【正文】 術及定位誤差方面作了深入的研究 ， 研制開發(fā)了 GPS 靜態(tài)定位和動態(tài)高精度定位軟件以及精密定軌軟件。 課題研究的目的和意義 GPS RTK技術作為測繪領域內(nèi)的高科技技術，已經(jīng)為測繪提供了有力的測量定位手段，特別是 GPS RTK測量技術的發(fā)展和推廣，使得 GPS測量技術真正開始走上了取代全站儀進行各種地面測量和數(shù)據(jù)采集工作的新階段，擴大了 GPS測量的應用領域。 作為新技術 GPS RTK，課題就其在工程測量應用方面的可行性將做出探究、證實。課題將在工程測量方面，結(jié)合實踐做出一番探究。它由三部分構成：一是地面控制部分，由主控站（負責 管理、協(xié)調(diào)整個地面控制系統(tǒng)的工作）、地面天線（在主控站的控制下向衛(wèi)星注入導航電文）、監(jiān)測站（數(shù)據(jù)自動收集中心）和通訊輔助系統(tǒng)（數(shù)據(jù)傳輸）組成；二是空間部分，由 24 顆衛(wèi)星組成，分布在 6 個軌道平面上；三是用戶裝置部分，主要由 GPS 接受機和衛(wèi)星天線組成。 GPS 系統(tǒng)的空間部分有 21 顆工作衛(wèi)星及 3 顆備用衛(wèi)星組成，它們均勻分布在 6 個相對于赤道的傾角為 55 度的近似圓形軌道上，每個軌道上有 4 顆衛(wèi)星運行，它們距地面的平均高度為 20200km，運行周期為 12 恒星時 。 GPS 的應用 GPS 定位系統(tǒng)的主要目的是用于導航、收集情報等軍事目的。 在大地測量中的應用 對于測繪領域， GPS 衛(wèi)星定位技術已經(jīng)用于建立高精度的全國性的大地測量控制網(wǎng)，測定全球性的地球動態(tài)參 數(shù)，也可用于改造和加強原有的國家大地控制網(wǎng)；可用于建立陸地海洋大地測量的基準，進行海洋測繪和高精度的海島陸地聯(lián)測；用于監(jiān)測地球板塊運動和地殼形變；在建立城市測量和工程測量的平面控制網(wǎng)時 GPS 已成為主要方法； GPS 還可用于測定航空航天攝影的瞬間位置，實現(xiàn)僅有少量的地面控制或無地面控制的航測快速成圖，導致地理信息系統(tǒng)、全球環(huán)境遙感監(jiān)測的技術革命。 我國測繪工作者也應用 GPS 技術進行航測外業(yè)控制測量、航攝飛行導航、機載 GPS 航測等航測成圖的各個階段。 在地球動力學方面， GPS 技術用于全球板塊運動監(jiān)測和區(qū)域板塊運動監(jiān)測；在水下地形測量中應用 GPS 衛(wèi)星定位技術，可以快速、高精度地測定測深儀的位置；還有在公安、交通系統(tǒng)中給車輛、輪船等交通工具的導航定位提供了具體的實時定位能力；在農(nóng)業(yè)領域中應用差分技術對土壤養(yǎng)分分布調(diào)查、監(jiān)測作物產(chǎn)量、合理施肥、精確農(nóng)業(yè)管理以及在林業(yè)管理和旅游中的應用。 8 GPS的特點 GPS 定位技術自從應用于測量工程，就以其特有的自動化、全天候、高精度的顯著優(yōu)勢令經(jīng)典大地測量刮目相看，具體表現(xiàn)在以下幾個方面： 在經(jīng)典大地測量中，即要求點位之間的良好的通視條件，又要求點位形成良好的圖形結(jié)構，這是長期困擾選點工作的難題，而 GPS 定位既不要求點位之間通視，又對點位圖形結(jié)構沒有過苛要求，使點位的選擇極為靈活。而另一方面，又無須建造測量高標。 GPS 定位的自動化程度很高，作業(yè)人員只限于安置儀器、開關儀器、量取儀器高和監(jiān)視工作狀態(tài)，其他如衛(wèi)星捕獲、跟蹤觀測、數(shù)據(jù)采集等均由儀器自動完成，加之儀器本身質(zhì)量輕，體積小，攜帶方便，大大降低了作業(yè)難度，提高了功效。 GPS 定位不受天氣條件制約，可以在任何時間、任何地點從事作業(yè)，加之觀測時間縮短、速度加快，便利了人們對測量工程的統(tǒng)籌安排，使工程計劃具有較大的可行性，為準確、快速地提供測繪成果成為可能。 GPS以其獨特的、強大的功能 ， 涉足于國民經(jīng)濟的各個領域。 GPS已成功地應用于大地測量和城市控制網(wǎng)；正在試驗應用于民用飛機的航線導航和精確進場著陸；應用于陸地車輛的智能交通指揮與管理；應用于地球資源勘察、大型工程項目設計測量與形變監(jiān)測；應用于航測與衛(wèi)星遙感等。 在 21 世紀 GPS將繼續(xù)成為軍民兩用 9 的系統(tǒng) ， 既要更好地滿足軍事需要 ， 也要擴展民 用市場和應用的范圍 。 隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進，硬、軟件的不斷完善，應用領域正在不斷地開拓，從其發(fā)展趨勢看， GPS衛(wèi)星定位技術也更加深入和普及測繪領域，從而給測繪領域帶來一場深刻的技術革命。 GPS接收機及其天線 ： 用于接收 GPS衛(wèi)星信號；無線電傳輸設備 （ 包括電臺 、手機通訊模塊及發(fā)射天線 ）： 用于發(fā)射基站無線電信號；電子手簿 ： 用于設置基準站和電臺的各項參數(shù)。 RTK技術的應用 傳統(tǒng)的大地測量、工程控制測量采用三角網(wǎng)、導線網(wǎng)方法來施測，不僅費工費時，要求點間通視，而且精度分布不均勻，且在外業(yè)不知精度如何。 如果測設完成后，回到內(nèi)業(yè)處理后發(fā)現(xiàn)精度不合要求還必須返測。如果把 GPS RTK 用于公路控制測量 、 線路控制測量、水利工程控制測量、大地測量則不僅可以大大減少人力強度、節(jié)省費用 ， 而且 可 大大 地 提高工作效率 。 在 過去測地形圖時一般首先要在測區(qū)建立圖根控制點 ， 然后在圖根控制點上架上全站儀或經(jīng)緯儀 配合 小平板測圖。 這些碎部點都 要求 與測站通視 ， 而且一般要求至少 2～ 3 人操 10 作，需要在拼圖時一旦精度不合要求還得到外業(yè)去返測。采用 GPS RTK 配合電子手簿可以測設各種地形圖，如 普通測圖、鐵路線路帶狀地形圖的測設、公路管線地形圖的測設、配合測深儀可以用于測水庫地形圖、航海海洋測圖等等。將基準站的 WGS84 坐標和地方坐標值輸入 GPS 控制手簿。在流動站觀測采用快速靜態(tài)模式，將 GPS 流動站安置在待定點上進行觀測。根據(jù)各生產(chǎn)單位的大量實踐表明，用 GPS RTK進行控制測量能夠達到厘米級精度，一般都應該在 12cm 以內(nèi)。 RTK 在碎部測量中的應用 用 GPS RTK進行地形測圖碎部測量可以不進行圖根控制而直接根據(jù)分布在測區(qū)的一些基準點進行各碎部點的測量。 GPS RTK碎部測量與傳統(tǒng)全站儀測量的人員配備不同，傳統(tǒng)全站儀測量一個作業(yè)組至少 3人， GPS RTK測量只需一人，另一人看守基準站即可。同時 RTK測量可以全天候進行，并且可以多個流動站同時進行碎部測量，效率可以成倍提高，而傳統(tǒng)全站儀測量雖然一組可以多人跑鏡但只能一人操作儀器，因而其速度提高是有限的。而 GPS RTK測量則不受基準站和流動站之間的地物影響 ,設一基準站后可在半徑 10 km內(nèi)采集任意碎部點 (在能觀測到 4顆以上 GPS衛(wèi)星的前提下 )。 RTK 在放樣工作中的應用 放樣是測量一個應用分支，它要求通過一定方法采用一定儀器把人為設計好的點位在實地給標定出來。如果采用 RTK技術放樣 ， 僅需把設計好的點位坐標輸入到電子手簿中 ， 背著 GPS接收機 ， 它會提醒你走到要放樣點的位置 ，既 迅速又方便，由于 GPS是通過坐標來直接放樣的，而且精度很高也很均勻，且只需一個人操作 ， 因而效率會大大提高。在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的 GPS RTK設站一次即可測完 4km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。 ，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累。 。 RTK作業(yè)自動化、集成化程度高，測繪功能強大。流動站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預便可自動實現(xiàn)多種測繪功能，使輔助測量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。各流動站在接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的同時還接收基準站傳送的信息，當流動站完成初始化工作后，控制器即可根據(jù)接收到的信息實時計算并顯示出流動站的點位坐標。我國目前采用的是 1980年國家大地坐標系，也有仍采用以前的 1954年北京坐標系或各種區(qū)域性坐標系統(tǒng)，因此必須將 GPS RTK測量所得到的 WGS84坐標系成果轉(zhuǎn)換為國家或地方坐標系成果，要實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換就必須準確知道地方坐標與 WGS84坐標間的轉(zhuǎn)換參數(shù) (平移因子、尺度因子、旋轉(zhuǎn)因子 )，這是 GPS RTK測量時必須首先解決的重要問題，它與 GPS RTK測量的作業(yè)方式有著直接關系。 GPS接收機目前主要是用雙頻機，數(shù)據(jù)傳輸設備目前形式較多，主要是無線電臺的形式，在城市車載系統(tǒng)中也提出用目前分布較廣的 GSM信號作為數(shù)據(jù)傳輸載體，電臺發(fā)射信號半徑的大小將直接影響 GPS RTK的作業(yè)范圍大小。 (2)解算用戶站在 WGS84下的坐標。 (4)對解算的質(zhì)量進行評價與分析。 GPS RTK作業(yè)要求 GPS RTK測 量中，要求： 5個以上的 GPS衛(wèi)星。 GPS衛(wèi)星的信號和基地站播發(fā)的差分信號。在城鎮(zhèn)高樓區(qū)、山地林蔭區(qū)等凡所測星數(shù)少于 5個時， GPS RTK測量就會遇到困難。 遷站過程中不能關機，不能失鎖。當遷站過程中經(jīng)過樹下、立交橋下、隧道里時，都可能引起失鎖。確定整周模糊 值的時間和可靠性，取決于四個因素：單頻機或雙頻機，所測星數(shù)，至基站的距離， GPS RTKRTK軟件質(zhì)量。在觀測過程中，連同接受到的基準站的同步觀測數(shù)據(jù)，實時的解算整周未知數(shù)和用戶站的三維坐標。采用這種作業(yè)模式時，用戶站的接受機在流動過程中，可以不必保持對 GPS 衛(wèi)星 的連續(xù)跟蹤，其定位精度可達 1～ 2cm。初始化后，流動的接收機在每一觀測站上，只需靜止觀測數(shù)個歷元，并連同基準站的同步觀測數(shù)據(jù)，實時地解算流動站的三維坐標。該方法要求接收機在觀測過程中，保持對所觀測衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。 動態(tài)測量模式，一般需首先在某 一起始點上，靜止地觀測數(shù)分鐘，以便進行初始化工作之后，運動的接收機按預定的采樣時間間隔自動地進行觀測，并連同基準站的同步觀測數(shù)據(jù)，實時地確定采樣點的空間位置。一旦發(fā)生失鎖，則需重新進行初始化。目前，其定位的精度可達厘米級。 數(shù)據(jù)采集參數(shù)設置 :參考站和流動站均采用壓縮記錄格式 (COMPACTED),系統(tǒng)為每一個歷元對衛(wèi)星的觀測值提供經(jīng)過平滑處理后的結(jié)果 ,采樣率一般為12s。精度指標 (REQUIRED COORD QUALITY)根據(jù)自己的要求進行設置 ,若星歷情況良好 ,無遮擋物 ,儀器能夠?qū)⒕戎笜丝刂圃? ,精度指標可設為 ,亦可依測量精度的要求 ,將其點位坐標精度限制范圍放大一些。 坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換方法 動態(tài) GPS RTK 測量是以基準站為中心 ,其它流動站 (或稱為移動站 )相對基準站的相對定位。因為坐標系的不同 ,必須先求其轉(zhuǎn)化參數(shù) ,才能得到所需坐標系的坐標。應用這一原理 ,動態(tài) GPS 測量 (RTK)可以及時準確的測得每一待測點的坐標。轉(zhuǎn)換參數(shù)直接關系到測量成果的準確性 ,因此 ,計算轉(zhuǎn)換參數(shù)時要認真仔細。流動站到達待測點后開機 ,等待接收機初始化 ,初始化完成后 ,即開始測量。其它各點的測量重復進行即可 ,直至所有點觀測完成。 15 GPS RTK測量的幾種作業(yè)方式 GPS RTK系統(tǒng)的作業(yè)方式非常靈活。流動站采用動態(tài)作業(yè)模式，可以處于靜止狀態(tài)，也可以處于運動狀態(tài)；可在一固定點 (不一定為己知點 )上先進行靜態(tài)初始化再進行動態(tài)作業(yè)，也可在動態(tài)條件下直接開機，并在動態(tài)環(huán)境下完成整周模糊度的搜索求解。有的己知點可能同時具有 WGS8