【正文】 局面中擺脫出來，而開始廣泛應(yīng)用于工程測量，但RTK技術(shù)有著一定的局限性，主要表現(xiàn)為：用戶需要架設(shè)本地的參考站，使流動(dòng)站和參考站距離受到限制(15km)。張子江[9]GPS測量數(shù)據(jù)來檢核RTK數(shù)據(jù)的精度，從而對RTK的精度做了一些重要的分析，張孝軍[10]表探討了基站距離對GPS RTK測量精度的影響，對本文研究精度有很好的指導(dǎo)意義，總之這些學(xué)者為檢核GPS RTK數(shù)據(jù)結(jié)果的精度和可靠性研究都提了很多值得借鑒的方法，為繼續(xù)研究GPS RTK數(shù)據(jù)結(jié)果的精度分析有一定的指導(dǎo)意義。張志勇[7]分別在不同的已知點(diǎn)上做基站從而對比測量結(jié)果的質(zhì)量；但通過GPS RTK獲得的點(diǎn)的坐標(biāo)的成果質(zhì)量還不可靠。此后電臺切換為另一個(gè)頻率，又可接收到另一個(gè)參考站的差分改正數(shù)據(jù)，得到同一點(diǎn)的另一個(gè)成果，實(shí)時(shí)地比較多個(gè)成果的數(shù)據(jù)，就可以判斷這次觀測有無質(zhì)量問題，該方法具有實(shí)時(shí)性，是數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核的一個(gè)創(chuàng)新。復(fù)測比較法：這種方法有兩方面的含義：其一，是在每次遷移基準(zhǔn)站后先復(fù)測前一基準(zhǔn)站上已測過的點(diǎn)13個(gè)，并現(xiàn)場比較其成果，從而判斷數(shù)據(jù)鏈工作的可靠性，確認(rèn)沒有問題以后，才進(jìn)行新的觀測；其二，是在每次重新初始化成功后，先復(fù)測附近已測過的點(diǎn)l3個(gè)，現(xiàn)場比較其成果，從而判斷這次的初始化是否正確可靠，確認(rèn)初始化沒有問題以后，才進(jìn)行新的觀測。還有文章只從GPS RTK的技術(shù)上來研究其精度的問題。潘寶玉[4]論正確求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，合理設(shè)置基準(zhǔn)站和限制作業(yè)半徑，還有觀測衛(wèi)星的圖形強(qiáng)度要高等來提高GPS RTK成果的精度。郭建東等的已知點(diǎn)位比較法，即作為測量起算數(shù)據(jù)的高級控制網(wǎng)，一般用靜態(tài)GPS獲得，具有很高的可靠性，可以通過將己知點(diǎn)納入到測量鏈中的方式進(jìn)行檢查。針對GPS RTK的精度可靠性的研究，很多學(xué)者提出了很多精度分析的方法，比如列舉影響GPS RTK測量的因素，提出改善影響因素條件來提高精度，如郭建東等[1]采用的方法是把數(shù)據(jù)和控制點(diǎn)進(jìn)行對比，看看它們誤差的差別。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分RTK技術(shù)是近年來出現(xiàn)的測量高新技術(shù)，實(shí)踐證明其應(yīng)用能大大提高工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，成果質(zhì)量可靠等，從而提高經(jīng)濟(jì)效益，給測繪工作帶來了巨大的影響。特別是穩(wěn)定性方面觀測數(shù)據(jù)的誤差具體多大，或者從理論上來評價(jià)還值得研究，加之目前行業(yè)對RTK測量還沒有一個(gè)統(tǒng)一的作業(yè)規(guī)范，因此在其測量精度和作業(yè)方式上眾說紛紜，對GPS RTK測量結(jié)果的精度進(jìn)行檢測是十分必要的，是有其現(xiàn)實(shí)意義的，本論文正是基于這一點(diǎn)來提出研究。GPS RTK 的測量成果的精度與全站儀相比較不及全站儀，可靠性同樣不及全站儀。GPS RTK定位是基于GPS載波相位觀測值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量技術(shù)，它是由一臺或多臺基準(zhǔn)站接收機(jī)、一臺以上流動(dòng)站接收機(jī)以及用于數(shù)據(jù)傳輸鏈組成的定位系統(tǒng)。目前GPS RTK在測繪領(lǐng)域中已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)的方面有地形圖測繪，碎部測量，道路中樁測量放樣，橫斷面測量，縱斷面地面線測量等，在滿足測量精度的同時(shí)，也大大提高了作業(yè)效率，備受測量人士的青睞。而RTK測量是自動(dòng)進(jìn)行的，過程中不需人為的讀數(shù)等操作，所以測量數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定和可靠。RTK測量的是獨(dú)立的點(diǎn)位，測量點(diǎn)之間不存在聯(lián)系，因此誤差不會(huì)積累。（5）定位精度高，數(shù)據(jù)可靠，沒有誤差積累。（4）作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高、適用范圍廣。（3）與傳統(tǒng)測量比較，作業(yè)條件要求減少。在平坦地區(qū)，一次可測完半徑為3．5～7kin的測區(qū)范圍。常規(guī)的水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀和全站儀等測量儀器，在進(jìn)行測量時(shí)均需要經(jīng)常地搬站，而且完成一項(xiàng)任務(wù)通常需要4個(gè)人一起工作。測量結(jié)果可以直接導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，不需人工輸入。常規(guī)的水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀進(jìn)行測量時(shí)，都要用筆進(jìn)行現(xiàn)場的記錄，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的限差計(jì)算。（2） 在大地測量、地籍測量、資源勘探中，GPS與傳統(tǒng)的測量手段相比，也有著巨大的優(yōu)勢；在工程測量中，GPS可以用來建立各種道路工程控制網(wǎng)及測定控制點(diǎn)等；GPS技術(shù)同時(shí)也被應(yīng)用于其他大型工程的控制測量中，其檢測精度達(dá)到了毫米級，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。目前國內(nèi)外GPS的應(yīng)用領(lǐng)域主要分為導(dǎo)航與測繪兩個(gè)方面。GPS RTK用于圖根控制的研究的本科畢業(yè)論文目錄1 緒論 3 研究目及意義 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4 論文主要內(nèi)容 62 GPS RTK定位原理 7 GPS測量原理 7 GPS系統(tǒng)簡介 7 GPS系統(tǒng)原理及其特點(diǎn) 8 GPS網(wǎng)的布設(shè) 9 GPS RTK測量原理 11 GPS RTK原理 11 GPS RTK系統(tǒng)的組成 13 GPS RTK技術(shù)優(yōu)點(diǎn) 14 GPS RTK定位的關(guān)鍵技術(shù) 15 GPS RTK的局限性 17 RTK測量應(yīng)注意事項(xiàng) 19 RTK常規(guī)操作流程 203 GPS RTK用于圖根控制應(yīng)用的研究 30 30 實(shí)驗(yàn)概況 30 實(shí)驗(yàn)方法 30 精度評定及結(jié)論 31 32 工程概況 32 實(shí)驗(yàn)方法 34 精度評定及結(jié)論 354 結(jié)論與展望 37 結(jié)論 37 37致 謝 38參 考 文 獻(xiàn) 391 緒論 研究目及意義GPS(Global Positioning System) ，即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，自問世以來，作為測量定位新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于陸海空領(lǐng)域的導(dǎo)航和為測量，在大地測量及工程測量應(yīng)用領(lǐng)域中產(chǎn)生了前所未有的影響，該系統(tǒng)可以在全球范圍內(nèi)全天候地為地面目標(biāo)提供信息，從而確定該目標(biāo)在地面上的精確位置、速度、運(yùn)行方面等參數(shù)。隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用已遍及各種測量領(lǐng)域，特別是GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)插分RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)的迅速發(fā)展和完善，在常規(guī)測量領(lǐng)域里越來越得到廣泛的應(yīng)用。（1） 如今在導(dǎo)航領(lǐng)域，GPS技術(shù)根據(jù)需要已經(jīng)開發(fā)出非常完善且功能強(qiáng)大的交通導(dǎo)航系統(tǒng)，主要功能包括信息查詢、車輛跟蹤、話務(wù)指揮、出行路線規(guī)劃、緊急援救等?，F(xiàn)今靜態(tài)GPS越來越多地應(yīng)用于高精度控制網(wǎng)的建立方面，采用相位差分可以達(dá)到厘米甚至毫米級精度，與常規(guī)測量方法比較，靜態(tài)GPS具有以下特點(diǎn)：（1）操作簡便，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。RTK測量只要事先設(shè)定限差就可以對數(shù)據(jù)自動(dòng)的進(jìn)行取舍和記錄。（2）作業(yè)效率高，使用人員少。GPS RTK技術(shù)在一般情況下，僅需一人操作，幾秒鐘就可取得坐標(biāo)值。在山區(qū)時(shí)，可加設(shè)中轉(zhuǎn)站，降低了搬站次數(shù)，提高了工作效率。傳統(tǒng)的常規(guī)測量需要觀測點(diǎn)間通視，并且還要在白天等有利的觀測條件時(shí)觀測等；而RTK受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素影響和限制小，適于全天候作業(yè)等。常規(guī)測量儀器只能在某種工程中適用，而RTK以其獨(dú)有的特點(diǎn)，在地形測繪、工程放樣等方面均可獨(dú)立完成。常規(guī)測量方法的作業(yè)中，路線往往都是連續(xù)的，誤差很容易一站一站的積累下去。常規(guī)測中人的操作占主導(dǎo)地位，難免會(huì)出現(xiàn)較大的偏差。GPS RTK由于其不需要數(shù)據(jù)后處理就能得到厘米級的實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，在測繪領(lǐng)域中大放異彩，與常規(guī)測量技術(shù)相比，它使測量工程縮短了工期，降低了成本，減少了人員的投入，使測量變得更加方便簡單。隨著GPS應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步擴(kuò)展，既能滿足實(shí)時(shí)測繪，又能滿足精密導(dǎo)航的GPS技術(shù)成為人們研究的重點(diǎn)，為此開發(fā)出了實(shí)時(shí)載波相位差分GPS技術(shù)，也就是RTK(Real Time Kinematic)技術(shù)。在GPS RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站接收機(jī)借助數(shù)據(jù)鏈將其觀測值及坐標(biāo)信息發(fā)送給流動(dòng)站接收機(jī)，流動(dòng)站將采集到的GPS觀測數(shù)據(jù)和接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)組成差分觀測值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，求得流動(dòng)站點(diǎn)的三維位置(X、Y、Z)。GPS RTK雖然作業(yè)實(shí)時(shí)快速，但是由于RTK的局限性，在不利情況下電子手簿上顯示的高精度往往不能代表該RTK測量成果的精度，它缺少必要的檢核條件，因此其測量成果的真實(shí)精度有多高，需要分析檢驗(yàn)，也就是數(shù)據(jù)質(zhì)量需要檢核，因此這也就決定了RTK成果有必要進(jìn)行檢測與分析，如果輕易相信接收機(jī)手簿上的精度顯示，采用這樣的數(shù)據(jù)勢必會(huì)影響施工的質(zhì)量，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此論文主要研究以下兩個(gè)方面：（1）圖根控制：對GPS RTK獲得的圖根控制點(diǎn)的坐標(biāo)的精度及可靠性進(jìn)行研究；（2）理論價(jià)值：通過實(shí)際例子得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，得出結(jié)論。由于RTK容易受到衛(wèi)星狀況、外界環(huán)境等影響，加上不能像靜態(tài)GPS測量有檢核條件，因此RTK有其局限性，故RTK測量成果的精度和可靠性都需要進(jìn)行驗(yàn)證。但由于進(jìn)行GPS RTK測量的時(shí)候，各點(diǎn)之間孤立，構(gòu)不成幾何圖形，缺少檢核條件，點(diǎn)位坐標(biāo)接收精度的可靠性無法驗(yàn)證，很難估計(jì)，用坐標(biāo)或邊長差值的大小來判斷測量成果的可靠性，但究竟多大的差值才能說明其精度可靠，并沒有一個(gè)量度指標(biāo)，黑志堅(jiān)[2]出了測量成果的坐標(biāo)檢測法精度估計(jì)和測量成果的邊長檢測法精度估計(jì)的兩種方式，有一定的理論和工程指導(dǎo)意義。羅滿建等[3]實(shí)際工程來驗(yàn)證精度，用靜態(tài)觀測值和真實(shí)值來對比GPS RTK的成果，從而來檢核RTK數(shù)據(jù)。不少學(xué)者對數(shù)據(jù)檢驗(yàn)也提出了一些方法，如宋良學(xué)、王傳海等[5]對精度進(jìn)行了分析，還對可靠性來進(jìn)行研究，通過改善影響GPS RTK的數(shù)據(jù)精度的因素來提高準(zhǔn)確性，討論GPS RTK的點(diǎn)的準(zhǔn)確度和誤差。朱正華等[6]出了五個(gè)方法來對GPS RTK的成果數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，如快速靜態(tài)比較法，這種方法是在進(jìn)行觀測的同時(shí)，對某些點(diǎn)再進(jìn)行一次快速靜態(tài)觀測，事后對這些點(diǎn)的成果和快速靜態(tài)成果進(jìn)行比較分析，通過兩種作業(yè)模式的比較，來檢查動(dòng)態(tài)初始化的可靠性以及數(shù)據(jù)鏈的穩(wěn)定性，從而檢查成果是否有質(zhì)量問題。其次還有電臺變頻法：其原理就是這種方法是在測區(qū)內(nèi)建立兩個(gè)或兩個(gè)以上的參考站，每個(gè)參考站都用各自不同的頻率發(fā)射差分改正數(shù)據(jù)；流動(dòng)站進(jìn)行觀測時(shí)，其電臺配有變頻開關(guān)，可以選擇接收不同的參考站發(fā)射的差分改正數(shù)據(jù)，從而在每個(gè)點(diǎn)上實(shí)時(shí)地接收某一個(gè)參考站的差分改正數(shù)據(jù)，即可獲得1個(gè)成果。其他還有穿線比較法，這種方法和復(fù)測比較法略有不同，是在某一部分測區(qū)的測量基本完成后，重新布測1條測量鏈，用于對整個(gè)測區(qū)內(nèi)的成果進(jìn)行質(zhì)量控制，該測區(qū)內(nèi)每一條測量鏈上取1個(gè)點(diǎn)，組成新的l條測量鏈，即根據(jù)新布測的新鏈的成果來判斷該測區(qū)內(nèi)全部的測量鏈?zhǔn)欠裼匈|(zhì)量問題。趙軍[8]RTK測量的過程中，發(fā)現(xiàn)RTK工作時(shí)存在時(shí)間段的影響。在探討GPS RTK定位的精度分析中，國外的研究學(xué)者對GPS RTK測量過程進(jìn)行了分析，如Jaysatalich[11]對天寶的GPS儀器進(jìn)行RTK測試，發(fā)現(xiàn)其儀器的精度在正常情況下，觀測的距離可以達(dá)到10km，平面的精度都在厘米級； ElMowafy[12]過研究高度角與GPS RTK的結(jié)果的誤差大小關(guān)系，發(fā)現(xiàn)高度角對RTK測量結(jié)果有很大的影響，從而來研究RTK的精度問題，A．Nickitopoulou，S．Stiros[13]過分析GPS在建筑物測量時(shí)來研究GPS測量數(shù)據(jù)的精度，并分析高度角大小對GPS測量成果的影響，從而來分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，Jinjun Guo[14]過研究GPS RTK在橋梁中的應(yīng)用，繼而來研究探討RTK成果的精度，得到了一些重要的結(jié)論，總之很多國內(nèi)外學(xué)者都對RTK測量結(jié)果進(jìn)行精度與可靠性的研究，這些研究成果都值得參考與學(xué)習(xí)，為今后研究分析RTK的精度有著重要的意義。網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)解決了上述局限?？刂浦行?Control center)為整個(gè)系統(tǒng)的核心，它即是通訊控制中心，也是數(shù)據(jù)處理中心。由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。 論文主要內(nèi)容論文主要研究內(nèi)容：（1） 簡要介紹GPS RTK的基本測量原理。（3） 采用靜態(tài)GPS測量的方法解算出一些點(diǎn)的精確坐標(biāo)，用這些比較可靠點(diǎn)的坐標(biāo)來檢核GPS RTK測量成果，檢驗(yàn)RTK測量成果的質(zhì)量。該系統(tǒng)從20世紀(jì)70年代開始設(shè)計(jì)、研制，歷經(jīng)23年進(jìn)入全功能使用階段，GPS作為新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，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。GPS最初主要用于軍事和涉及到國家重要利益的民用領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)飛機(jī)艦船的導(dǎo)航、目標(biāo)定位、部隊(duì)調(diào)動(dòng)、武器的精確制導(dǎo)等。現(xiàn)在GPS已發(fā)展成為一個(gè)高速成長的產(chǎn)業(yè)，廣泛應(yīng)用于目標(biāo)定位、航海航空、測量等民用行業(yè)。整個(gè)GPS系統(tǒng)由三部分組成：空間部分；地面控制部分；用戶設(shè)備部分。衛(wèi)星分布在6個(gè)軌道面內(nèi)，每個(gè)軌道面上分布有4顆衛(wèi)星。在相鄰軌道上，衛(wèi)星的升交距角相差30o，軌道平均高度約20200km，衛(wèi)星運(yùn)行周期為11小時(shí)58分。每顆衛(wèi)星每天約有5個(gè)小時(shí)在地平線以上，同時(shí)位于地平線的衛(wèi)星數(shù)目，隨時(shí)間和地點(diǎn)而異，最少為4顆，最多可以達(dá)11顆。主控站有一個(gè)，位于美國克羅拉多(Colorado)的法爾孔(Falcon)空軍基地，它的作用是根據(jù)各監(jiān)控站對GPS的觀測數(shù)據(jù)，計(jì)算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去；同時(shí)，它還對衛(wèi)星進(jìn)行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令，當(dāng)工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時(shí)，調(diào)度備用衛(wèi)星。監(jiān)控站有五個(gè)，除了主控站外，其它四個(gè)分別位于夏威夷(Hawaii)、阿松森群島(Ascencion)、狄哥伽西亞(Diego Garcia)、卡瓦加蘭(Kwajalein)，監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號，監(jiān)測衛(wèi)星的工作狀態(tài)；注入站有三個(gè)，它們分別位于阿松森群島(Ascencion)、狄哥伽西亞(Diego Garcia)、卡瓦加蘭(Kwajalein)，注入站的作用是將主控站計(jì)算出的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘的改正數(shù)等注入到衛(wèi)星中去。 GPS系統(tǒng)原理及其特點(diǎn)GPS系統(tǒng)原理