間段包括 5 顆靜止軌道衛(wèi)星和 30 顆非靜止軌道衛(wèi)星，地面段包括主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站等若 干個(gè)地面站，用戶段包括北斗用戶終端以及與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端。 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是重要的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施。中國(guó)高度重視衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，一直在努力探索和發(fā)展擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。 2020 年，首先建成北斗導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，使我國(guó)成為繼美、俄之后的世界上第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于測(cè)繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運(yùn)輸、森林防火、減災(zāi)救災(zāi)和公共安全等諸多領(lǐng)域，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。特別是在 2020 年北京奧運(yùn)會(huì)、汶川抗震救災(zāi)中發(fā)揮了重要作用。為更好地服務(wù)于國(guó)家建設(shè)與發(fā)展，滿足全 球應(yīng)用需求，我國(guó)啟動(dòng)實(shí)施了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)。 我們相信我國(guó)北斗系統(tǒng)也會(huì) 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在高等級(jí)公路的快速修建和其在道路工程中的應(yīng)用也會(huì)更加廣泛和深入，并發(fā)揮更大的作用。 黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 9 第 2章 GPSRTK測(cè)量相關(guān)概念 RTK測(cè)量技術(shù)是經(jīng)載波相位測(cè)量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的以載波相位測(cè)量為依據(jù)的實(shí)時(shí)差分 GPS測(cè)量技術(shù)。 GPS測(cè)量模式可分為靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量 ， 而靜態(tài)測(cè)量又分為常 規(guī)靜態(tài)測(cè)量模式和快速測(cè)量模式 。 動(dòng)態(tài)測(cè)量模式分為準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量模式和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量模式，而實(shí) 時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量模式又分為 DGPS和 RTK方式。 RTK技術(shù)與其他測(cè)量模式相比，具有 定位精度高、測(cè)量自動(dòng)化、集成化程度高、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、使用方便的等特點(diǎn)。 RTK系統(tǒng)主要由基準(zhǔn)站接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈及移動(dòng)接收機(jī)三部分組成。通常是利用 2臺(tái)以上的 GPS接收機(jī)同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，其中一臺(tái)安置在已知點(diǎn)上作為基準(zhǔn)點(diǎn)，另一臺(tái)用 來(lái)未知點(diǎn)坐標(biāo)，稱移動(dòng)站。基準(zhǔn)站根據(jù)該點(diǎn)的準(zhǔn)確坐標(biāo)可求出其他衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并將這一改正數(shù)發(fā)送給移動(dòng)站；移動(dòng)站根據(jù)距離改正數(shù)來(lái)改正其定位結(jié)果，大大提高了定位精度，從而使實(shí)時(shí)提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的 三維定位結(jié)果達(dá)到厘米級(jí)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(zhǔn)站的載波相位修正值發(fā)送給移動(dòng)站，改正移動(dòng)站的接收載波相位，再求解三維坐標(biāo)；差分法是將基準(zhǔn)站采集到的載波相位發(fā)送給移動(dòng)站，進(jìn)行求差解 算三維坐標(biāo) 。 RTK系統(tǒng)正常工作必須具備三個(gè)條件：第一，基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同時(shí)接收 5顆以上的 GPS衛(wèi)星信號(hào)；第二，基準(zhǔn)站與 移動(dòng)站同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站臺(tái)發(fā)出的差分信號(hào)；第三，移動(dòng)站要連續(xù)接收 GPS衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站發(fā)出的差分信號(hào)，也就是說(shuō)移動(dòng)站在移動(dòng)過(guò)程中不關(guān)機(jī)，不能失鎖，否則 RTK 必須重 新初始化。 實(shí)際工作中的 GPS測(cè)量可劃分為方案設(shè)計(jì)、外業(yè)實(shí)施及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理三個(gè)階段。 GPS 測(cè)量的方案設(shè)計(jì)依據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)范（規(guī)程）、 GPS 網(wǎng)的用途、用戶要求等對(duì)網(wǎng)形、精度和基準(zhǔn)等進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。 GPS 測(cè)量規(guī)范是指國(guó)家測(cè)繪管理部門或行業(yè)部門制定的技術(shù)法規(guī)，包括： ? 2020 年國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢疫總局和中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布的《全球定位系統(tǒng)（ GPS）測(cè)量規(guī)范》，簡(jiǎn)稱《規(guī)范》。 黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 10 ? 1998 年建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量規(guī)程》，簡(jiǎn)稱《規(guī)程》。 ? 各部委根據(jù)本部門 GPS測(cè)量實(shí)際情況制定的其他 GPS測(cè)量規(guī)程和細(xì)則。 外業(yè)測(cè)量開(kāi)始前，要進(jìn)行對(duì)點(diǎn)的校核，找準(zhǔn)控制點(diǎn)（至少三個(gè)），即開(kāi)始進(jìn)行中線測(cè)量工作 [2]。 中線測(cè)量，測(cè)量時(shí)選路線前進(jìn)方向進(jìn)行變化位置放置流動(dòng)站，每一個(gè)里程為一段分隔距離，由已知控制點(diǎn)，流動(dòng)站手簿軟件即可顯示此點(diǎn)距離中樁偏移距離及實(shí)際高程，根據(jù)顯示數(shù)據(jù)，移動(dòng)流動(dòng)站至地形變化點(diǎn)的中樁位置，偏值精度到正負(fù) 5cm，即可打樁并記錄樁號(hào)、高程。由此可繼續(xù)進(jìn)行下一里程的中線測(cè)量，每 20公里進(jìn)行中樁記錄，由此可實(shí)時(shí)測(cè)得所有里程全部中 樁點(diǎn)的三維坐標(biāo)。 橫斷面點(diǎn)測(cè)量，在已知中樁的垂直方向上，移動(dòng)流動(dòng)站依次至此樁的橫斷面方向地形變化點(diǎn)處，在距中線左右各 20范圍內(nèi)測(cè)出中線垂直方向上點(diǎn)的三維坐標(biāo)，為繪制橫斷面需求，保持左右方向上的點(diǎn)大致在一個(gè)方向上，并根據(jù)實(shí)際地形的變化走勢(shì)，在地形復(fù)雜的溝、渠、坎、土堆、坑、塘等加密測(cè)量特征點(diǎn) ,特征點(diǎn)最好高低、上下對(duì)應(yīng)。相對(duì)的地勢(shì)平坦區(qū)，只采集必要的主要邊界點(diǎn)即可，并在現(xiàn)場(chǎng)繪制草圖 ,以便內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。 坐標(biāo)系和我國(guó)常用坐標(biāo)系 測(cè)量常用 坐標(biāo)系 一、 WGS－ 84世界大地坐標(biāo)系 WGS－ 84 坐標(biāo)系的定義是 :原點(diǎn)位于地球質(zhì)心 O， Z 軸指向 定義的協(xié)議地球極 (CTP)方向 ,X軸指向 CTP赤道的交點(diǎn) ,Y軸與 X軸、Z軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。與 WGS－ 84 坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的橢球是 “WGS － 84橢球 ” 。其數(shù)學(xué)參數(shù)為 : 長(zhǎng)半軸 :a = 6378137177。 2m； 扁 率 :α = 1/ = ； ※ WGS－ 84 坐標(biāo)系統(tǒng)從 1987 年 1 月 10 日開(kāi)始使用。 二、 1954 年北京坐標(biāo)系 1954年北京坐標(biāo)系是前蘇聯(lián) 1942年坐標(biāo)系 的延伸 ,其大地原點(diǎn)在前蘇聯(lián)的普爾黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 11 科沃 ,與之相應(yīng)的橢球?yàn)榭死鞣蛩够鶛E球。 其對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)參數(shù)為 : 長(zhǎng)半軸 : a = 6378245m； 扁 率：α = 1/ = ； 三、 1980 年國(guó)家大地坐標(biāo)系 1980 年國(guó)家大地坐標(biāo)系的大地原點(diǎn)在陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn) ,與之相應(yīng)的橢球?yàn)?975 年國(guó)際橢球 ,橢球短軸平行于地球質(zhì)心指向我國(guó)地極原點(diǎn) 方向。其對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)參數(shù)為 : 長(zhǎng)半軸： a = 6378140m； 扁率：α = 1/= 四、 2020 國(guó)家大地坐標(biāo)系 2020 國(guó)家大地坐標(biāo)系是全球 地心坐標(biāo)系 在我國(guó)的具體體現(xiàn)，其原點(diǎn)為包括海洋和大氣的整個(gè)地球的 質(zhì)量中心 。 Z軸指向 定義的協(xié)議極地方向（ BIH國(guó)際時(shí)間局）， X 軸指向 定義的零子午面 與協(xié)議赤道的交點(diǎn)， Y軸按右手坐標(biāo)系確定。 2020 國(guó)家大地坐標(biāo)系采用的地球橢球參數(shù)如下： 長(zhǎng)半軸 a=6378137m； 扁率 f=1/ 五 、地方獨(dú)立坐標(biāo)系 在我國(guó)的一些城市或礦區(qū)基于實(shí)用和方便的目的 ,建立了地方獨(dú)立坐標(biāo)系 ,與之對(duì)應(yīng)的是 “ 地方參考橢球 ”( 例如：高程投影面選為當(dāng)?shù)氐钠骄０蚊?,進(jìn)行高斯投影時(shí)中央子午線通常選擇在當(dāng)?shù)刂醒胛恢酶浇?)。 “ 地方參考橢球 ” 與國(guó)家參考橢球相比其數(shù)學(xué)參數(shù)可表示為 : ? ?。/。?? ?????LLaNdNdadaaa黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 12 GPS 定位成果的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 利用重合點(diǎn)坐標(biāo)將 GPS 點(diǎn)在 WGS－ 84 坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為某國(guó)家坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系的坐標(biāo) 所有 GPS網(wǎng)點(diǎn)于 WGS－ 84 坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)： ? ? ? ? GG ZYXHLB , ? 網(wǎng)中的重合點(diǎn)同時(shí)也有在某國(guó)家坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo) : ? ? ? ? ? ? DDD ZYXHLByx ,, ?? 其中 : ? ?ZYX ??? , 為平移三參數(shù)； ),( ZYX ??? 為旋轉(zhuǎn)三參數(shù)； k 為尺度比參數(shù)。 此坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型亦稱為相似變換模型，或稱為布爾薩 （ Bursa）模型。 布爾薩（ Bursa）模型亦可寫(xiě)成如下形式： ? ?TZYXKZYXR ??????? ? ? 。0001??????????????????????????????????????????????????????????????GiGiGiXYXZYZGiGiGiDiDiDiZYXZYXkZYXZYX??????。:。?????????????????????????GiGiGiGiDiDiDiDiiGiDiZYXXZYXXRCXX其中??????????????010000100001GiGiGiGiGiGiGiGiGiiXYZXZYYZXC黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 13 針對(duì)布爾薩（ Bursa）模型說(shuō)明： 1)、如何利用此模型進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 ? 2)、若需要轉(zhuǎn)換的是坐標(biāo)差 ? ?ZYX ??? , ,則應(yīng)該沒(méi)有三個(gè)平移參數(shù) ,此時(shí)僅有旋轉(zhuǎn)三參數(shù)和尺度參數(shù)。 3)、若由 ? ? ? ?GD ZYXZYX , ? 則可仍然利用此模型 ,但必須將七個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)反號(hào)。 4)、所求得的七個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)應(yīng)該一起 (整套 )使用 ! 5)、對(duì)于同一 GPS 網(wǎng) ,如果重合點(diǎn)數(shù)目不同或重合點(diǎn)在 GPS 網(wǎng)中的位置不同 ,則所求出的七個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)的數(shù)值將是不一樣。 6)、對(duì)于一個(gè) GPS網(wǎng)所求出的七個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù) ,其具有時(shí)間性和區(qū)域性。 7)、所求出七個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度取決于重合點(diǎn)所具有的雙重坐標(biāo)的精度和重合點(diǎn)在 GPS 網(wǎng)中的分