【文章內容簡介】 技術是以載波相位測量與數據傳輸技術相結合的以載波相位測量為依據的實時差分 GPS測量技術， RTK系統(tǒng)由基準站接收機、數據鏈、移動站接收機三大部分組成，是 GPS測量技術發(fā)展里程的一個重要標志，是一種高效的定位技術。主要應 用與工程測量、地籍測量、碎部測量、路線測量和工程放樣、航空攝影測量以及運動目標的精密導航等。目前實時動態(tài)測量系統(tǒng)，已在 20km的范圍內，得到了成功的應用，隨著科學技術的發(fā)展，數據傳輸性能的不斷完善提高， RTK的應用范圍將會不斷地擴大。 高精度的 GPS測量必須采用載波相位觀測值， RTK定位技術就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果 ，并達到厘米級精度。在 RTK作業(yè)模式下，基準站通過數據鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數據鏈接收來自基 準站的數據，還要采集 GPS觀測數據，并在系統(tǒng)內組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結果，歷時 僅需幾 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 求 解固定后，即可進行每個歷元的實時處理，只要能保持黑龍江工程學院本科生畢業(yè)論文 2 四顆以上衛(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果。 隨著時代的發(fā)展和科技的進步，注重效率成為各行業(yè)努力奮進的目標，對于我們測繪領域來說也是如此。 3S技術的發(fā)展使 測繪領域發(fā)生了翻天覆地的變化，尤其是GPSRTK技術，對我們在野外采集數據帶來了很大的方便，使測繪工作更有效率 。 本課題的目的在于熟練掌握 GPSRTK的理論和操作方法 ， 及其在道路勘測設計中的具體應用、 通過實例 對其測量數據進行精度分析， 證明 GPS RTK技術應用于道路勘測過程中是完全可行的，比以往應用于道路測量中的常規(guī)測量有更多的優(yōu)點：方便、高效、精確、 可靠。 GPS RTK的測量精度達到了 cm級別，已經作為快速采集數據與定位的有效工具，由于其在精度、速度、實時性上達到了完滿的結合 ， GPS RTK定位技術大 大擴展了它的應用范圍，尤其在道路勘測、設計和施工放樣中有了廣泛的應用 ， 在進行初測道路選線，測帶狀地形圖，定測過程中的施工放樣，以及施工后期管理等方面都有了廣泛的應用 。 在進行道路勘測時，使用 GPS RTK比使用傳統(tǒng)測繪儀器（水準儀加經緯儀，全站儀）在作業(yè)效率上要高得多，同時在某些條件下，采用 GPS RTK測量， 具有 全天候作業(yè)，兩點間不需要通視 等優(yōu)點 ， 高等級公路選線多是在大比例尺帶狀地形圖上進行。用傳統(tǒng)方法測圖 ， 先要建立控制點 ， 然后進行碎部測量 ， 繪制成大比例尺地形圖。這種方法工作量大 ， 速度慢 ， 花費時間長。用實時 GPS動態(tài)測量可以完全克服這個缺點 ， 只需在沿線每個碎 部 點上停留一兩分鐘 ， 即可獲得每點的坐標、高程。 運用 GPS RTK技術在進行道路施工放樣時 ， 我們只要先輸入各主控點樁號 ( ZH、HY、 QZ、 YH、 HZ) ， 然后輸入起終點的方位角 ， 直線段距離 ,緩和曲線長度 ， 圓曲線半徑 R ， 這樣就可以很輕松放樣了 ， 而且一切工作均由 GPS電子手簿來完成。這種方法簡單實用 ， 比起傳統(tǒng)的極坐標法要快得多。另外 ,如果需要在各直線段和曲線段間加樁 ， 只需輸入加樁點的樁號就行了 ， 剩下工作由 GPS來完成。 目前公路勘測中雖已采用電子全 站儀等先進儀器設備 ， 但常規(guī)測量方法受通視和作業(yè)條件的限制 ， 作業(yè)強度大 ,且效率低 ， 大大延長了設計周期。勘測技術的進步在于設備引進和技術改造 ， 在目前的技術條件下引入 GPS 技術應當是首選。當前 ， 用 GPS 靜態(tài)或快速靜態(tài)方法建立沿線總體控制測量 ， 為勘測階段測繪帶狀地形圖 ， 路線平面、縱斷面測量提供依據在施工階段為橋梁 ， 隧道建立施工控制網 ，這僅僅 GPS 在公路勘測中應用的初級階段 ， 其實 ， 公路測量的技術潛力蘊于 RTK技術的應用之中 ， RTK 技術在公路工程中的應用 ， 有著非常廣闊的前景。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)論文 3 第 2 章 GPS 簡介 GPS 衛(wèi)星定位技術的發(fā)展 1973年 12月，美國國防部批準它 的 陸?？杖娐?lián)合研制新的衛(wèi)星導航系統(tǒng)：NAVSTAR/GPS。它是英文 “Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System”的縮寫詞。其意為 “ 衛(wèi)星測時測距導航 /全球定位系統(tǒng) ”， 簡稱 GPS系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基準的無線電導航定位系統(tǒng)，具有全能性（陸地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的導航、定位和定時的功能。能為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間。 GLONASS全球導航衛(wèi)星系統(tǒng) ：起步晚于 GPS 9 年。從前蘇聯(lián)于 1982年 10月 12日發(fā)射第一顆 GLONASS衛(wèi)星開始，到 1996年， 13年時間內歷經周折，雖然遭遇了蘇聯(lián)的解體，由俄羅斯接替部署，但始終沒有終止或中斷 GLONASS衛(wèi)星的發(fā)射。 1995年初只有 16顆 GLONASS衛(wèi)星在軌工作， 1995年進行了三次成功發(fā)射，將 9顆衛(wèi)星送入軌道，完成了 24顆工作衛(wèi)星加 1顆備用衛(wèi)星的布局。經過數據加載、調整和檢驗，已于 1996年 1月 18日，整個系統(tǒng)正常運行。在系統(tǒng)組成和工作原理上與 GPS類似，由空間衛(wèi)星星座地面控 制和用戶設備三大部分組成。 伽俐略（ Galileo） GNSS系統(tǒng)：從 1994年開始，歐盟進行了對伽俐略（ Galileo）GNSS系統(tǒng)的方案論證。 2020年歐盟在世界無線電大會上獲得了建立 GNSS系統(tǒng)的 L頻段的頻率資源。 2020年 3月，歐盟 15國交通部長一致同意伽俐略 GNSS系統(tǒng)的建設。 伽俐略系統(tǒng)由 30顆衛(wèi)星（ 27顆工作衛(wèi)星和 3顆備用衛(wèi)星）組成。 30顆衛(wèi)星部署在 3個中高度圓軌道面上，軌道高度 23616km，傾角 56176。，星座對地面覆蓋良好。在歐洲建立兩個控制中心。計劃 2020年發(fā)射兩顆實驗衛(wèi)星， 2020年完成 全系統(tǒng)部署并投入使用。 GNSS系統(tǒng)最主要的設計思想是：與 GPS/GLONASS不同，完全從民用出發(fā)，建立一個高精度的全開放型的新一代 GNSS系統(tǒng)；與 GPS/GLONASS有機地兼容，增強系統(tǒng)使用的安全性和完善性；建設資金（ 36億歐元）由歐洲各國政府和私營企業(yè)共同投資。 雙星導航定位系統(tǒng)（北斗一號）： 2020年底，我國發(fā)射了兩顆 “ 北斗導航實驗衛(wèi)星 ” ，加上地面中心站和用戶一起構成了雙星導航定位系統(tǒng)（北斗一號）。雙星導航定位系統(tǒng)黑龍江工程學院本科生畢業(yè)論文 4 空間部分由三顆地球靜止軌道衛(wèi)星（其中一顆在軌備用）組成；地面中心站包括地面應用系統(tǒng)和 測控系統(tǒng)，具有位置報告、雙向報文通信及雙向授時功能；用戶部分即車輛、船舶、飛機以及各軍兵種底動態(tài)及靜態(tài)導航定位的用戶。服務區(qū)域在東經 70～ 145度，北緯 5～ 55度范圍。定位精度為：平面 177。20m，高程 177。10m。 GPS 系統(tǒng)的組成 GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分 ——GPS衛(wèi)星星座；地面部分 ——地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設備部分 ——GPS信號接受機。 GPS衛(wèi)星星座 由 21顆工作衛(wèi)星和 3顆備用衛(wèi)星組成 GPS衛(wèi)星星座，記作（ 21+3） GPS星座。 24顆衛(wèi)星均勻分布在 6個軌道平面內，衛(wèi)星高度為 20200km， 軌道傾角為 55176。，各個軌道平面之間相距 60176。，即軌道的升交點赤經各相差 60176。衛(wèi)星運行周期為 11小時 58分（恒星時 12小時），載波頻率為 。 地面監(jiān)控系統(tǒng) GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)測部分由一個主控站，三個注入站和五個監(jiān)測站組成。對于導航定位來說， GPS衛(wèi)星是一動態(tài)已知點。衛(wèi)星的位置是依據衛(wèi)星發(fā)射的星歷 —描述衛(wèi)星運動及其軌道的參數算得的。每顆 GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預定軌道運行，都要由地面設 備進行監(jiān)測和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標準 —GPS時間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測各顆衛(wèi)星的時間，求出鐘差，然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星，衛(wèi)星再由導航電文發(fā)給用戶設備。 GPS信號接受機 GPS信號接受機的任務是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行，對所接受到的 GPS信號進行變換、放大和處理，以便測量出 GPS信號從衛(wèi)星到接受機天線的傳播時間，解譯出 GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。 GPS 系統(tǒng) 的特點 GPS定位技術的高度自動化和所達到的定位精度為其在測量工作中的應用，展現了廣闊的前景。 GPS定位技術相對于經典的測量技術來說，這一新技術的主要特點如下： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)論文 5 定位精度高 應用實踐已經證明 ， GPS相對定位精度在 50km以內可達 106， 100～ 500km可達 107，1000km以上可達 109。在 300～ 1500m工程精密定位中， 1小時以上觀測的解其平面位置誤差小于 1mm，與 ME5000電磁波測距儀測定的邊長比較，其邊長較差最大為 ，較差中誤差為 。 觀測時間短 隨著 GPS系統(tǒng)的 不斷完善，軟件的不斷更新，目前， 20km以內相對靜態(tài)定位，僅需 15～ 20分鐘；快速靜態(tài)相對定位測量時，當每個流動站與基準站相距在 15km以內時，流動站觀測時間只需 1～ 2分鐘；動態(tài)相對定位測量時，流動站出發(fā)時觀測 1～ 2分鐘，然后可隨時定位，每站觀測僅需幾秒鐘。 測站間無需通視 GPS測量不要求測站之間互相通視，只需測站上空開闊即可，因此可節(jié)省大量的造標費用。由于無需點間 通 視，點位位置可根據需要，可稀可密，使選點工作甚為靈活，也可省去經典大地網中的轉算點、過渡點的測量工作。 可提供三維坐標 經典大地測量 將平面與高程采用不同方法分別施測。 GPS可同時精確測定測站點的三維坐標。目前 GPS水準可滿足四等水準測量的精度。