RTK在控制测量中的应用.doc

甘 肃 省 林 业 职 业 技 术 学 院

毕 业 论 文

RTK在控制测量的应用

专 业： 工程测量
主考学校：
准考证号：
指导教师姓名职称：

2011年06 月20日

工程测量专 业
毕业论文

RTK在控制测量的应用
RTK to control measurement applications in

目 录
摘要………………………………………………………………………………
关键词……………………………………………………………………………
前 言 ……………………………………………………………………………
一、RTK原理 ……………………………………………………………………
二、技术要点……………………………………………………………………
(1) 基准站的选择………………………………………………………………
(2) 坐标转换参数的求解………………………………………………………
(3) RTK作业前的检验…………………………………………………………
(4) 内业数据处理及精度分析…………………………………………………
(5) RTK作业中注意的问题……………………………………………………
三、RTK技术应用………………………………………………………………
四、结 语………………………………………………………………………
参考文献…………………………………………………………………………
致 谢……………………………………………………………………………

独创性声明
本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括为获得高等教育自学考试或其他教育机构的证书或学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

签名： 日期：

RTK控制测量的应用
付万奇
摘 要：
控制测量学是研究精确测定和描绘地面控制点空间位置及其变化的学科. 它的服务对象主要是各种工程建设、城镇建设和土地规划与管理等工作。它是各种测量学的基础。所以控制测量非常重要，GPS RTK（Real Time Kinematic）技术又称载波相位动态实时差分技术，它能够实时地提供测量点在指定坐标系中的三维坐标（x,y,z），并能够达到厘米级的精度，由于其在野外作业时能够实时提供测量点的三维坐标，具备灵活、快速、省时、省力及精度高等优点，能极大地提高工作效率.
关键词： RTK，控制测量，应用。

前 言：
随着GPS–RTK（Real Time Kinematic）技术的日趋成熟与完善，其优越性与GPS静态相对定位测量及常规控制测量手段相比大致有以下3方面优点：
（1） 无需后续处理，能快速显示定位结果；
（2） 布点灵活，控制点之间无需通视，作业方便快速高效；
（3） 点与点之间相互独立无误差积累。
众所周知，GPS–RTK系统是GPS测量技术与通讯技术的结合，其系统有三部分组成，即基准站、数据通讯、流动站。由此可知，GPS–RTK定位精度和其三个系统息息相关。所以要达到理想的定位结果必须满足以下三个条件：
（1） 基准站应有精确的WGS-84坐标，且点位视野开阔，远离大功率发射物及大面积水域；
（2） 基准站与流动站应有流畅的数据链通信，且作业半径尽量控制在5公里范围内，对标称精度为（10mm+1×10-6）的GPS接收机来说，作业半径超过10公里其定位精度会降低（1–2）厘米；
（3） 流动站与基准站之间应有精确的转换参数。
一、RTK原理
   GPS实时动态测量（Real-Time Kinematic）简称RTK，具体作业方法是在已知点上设置一台GPS接收机作为基准站，并将一些必要的数据如基准站的坐标、高程、坐标转换参数等输入GPS控制手簿，一至多台GPS接收机设置为流动站。基准站和流动站同时接收卫星信号，基准站将接收到的卫星信号通过基准站电台发送到流动站，流动站将接收到的卫星信号与基准站发来的信号传输到控制手簿进行实时差分及平差处理，实时得到本站的坐标和高程及其实测精度，并随时将实测精度和预设精度指标进行比较，一旦实测精度达到预设精度指标，手簿将提示测量人员是否接受该成果，接受后手簿将测得的坐标、高程及精度同时记录进手簿。
二、技术要点
（1） 基准站的选择
RTK定位的数据处理过程中，流动站随着与基准站距离的增大，初始化的时间将会延长，精度将会降低，所以流动站与基准站之间的距离不能太大，一般不超过10km范围，基准站和流动站的观测数据质量好坏、无线电的信号传播质量好坏对定位结果的影响很大，基准站位置的有利选择非常重要。因此在测区内任一点设站均能保证上述要求。同时要考虑到基准站上的“净空”，即基准站上空无卫星信号的大面积遮掩和影响RTK数据链通讯的无线电干扰，以及提高基准站天线的架设高度。
（2） 坐标转换参数的求解
在测区像控点的测量中，要求采用的是国家北京54坐标系，因此在RTK作业时，流动站所得到的坐标应为高斯平面坐标。求取转换参数的方法主要有①在有控制点的WGS-84坐标和国家北京54坐标时，根据两套坐标系统建立关系求得转换参数；②在测区已经进行了GPS控制测量，应用已求得的转换参数人工输入转换参数，从而进行两种坐标的转换；③采用地图投影的方式，即使用已知的投影方式来确定转换参数。在使用②和③方法进行求取转换参数时，基准站的坐标必须放在已知点上，而且基准站的WGS-84坐标必须是已知的国家北京54坐标通过已知的转换参数和投影方式反算得到。
应用控制点求解转换参数时，可以有不同的作业方式：①基准站位于已知点上，该点的WGS-84坐标的获得可以采用已有的静态数据，直接将控制点的WGS-84坐标和北京54坐标输入手簿直接求取，或者也可以点采集的方式获取，此法是在无WGS-84坐标成果的情况下使用的一种方法，基准站的WGS-84坐标通过单点定位得到，再用流动站到控制点上去采集WGS-84坐标，然后再应用采集的数据进行转换参数的求取。②当在某些特殊的地方，无合适的控制点坐标来设置基准站，可以采用基准站任意摆放的方式，即虚拟一个基准站的北京54坐标，基准站的WGS-84坐标直接测量手簿读取，然后流动站再到各个控制点上去采集WGS-84坐标，由于基准站的北京坐标是一个虚拟坐标，所以在求解转换参数时基准站不得参与转换参数的求解。
在求解转换参数时，要求控制点的个数在3个以上，此外，通过实际作业发现，利用远离作业区的控制点求解的转换参数，误差较大，所以在求解转换参数时，最好使用作业区附近的控制点来求解转换参数。
（3） RTK作业前的检验
RTK测量的可靠性取决于数据链传输质量和流动站的观测环境，虽然RTK技术使用了较好的数据处理方法，但毕竟RTK使利用非常有限的数据量，而且实时处理难以消除由于卫星信号暂时遮掩、无线电传输错误所造成的误差。对于每日施工前、设置新的基准站和接收机或控制器内的数据或参数更新后都要进行复测检核。通过检验，一方面可以发现在基准站和流动站设置中的问题，另一方面可以检验RTK作业的精度情况是否可以满足像控点的精度指标。
为了保证RTK的实测精度和可靠性，进行已知点的检核，避免出现作业盲点。研究表明，RTK确定整周模糊度的可靠性最高为95%，RTK比静态GPS还多出一些误差因素如数据链传输误差等。因此必须进行严格质量控制。主要采用以下两种方法：
1．已知点检核比较法。用RTK测出已知控制点的坐标进行比较检核，发现问题即时采取措施进行改正。
2．重测比较法。每次初始化成功后，先重测1~2个已测过的RTK点或高精度控制点，确认无误后才进行RTK测量。最可靠的是已知点检核比较法，但控制点的数量总是有限的，所以没有控制点的地方需要用重测比较法来检验测量成果。
3.在控制点成果较少的情况下，也可以使用前一次测定的结果与本次测量结果进行比较，以达到检验的目的。
4.通过在测定过程中的实际检验情况，与已有的高等级控制点的检验较差最大为5.49cm，高程较差最大值为7.2cm，均可以满足对像控点的精度要求。[1]
(4)内业数据处理及精度分析
RTK测量数据处理相对于GPS静态测量简单，用TGO软件处理接收机导入的测量数据(*.dc)，直接可以将坐标值输出和打印，得到控制点成果。为检验RTK控制点的实际精度，RTK测量结束后，用全站仪对相互通视的点比较。RTK实测精度完全符合导线测量精度要求，而且误差分布均匀，不存在误差累积问题。[2]
(5). RTK作业中注意的问题
在应用RTK测量中，要注意以下几个问题：①减少信号的干扰。对于基准站而言，一般要选择在周围没有遮挡的开阔地方，以使基准站能够接收到尽可能多的GPS卫星信号.②考虑到电磁波干扰及湖面、水面及建筑物等带来的多路径效应，基准站要远离无线电发射源、高压线及水面, 为了增大基准站无线电有效的发射距离，要尽可能把基准站选在地势较高的地方，并架设稳定牢固，观测期间不能有轻微晃动，以免影响测量精度。③作业前，使用随机软件做好卫星星历的预报，应选择PDOP值小于5的情况下进行RTK测量，否则在野外测量中很难得到‘固定解’。
三、RTK技术的应用
（1）控制测量为满足城市建成区和规划区测绘的需要，城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀。GPS 静态测量，点间不需通视且精度高，但需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则必须返工。应用RTK技术将无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。
　　（2）像控点测量像控点测量是航空摄影测量外业主要工作之一，传统的方法要布设大量的导线来测量部分平高点，内业再空三加密。采用RTK技术测量，只需在测区内或测区附近的高等级控制点架设基准站，（若测区内或测区附近无高等级控制点，可先加密），流动站直接测量各像控点的平面坐标和高程，对不易设站的像控点，可采用手簿提供的交会法等间接的方法测量。像控点的精度要求对于RTK测量来说是不难达到的。与传统作业相比较，它不需要逐级布设控制点；与静态GPS 测量相比，缩短了作业时间，因而大大提高了作业效率，功效至少提高3～5倍。
　　（ 3）线路中线定线RTK测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样，放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，即可放样。放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。
　　（4）建筑物规划放线建筑物规划放线，放线点既要满足城市规划条件的要求，又要满足建筑物本身的几何关系，放样精度要求较高。使用RTK进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系，对于短边，其相对关系较难满足。在放样的同时，需要注意的是测量点位的收敛精度，如果点位收敛精度不高的情况下，强制测量则有可能带来较大的点位误差。在点位精度收敛高的情况下，用RTK进行规划放线一般能满足要求。
　　（5）用地测量在建设用地勘测定界测量中，RTK技术可实时地测定界址点坐标，确定土地使用界限范围，计算用地面积，在土地分类及权属调查时，应用RTK技术可实时测量权属界限、土地分类修测，提高了测量速度和精度。
　　(6) 其他方面测量RTK技术还可用于地形测量、水域测量、管线测量、房产测量等方面。用RTK测图，可不用布设图根控制，仅依据少量的基准点，即可直接测定地形地物点坐标，如果用专业测图软件，通过电子手簿记录即可实现数字化测图。在水下地形测量是，RTK能自动导航和按距离或时间间隔自动采点，只要将天线高量至水面，加水深改正后，即可高精度的实时测定水下地形点的三维坐标，由专业软件成图。
四、结 语
RTK测量技术能够满足城市测量中对一二级导线和四等水准测量的（技术）要求。由于RTK技术不同于常规的控制测量，不可能完全用常规控制测量的技术标准来衡量，尤其是在边长较短的相邻点表现比较明显。RTK技术的测量误差分布均匀、相互独立，不存在误差积累，精度可靠度较高。RTK测量技术能够实时地提供测量成果，不需要像常规控制测量那样分级布网，可以大大减少生产成本，减轻测量员的劳动强度，提高测量速度和企业效益。测量误差与流动站至基准站的距离成正比，因此解求坐标转换参数时所采用的已知点应分布均匀，覆盖整个测区，水平、垂直残差宜在3.5厘米以下（山区及重力异常地区另论）。基准站尽可能设置在符合观测条件的已知点上，这对高程测量尤为重要。测量过程中，尽可能地检测一定数量的测区内和相邻的控制点，以发现异常情况，并剔除原控制网内的粗差点，便于做好与已有地形图或工程项目的接边工作。测量时需采用一些方法来提高测量精度。如延长测量时间、使用对中器、选择最佳观测时段、增加观测次数或改变基准站等。同精度两次测量值的较差取3厘米以下为宜。

参考文献：
［1］邱新斌．RTK图根控制测量及其精度检验[J]. 现代测绘, 2003, （5） .
［2］刘永昶，牛仁义. RTK图根控制测量及其精度检验[J]. 测绘通报 .

致 谢
　感谢我的导师教授，他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。感谢我的室友们，从遥远的家来到这个陌生的城市里，是你们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情，维系着寝室那份家的融洽。　　
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从不知道毕业论文怎么写，到开始进入课题到论文的完成，再到顺利完成了毕业论文答辩稿，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！

论 文 评 定 表
评
定
项
目
写 作 部 分
答 辩
总

计
立论
观点
组织
结构
语言
表达
回答问题
表述
能力
发挥
水平
30%
20%
20%
20%
5%
5%
100%
得分

指
导
教
师
评
语

答辩委员会评语

答辩委员会组成及签名
职称：＿＿＿＿＿＿ 签字：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
职称：＿＿＿＿＿＿ 签字：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
职称：＿＿＿＿＿＿ 签字：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
200 年 月 日

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