gps rtk技术在地籍测量中的应用研究

武汉大学成人高等教育毕业论文（设计） GPS RTK 技术在地籍测量中的应用研究 学 院： 武汉测绘学院 专 业： 工 程 测 量 学 号： 200953103362 姓 名： 李民胜 指导教师： 魏二虎 2010 年 3 月 15 日 ii 摘 要 介 绍 了 GPSRTK 的 原 理 、 测 量 方 法 、 技 术 特 点 和 系 统 的 组 成 ， 以 及 地 籍 测 量 的 相 关 知 识 和 GPSRTK 在 地 籍 控 制 网 中 的 布 网 原 则 和 形 式 ， 研 究 了 GPSRTK 在 地 籍 测 量 中 基 准 站 的 点 位 选 择 、 仪 器 部 件 的 连 接 、 设 置 和 工 作 时 的 要 求 以 及 流 动 站 的 设 置 和 初 始 化 ， 讲 述 了 GPSRTK 技 术 在 地 籍 控 制 、 碎 步 测 量 和 建 设 用 地 勘 测 定 界 中 的 应 用 ， 分 析 了 GPSRTK 技 术 在 地 籍 测 量 中 测 量 误 差 的 来 源 ， 并 对 观 测 结 果 的 精 度 给 予 分 析 ， 得 出 的 系 统 解 决 方 案 。 通 过 内 外 业 相 联 系 ， 建 立 起 基 于 控 制 网 的 布 设 与 外 业 数 据 采 集 相 结 合 的 方 式 。 关 键 词 ： GPS， RTK， 地 籍 测 量 ， 精 度 ， 应 用 目 录 武汉大学毕业论文 iii 1 前 言 .6 2 GPSRTK 定 位 原 理 .6 2.1 GPSRTK 定 位 原 理 及 测 量 方 法 .6 2.1.1 GPSRTK 定 位 原 理 7 2.1.2 GPSRTK 测 量 方 法 及 其 特 点 8 2.1.3 GPSRTK 系 统 的 组 成 9 3 地 籍 控 制 测 量 11 3.1 地 籍 控 制 网 的 布 网 原 则 .11 3.1.1 地 籍 控 制 网 的 基 本 要 求 11 3.1.2 首 级 控 制 网 的 布 设 12 3.1.3 加 密 控 制 网 的 布 设 12 3.1.4 地 籍 图 根 控 制 网 的 布 设 12 3.2 地 籍 控 制 网 的 形 式 及 其 选 择 .13 4 GPSRTK 地 籍 测 量 13 4.1 基 准 站 观 测 点 位 的 选 择 和 设 置 .13 4.1.1 点 位 的 选 择 .13 4.1.2 基 准 站 的 设 置 .13 4.1.3 基 准 站 运 行 时 的 要 求 .14 4.2 流 动 站 的 设 置 和 初 始 化 .14 4.2.1 流 动 站 的 设 置 .14 4.2.2 RTK 流 动 站 的 初 始 化 14 4.3 RTK 在 地 籍 测 量 中 的 相 关 测 量 .15 4.3.1 地 籍 控 制 测 量 的 应 用 .15 4.3.2 地 籍 碎 步 测 量 的 应 用 .15 4.3.3 土 地 勘 测 定 界 （ 放 样 ） 中 的 应 用 .15 5GPS-RTK 在 地 籍 测 量 中 的 测 量 误 差 来 源 及 精 度 分 析 16 5.1 测 量 误 差 来 源 .16 5.1.1 同 测 站 有 关 的 误 差 .16 5.1.2 同 距 离 有 关 的 误 差 .16 5.2 精 度 的 分 析 .16 6 结 论 16 参 考 文 献 17 致 谢 18 4 前 言 测 绘 是 了 解 自 然 、 改 造 自 然 并 获 取 图 文 资 料 及 相 关 信 息 的 重 要 手 段 ， 为 国 民 经 济 基 础 建 设 提 供 重 要 的 依 据 。 随 着 国 民 经 济 的 不 断 发 展 ， 一 方 面 ， 对 测 绘 产 品 提 供 的 图 像 资 料 、 文 字 资 料 无 论 从 精 度 或 信 息 量 的 上 要 求 也 越 来 越 高 ； 另 一 方 面 ， 从 测 绘 使 用 仪 器 设 备 ， 计 算 工 具 ， 数 据 处 理 软 件 ， 也 不 断 地 在 更 新 ， 科 技 含 量 较 高 的 仪 器 设 备 都 越 来 越 多 地 应 用 到 了 测 绘 领 域 。 测 绘 作 为 边 缘 学 科 ， 传 统 的 作 业 方 法 、 数 据 处 理 、 内 业 成 图 等 多 个 环 节 都 发 生 了 巨 大 的 变 革 ， 甚 至 有 些 作 业 方 法 正 在 被 逐 步 地 淘 汰 。 呈 现 出 测 量 仪 器 精 度 高 ， 观 测 成 果 质 量 越 好 ， 数 据 处 理 机 械 化 ， 操 作 方 面 人 性 化 ， 内 外 业 的 连 接 越 来 越 紧 密 ， 精 密 仪 器 的 不 断 出 现 产 生 了 新 的 作 业 方 法 。 地 籍 测 量 传 统 测 量 方 法 是 先 采 用 全 站 仪 做 导 线 控 制 ， 在 导 线 控 制 点 的 基 础 上 进 行 宗 地 界 址 点 的 碎 部 测 量 。 导 线 测 量 精 度 经 常 受 到 起 算 控 制 点 的 精 度 、 测 站 之 间 通 视 差 的 影 响 ， 而 且 需 要 大 量 的 人 力 、 物 力 和 时 间 。 GPSRTK（ Real Time Kinematic， 实 时 动 态 ） 技 术 的 出 现 以 及 GPS（ Global Positioning System， 全 球 定 位 系 统 ） 接 收 机 空 间 定 位 精 度 的 不 断 提 高 ， GPS-RTK 技 术 广 泛 地 在 控 制 测 量 、 地 形 测 量 、 地 籍 测 量 、 房 产 测 量 等 等 GPS-RTK 在 空 间 定 位 定 位 精 度 高 、 观 测 时 间 短 、 测 站 间 无 需 通 视 、 操 作 简 便 以 及 全 天 候 作 业 等 优 点 。 1 RTK 技 术 与 传 统 地 籍 测 量 方 法 相 比 ， 具 有 明 显 的 优 势 。 GPS 观 测 不 受 天 气 、 时 间 、 通 视 的 影 响 。 GPS 测 量 的 点 位 之 间 不 存 在 误 差 累 积 ， 避 免 了 传 统 地 籍 测 量 中 由 于 边 长 过 长 等 原 因 带 来 的 误 差 累 积 ， 提 高 了 精 度 。 由 于 RTK 技 术 能 够 实 时 处 理 所 观 测 的 数 据 ， 并 能 现 场 检 测 出 不 合 格 的 成 果 ， 提 高 了 工 作 的 效 率 。 武汉大学毕业论文 5 1 GPS-RTK 定 位 原 理 和 地 籍 测 量 2.1 GPS-RTK 定 位 原 理 及 测 量 方 法 2.1.1 GPS-RTK 定 位 原 理 20 世 纪 90 年 代 以 来 ， GPS 全 球 定 位 系 统 在 应 用 领 域 的 研 究 取 得 了 迅 速 进 展 。 测 绘 行 业 首 先 将 GPS 应 用 于 大 地 测 量 ， 并 进 一 步 将 该 项 技 术 推 广 到 工 程 测 量 中 ， 形 成 许 多 成 熟 的 方 法 ， 如 静 态 测 量 、 快 速 静 态 测 量 、 准 动 态 测 量 以 及 动 态 测 量 等 。 静 态 测 量 是 用 两 台 或 两 台 以 上 GPS 接 收 机 同 步 观 测 ， 对 观 测 数 据 进 行 处 理 ， 可 得 到 两 测 站 间 精 密 的 WGS84 基 线 向 量 ， 再 经 过 平 差 、 坐 标 传 递 、 坐 标 转 换 等 工 作 ， 最 终 得 到 测 点 的 坐 标 ， 其 精 度 可 达 到 厘 米 级 ， 甚 至 是 毫 米 级 ， 但 观 测 时 间 长 ， 需 要 在 现 场 记 录 观 测 数 据 ， 然 后 进 行 内 业 处 理 ， 才 能 得 到 测 点 的 坐 标 ， 野 外 测 量 的 精 度 能 否 达 到 规 定 的 要 求 ， 只 有 在 数 据 处 理 完 成 后 才 能 确 定 ， 故 静 态 定 位 技 术 在 实 时 定 位 方 面 存 在 困 难 ， 不 能 直 接 应 用 于 施 工 放 样 。 目 前 ， 动 态 测 量 实 时 定 位 的 GPS 载 波 相 位 差 分 技 术 ， 简 称 RKT 定 位 技 术 ， 已 在 施 工 放 样 的 实 践 中 成 功 应 用 。 该 技 术 保 留 了 GPS 测 量 的 高 精 度 ， 同 时 又 具 有 实 时 性 。 2 RTK 定 位 技 术 是 基 于 载 波 相 位 观 测 值 的 实 时 动 态 定 位 技 术 ， 他 能 够 实 时 地 提 供 测 站 点 在 指 定 坐 标 系 中 的 三 维 定 位 的 结 果 ， 并 能 达 到 厘 米 级 精 度 。 他 是 利 用 2 台 以 上 的 GPS 接 收 机 同 时 接 受 卫 星 信 号 ， 其 中 的 一 台 安 置 在 已 知 坐 标 点 上 作 为 基 准 站 。 另 一 台 是 用 来 测 定 未 知 点 的 坐 标 （ 称 为 流 动 站 ） ， 基 准 站 根 据 该 点 的 准 确 坐 标 求 出 其 到 卫 星 的 距 离 改 正 数 并 将 这 一 改 正 数 发 给 流 动 站 ， 流 动 站 根 据 这 一 改 正 数 来 改 正 其 定 位 结 果 ， 从 而 大 大 提 高 定 位 精 度 。 在 RTK 作 业 模 式 下 ， 基 准 站 通 过 数 据 链 将 其 观 测 值 和 测 站 坐 标 信 息 一 起 传 送 给 流 动 站 。 流 动 站 不 仅 通 过 数 据 链 接 收 来 自 基 准 站 的 数 据 ， 还 要 采 集 GPS 观 测 数 据 ， 并 在 系 统 内 组 成 差 分 观 测 值 进 行 实 时 处 理 。 流 动 站 可 以 处 于 静 止 状 态 ， 也 可 处 于 运 动 状 态 。 RTK 技 术 的 关 键 在 于 数 据 处 理 技 术 和 数 据 传 输 技 术 。 3 RTK 技 术 采 用 差 分 GPS 三 类 （ 位 置 差 分 、 伪 距 差 分 和 相 位 差 分 ） 中 的 相 位 差 分 。 这 三 类 差 分 方 式 都 是 由 基 准 站 发 送 改 正 数 ， 由 流 动 站 接 收 并 对 其 观 测 的 结 果 进 行 改 正 ， 以 获 得 精 确 定 位 结 果 ， 所 不 同 的 是 发 送 改 正 数 的 具 体 内 容 不 一 样 ， 其 差 分 定 位 的 精 度 也 不 同 。 前 两 类 定 位 误 差 的 相 关 性 会 随 基 准 站 和 流 动 站 的 空 间 距 离 的 增 加 其 定 位 精 度 迅 速 降 低 ， 故 采 用 相 位 差 分 技 术 进 行 差 分 。 RTK 技 术 是 GPS 应 用 的 重 大 历 程 碑 ， 它 的 出 现 为 工 程 放 样 、 地 形 地 籍 测 量 及 各 种 控 制 测 量 带 来 了 新 的 曙 光 ， 极 大 地 提 高 了 外 业 作 业 效 率 ， 因 此 它 一 出 现 就 受 到 了 青 眛 。 4 城 镇 地 籍 测 量 是 在 1954 年 北 京 坐 标 系 或 是 本 地 坐 标 系 上 进 行 。 因 此 ， 要 快 速 完 成 测 量 工 作 ， 就 必 须 实 时 进 行 坐 标 转 换 。 坐 标 转 换 可 采 用 至 少 三 个 以 上 同 时 拥 有 WGS84 地 心 坐 标 系 和 1954 年 北 京 坐 标 系 或 6 本 地 坐 标 的 已 知 点 ， 按 Burasa 模 型 解 求 七 个 转 换 参 数 。 RTK 的 关 键 技 术 主 要 是 初 始 整 周 模 糊 度 的 快 速 解 算 ， 数 据 链 的 优 质 完 成 实 现 高 波 特 率 数 据 传 输 的 高 可 靠 性 和 强 干 扰 性 。 其 工 作 原 理 如 图 1-1： 基准站观测数据 基准站接收机 无线通讯设备 无线通讯设备 流动站接收机 实时解算两站间的基线 实时解算流动站的 WGS-84 坐标 转换为当地基准坐标 （我国为国家大地坐标系 C80 或是北京坐标系 P54） 图 2-1 GPS-RTK 工作原理理图 基准站观测信号 基准站坐标 GPS 信号 基准站观测数据 基准站接收机 无线通讯设备 无线通讯设备 流动站接收机 实时解算两站间的基线 实时解算流动站的 坐标 转换为当地基准坐标 流动站观测 信号 转换为当地基准坐标 2.1.2 GPSRTK 测 量 方 法 及 其 特 点 GPSRTK 测 量 方 法 RTK测 量 技 术 又 称 载 波 相 位 差 分 技 术 ， 是 GPS测 量 技 术 与 数 据 传 输 技 术 的 结 合 ， 以 WGS-84坐 标 为 基 础 的 全 球 通 用 的 一 种 动 态 测 量 技 术 。 根 据 基 准 站 的 架 设 方 法 ， GPSRTK技 术 的 测 量 方 法 可 分 为 两 种 ： 1)“无 投 影 （ 无 转 换 ） ”法 。 该 种 方 法 是 直 接 用 接 收 机 在 基 准 站 和 流 动 站 接 收 WGS-84坐 标 ， 其 后 利 用 观 测 的 已 知 点 的 WGS84坐 标 和 相 应 的 地 方 坐 标 ， 根 据 一 定 的 数 学 模 型 进 行 转 换 。 这 种 方 法 基 准 站 不 一 定 要 安 置 在 已 知 点 上 ， 但 根 据 不 同 的 转 换 方 法 ， 需 要 一 定 数 量 的 已 知 点 。 2)“键 入 参 数 ”法 。 把 用 静 态 观 测 求 得 的 WGS84坐 标 和 地 方 坐 标 键 武汉大学毕业论文 7 入 到 手 簿 中 ， 进 行 转 换 ， 也 可 以 置 入 静 态 观 测 平 差 时 求 取 的 转 换 参 数 。 该 方 法 基 准 站 须 架 设 在 已 知 点 上 ， 为 了 检 核 ， 需 要 观 测 一 定 量 的 已 知 点 。 6 GPSRTK技 术 特 点 优 点 ： 作 业 效 率 高 在 一 般 的 地 形 地 势 下 ， 高 质 量 的 RTK设 站 一 次 即 可 测 完 5km半 径 的 测 区 ， 大 大 减 少 了 传 统 测 量 所 需 的 控 制 点 数 量 和 测 量 仪 器 的 “搬 站 ”次 数 ， 仅 需 一 人 操 作 ， 每 个 放 样 点 只 需 要 停 留 12s， 就 可 以 完 成 作 业 。 定 位 精 度 高 ， 没 有 误 差 积 累 只 要 满 足 RTK的 基 本 工 作 条 件 ， 在 一 定 的 作 业 半 径 范 围 内 (一 般 为 5km)， RTK的 平 面 精 度 和 高 程 精 度 都 能 达 到 厘 米 级 ,且 不 存 在 误 差 积 累 。 全 天 候 作 业 RTK技 术 不 要 求 两 点 间 满 足 光 学 通 视 ， 只 需 要 满 足 “电 磁 波 通 视 和 对 空 通 视 的 要 求 ”， 因 此 和 传 统 测 量 相 比 ， RTK技 术 作 业 受 限 因 素 少 ， 几 乎 可 以 全 天 候 作 业 。 RTK作 业 自 动 化 、 集 成 化 程 度 高 RTK可 胜 任 各 种 测 绘 外 业 。 流 动 站 配 备 高 效 手 持 操 作 手 簿 ， 内 置 专 业 软 件 可 自 动 实 现 多 种 测 绘 功 能 ， 减 少 人 为 误 差 ， 保 证 了 作 业 精 度 。 7 缺 点 及 其 解 决 方 法 ： 受 卫 星 状 况 限 制 GPS系 统 的 总 体 设 计 方 案 是 在 1973年 完 成 的 ， 受 当 时 的 技 术 限 制 ， 总 体 设 计 方 案 自 身 存 在 很 多 不 足 。 随 着 时 间 的 推 移 和 用 户 要 求 的 日 益 提 高 ， GPS卫 星 的 空 间 组 成 和 卫 星 信 号 强 度 都 不 能 满 足 当 前 的 需 要 ， 当 卫 星 系 统 位 置 对 美 国 是 最 佳 的 时 候 ， 世 界 上 有 些 国 家 在 某 一 确 定 的 时 间 段 仍 然 不 能 很 好 地 被 卫 星 所 覆 盖 。 例 如 在 中 、 低 纬 度 地 区 每 天 总 有 两 次 盲 区 ,每 次 2030min， 盲 区 时 卫 星 几 何 图 形 结 构 强 度 低 ， RTK测 量 很 难 得 到 固 定 解 。 同 时 由 于 信 号 强 度 较 弱 ， 在 对 空 遮 挡 比 较 严 重 的 地 方 GPS无 法 正 常 应 用 。 受 电 离 层 影 响 白 天 中 午 ， 受 电 离 层 干 扰 大 ， 共 用 卫 星 数 少 ， 因 而 初 始 化 时 间 长 甚 至 不 能 初 始 化 ， 也 就 无 法 进 行 测 量 。 根 据 实 际 经 验 ， 每 天 中 午 1213点 ， RTK测 量 很 难 得 到 固 定 解 。 受 数 据 链 电 台 传 输 距 离 影 响 数 据 链 电 台 信 号 在 传 输 过 程 中 易 受 外 界 环 境 影 响 ： 如 高 大 山 体 、 建 筑 物 和 各 种 高 频 信 号 源 的 干 扰 ， 在 传 输 过 程 中 衰 减 严 重 ， 严 重 影 响 外 业 精 度 和 作 业 半 径 。 另 外 ， 当 RTK作 业 半 径 超 过 一 定 距 离 时 ， 测 量 结 果 误 差 超 限 ， 所 以 RTK的 实 际 作 业 有 效 半 径 比 其 理 论 半 径 要 小 ， 工 程 实 践 和 专 门 研 究 都 证 明 了 这 一 点 。 受 对 空 通 视 环 境 影 响 在 山 区 、 林 区 、 城 镇 密 楼 区 等 地 作 业 时 ， GPS卫 星 信 号 被 阻 挡 机 会 8 较 多 ， 信 号 强 度 低 ， 卫 星 空 间 结 构 差 ， 容 易 造 成 失 锁 ， 重 新 初 始 化 困 难 甚 至 无 法 完 成 初 始 化 ， 影 响 正 常 作 业 。 受 高 程 异 常 问 题 影 响 RTK作 业 模 式 要 求 高 程 的 转 换 必 须 精 确 ， 但 我 国 现 有 的 高 程 异 常 分 布 图 在 有 些 地 区 ， 尤 其 是 山 区 存 在 较 大 误 差 ， 在 有 些 地 区 甚 至 是 空 白 ， 这 就 使 得 将 GPS大 地 高 程 转 换 至 海 拔 高 程 的 工 作 变 得 比 较 困 难 ， 精 度 也 不 均 匀 ， 影 响 RTK的 高 程 测 量 精 度 。 不 能 达 到 100%的 可 靠 度 RTK确 定 整 周 模 糊 度 的 可 靠 性 为 95%99%， 在 稳 定 性 方 面 不 及 全 站 仪 ， 这 是 由 于 RTK较 容 易 受 卫 星 状 况 、 天 气 状 况 、 数 据 链 传 输 状 况 影 响 的 缘 故 。 8 2.1.3 GPSRTK 系 统 的 组 成 GPSRTK系 统 由 基 准 站 、 若 干 个 流 动 站 及 无 线 电 通 讯 系 统 三 部 分 组 成 。 基 准 站 包 括 GPS接 收 机 、 GPS天 线 、 无 线 电 通 讯 发 射 系 统 、 供 GPS 接 收 机 和 无 线 电 台 使 用 的 电 源 (汽 车 用 12伏 蓄 电 瓶 )及 基 准 站 控 制 器 等 部 分 。 流 动 站 由 以 下 几 个 部 分 组 成 ： GPS接 收 机 、 GPS天 线 、 无 线 电 通 讯 接 听 系 统 、 供 GPS接 收 机 和 无 线 电 使 用 的 电 源 及 流 动 站 控 制 器 等 部 分 。 GPS-RTK系 统 结 构 图 如 图 1-2： 武汉大学毕业论文 9 GPS 主机 发射电台 发射电台 基准站 GPS 主机 采集器 流动站 图 2-2 GPS-RTK 系统结构图 2.2 地 籍 测 量 地 籍 测 量 是 为 了 获 取 和 表 达 地 籍 信 息 所 进 行 的 测 绘 工 作 。 其 基 本 内 容 是 测 定 土 地 及 其 附 着 物 的 权 属 、 位 置 、 数 量 、 质 量 和 利 用 状 况 等 。 具 体 内 容 如 下 ： 地 籍 控 制 测 量 ， 测 量 地 籍 基 本 控 制 点 和 地 籍 图 根 控 制 点 ； 界 线 测 量 ， 测 定 行 政 区 划 界 限 和 土 地 权 属 界 线 的 界 址 点 坐 标 ； 地 籍 图 测 绘 ， 测 绘 分 幅 地 籍 图 、 土 地 利 用 现 状 图 、 房 产 图 、 土 地 图 ； 面 积 测 算 ， 测 算 地 块 和 宗 地 的 面 积 ， 进 行 面 积 的 平 差 和 统 计 ； 进 行 土 地 信 息 的 动 向 监 控 ， 进 行 地 籍 变 更 测 量 ， 包 括 地 籍 图 的 修 测 、 重 测 和 地 籍 簿 册 的 修 编 ， 以 保 证 地 籍 成 果 资 料 的 现 势 性 与 正 确 性 ； 根 据 土 地 整 理 、 开 发 与 规 划 的 要 求 ， 进 行 有 关 的 地 籍 测 量 工 作 。 同 其 他 测 量 工 作 一 样 ， 地 籍 测 量 也 遵 循 一 般 的 测 量 原 则 ， 即 先 控 制 后 基准站 发射电台 发射电台 图 2-2 GPS-RTK 系统结构图 采集器 10 碎 部 、 有 高 级 到 低 级 、 从 整 体 到 局 部 的 原 则 。 地 籍 测 量 与 基 础 测 绘 和 专 业 测 量 有 着 明 显 的 不 同 ， 其 本 质 的 不 同 表 现 在 凡 涉 及 土 地 及 其 附 着 物 的 权 利 的 测 量 都 可 视 为 地 籍 测 量 ， 具 体 表 现 如 下 ： 地 籍 测 量 是 一 项 基 础 性 的 具 有 政 府 行 为 的 测 绘 工 作 ， 是 政 府 行 使 土 地 行 政 管 理 职 能 的 具 有 法 律 意 义 的 行 政 性 技 术 行 为 。 地 籍 测 量 为 土 地 管 理 提 供 了 精 确 、 可 靠 的 地 理 参 考 系 统 。 地 籍 测 量 具 有 勘 验 取 证 的 法 律 特 征 。 地 籍 测 量 的 技 术 标 准 必 须 符 合 土 地 法 律 的 要 求 。 地 籍 测 量 工 作 有 非 常 强 的 现 势 性 。 地 籍 测 量 技 术 和 方 法 是 对 当 今 测 绘 技 术 和 方 法 的 应 用 集 成 。 从 事 地 籍 测 量 的 技 术 人 员 应 有 丰 富 的 土 地 管 理 知 识 。 地 籍 测 量 是 精 确 测 定 土 地 权 属 界 址 点 的 位 置 ， 同 时 测 绘 供 土 地 管 理 部 门 使 用 的 大 比 例 尺 的 地 籍 平 面 图 ， 并 量 算 土 地 面 积 。 9 2 地 籍 控 制 测 量 3.1 地 籍 控 制 网 的 布 网 原 则 3.1.1 地 籍 控 制 网 的 基 本 要 求 地 籍 控 制 网 是 为 开 展 地 籍 碎 步 测 量 以 及 日 常 地 籍 测 量 而 布 设 的 测 量 控 制 网 。 地 籍 控 制 网 的 布 设 ， 在 精 度 上 要 满 足 测 定 界 址 点 坐 标 精 度 的 要 求 ， 在 密 度 上 要 满 足 辖 区 内 地 籍 碎 步 测 量 的 要 求 ， 在 点 位 埋 设 上 要 顾 及 日 常 地 籍 管 理 的 需 要 。 地 籍 控 制 测 量 坐 标 系 统 尽 量 采 用 国 家 统 一 坐 标 系 统 。 地 籍 控 制 测 量 坐 标 系 最 好 选 择 国 家 统 一 的 3带 平 面 直 角 坐 标 系 ， 使 城 镇 地 籍 控 制 网 成 为 国 家 网 的 组 成 部 分 ， 使 地 籍 测 量 能 充 分 利 用 国 家 控 制 点 的 成 果 。 在 条 件 不 具 备 的 地 区 ， 地 籍 控 制 网 可 采 用 地 方 坐 标 系 或 任 意 坐 标 系 。 采 用 任 意 坐 标 系 时 ， 起 算 数 据 应 在 较 大 比 例 尺 的 地 形 图 或 土 地 利 用 现 状 图 上 图 解 获 取 。 10 3.1.2 首 级 控 制 网 的 布 设 首 级 地 籍 控 制 网 应 能 长 期 使 用 ， 因 此 布 设 首 级 地 籍 控 制 网 的 范 围 应 覆 盖 中 长 期 的 城 市 规 划 区 域 。 随 着 全 球 定 位 系 统 （ GPS） 技 术 的 广 泛 应 用 以 及 GPS 定 位 技 术 具 有 精 度 高 、 速 度 快 、 费 用 省 、 操 作 简 便 、 控 制 点 间 勿 需 通 视 等 优 势 ， 首 级 平 面 控 制 网 应 优 先 以 GPS 网 形 式 布 设 ， 采 用 GPS 接 收 机 测 定 控 制 点 的 坐 标 。 特 殊 情 况 下 ， 也 可 以 用 导 线 网 、 边 角 网 、 三 角 网 等 地 面 控 制 网 布 设 方 法 ， 采 用 全 站 仪 等 测 定 控 制 点 的 坐 标 。 首 级 地 籍 控 制 网 的 精 度 ， 要 能 保 证 四 等 网 中 最 弱 相 邻 点 的 相 对 点 位 中 误 差 ， 以 及 四 等 以 下 各 等 级 控 制 点 相 对 于 上 级 控 制 点 的 点 位 中 误 差 不 超 过 5cm。 布 设 首 级 地 籍 控 制 网 时 ， 必 须 武汉大学毕业论文 11 先 制 定 技 术 设 计 方 案 ， 经 上 级 业 务 主 管 部 门 批 准 后 方 可 实 施 。 3.1.3 加 密 控 制 网 的 布 设 加 密 控 制 网 应 按 地 籍 碎 步 测 量 的 要 求 安 排 计 划 ， 可 分 期 、 分 片 布 设 ， 也 可 以 一 次 整 体 布 设 完 成 。 加 密 控 制 网 可 以 采 用 GPS 网 或 导 线 网 的 形 式 布 设 。 当 调 查 区 域 范 围 较 大 ， 并 要 求 一 次 整 体 布 设 加 密 控 制 网 时 ， 一 般 多 采 用 GPS 网 形 式 布 设 ， 布 设 导 线 网 时 ， 导 线 宜 布 设 成 直 伸 形 状 ， 当 复 合 导 线 长 度 超 过 城 镇 地 籍 调 查 规 程 规 定 时 ， 应 布 设 成 结 点 网 。 结 点 与 结 点 、 结 点 与 高 级 点 之 间 的 导 线 长 度 不 应 超 过 复 合 导 线 长 度 的 0.7 倍 。 由 于 目 前 全 站 仪 和 GPS 接 收 机 的 广 泛 应 用 ， GPS 网 和 地 面 控 制 网 计 算 平 差 软 件 的 功 能 增 强 ， 因 此 ， 加 密 控 制 网 的 等 级 一 般 不 再 分 级 ， 计 算 时 应 整 体 平 差 。 与 地 形 测 量 相 比 ， 地 籍 测 量 要 求 平 面 控 制 点 有 较 高 的 密 度 。 一 般 说 来 ， 地 籍 平 面 控 制 点 的 密 度 每 km2 不 少 于 10 点 。 3.1.4 地 籍 图 根 控 制 网 的 布 设 为 满 足 地 籍 碎 步 测 量 和 日 常 地 籍 管 理 的 需 要 ， 在 基 本 控 制 （ 首 级 网 和 加 密 控 制 网 ） 点 的 基 础 上 ， 加 密 的 直 接 供 测 图 及 测 量 界 址 点 使 用 的 控 制 网 称 为 地 籍 图 根 控 制 网 。 地 籍 图 根 控 制 网 的 特 点 与 地 形 测 绘 的 图 根 控 制 网 相 比 ， 地 籍 图 根 控 制 网 有 下 述 特 点 ： 地 形 测 绘 的 图 根 控 制 网 布 设 规 格 （ 点 位 密 度 、 精 度 等 ） 由 当 时 的 测 图 比 例 尺 决 定 ， 不 同 成 图 比 例 尺 图 根 控 制 网 的 规 格 相 差 很 大 。 地 籍 图 根 控 制 网 布 设 规 格 ， 应 满 足 测 量 界 址 点 坐 标 的 精 度 要 求 ， 与 地 籍 图 的 比 例 尺 大 小 基 本 无 关 。 地 形 测 绘 的 图 根 控 制 点 ， 是 为 地 形 碎 步 测 量 而 布 设 的 ， 测 图 （ 整 个 项 目 ） 完 成 后 ， 便 失 去 了 其 作 用 。 因 此 ， 埋 点 时 原 则 上 设 临 时 性 标 志 。 而 地 籍 图 根 控 制 点 不 仅 要 为 当 前 的 地 籍 碎 步 测 量 服 务 ， 同 时 还 要 为 日 常 地 籍 管 理 （ 各 种 变 更 地 籍 测 量 、 土 地 有 偿 使 用 过 程 中 的 测 量 等 ） 服 务 ， 因 此 地 籍 图 根 控 制 点 原 则 上 应 埋 设 永 久 性 或 半 永 久 性 标 志 。 地 籍 图 根 控 制 点 在 内 业 处 理 时 ， 应 有 示 意 图 、 点 之 记 描 述 。 由 于 地 籍 图 根 控 制 点 密 度 是 根 据 界 址 点 位 置 及 其 密 度 决 定 的 ， 几 乎 所 有 的 道 路 上 都 要 敷 设 地 籍 图 根 导 线 。 一 般 说 来 ， 地 籍 图 根 控 制 点 密 度 比 地 形 图 根 控 制 点 密 度 要 大 ， 通 常 每 km2 应 布 设 100400 个 地 籍 图 根 控 制 点 。 关 于 地 籍 图 根 导 线 布 设 的 几 点 特 殊 规 定 当 导 线 长 度 小 于 允 许 长 度 的 1/3 时 ， 只 要 求 导 线 全 长 的 绝 对 闭 合 差 小 于 13cm， 而 不 作 导 线 相 对 闭 合 差 的 检 查 。 当 单 导 线 中 的 边 长 短 于 10m 时 ， 允 许 不 作 导 线 角 度 闭 合 差 检 查 ， 但 不 得 用 该 导 线 的 边 长 及 方 位 作 为 起 算 数 据 布 设 低 一 级 导 线 或 支 点 。 当 用 电 磁 波 测 距 仪 或 电 子 全 站 仪 测 量 导 线 的 边 长 时 ， 导 线 总 长 允 许 放 宽 。 但 这 时 导 线 全 长 绝 对 闭 合 差 不 得 大 于 22cm,而 相 对 闭 合 差 ： 一 级 地 籍 图 根 导 线 不 得 大 于 1/5000 二 级 地 籍 图 根 导 线 不 得 大 于 1/3000。 11 12 3.2 地 籍 控 制 网 的 形 式 及 其 选 择 地 籍 控 制 网 的 布 设 形 式 是 由 GPS 的 布 网 所 决 定 的 ， 而 GPS 的 网 形 主 要 有 三 角 网 、 三 边 网 、 导 线 网 和 边 角 混 合 网 ， 所 以 GPSRTK 地 籍 控 制 网 的 形 式 也 是 由 以 上 的 四 种 构 成 。 地 籍 控 制 网 的 布 设 形 式 分 情 况 而 论 ， 在 城 镇 区 由 于 建 筑 物 的 高 度 高 和 密 集 程 度 大 等 都 可 能 对 观 测 结 果 有 影 响 ， 而 此 时 采 用 三 角 网 对 观 测 结 果 的 精 度 不 利 ， 所 以 在 城 镇 建 成 区 通 常 采 用 导 线 网 布 设 地 籍 控 制 网 ， 在 建 筑 物 稀 少 、 通 视 良 好 的 的 地 区 可 以 布 设 成 地 籍 图 根 三 角 网 。 不 管 布 设 成 那 种 形 式 的 网 形 结 构 ， 都 应 该 注 意 以 下 几 点 ： GPS 网 中 不 应 存 在 自 由 基 线 。 GPS 网 中 的 闭 合 条 件 中 基 线 数 不 可 过 多 。 GPS 网 应 以 “每 个 点 至 少 独 立 设 站 观 测 两 次 ”的 原 则 布 网 。 为 了 便 于 观 测 ， GPS 点 应 选 择 在 交 通 便 利 、 视 野 开 阔 、 容 易 到 达 的 地 方 。 4 GPSRTK 地 籍 测 量 4.1 基 准 站 观 测 点 位 的 选 择 和 设 置 4.1.1 点 位 的 选 择 基 准 站 的 设 立 好 与 差 对 GPSRTK 在 地 籍 测 量 中 起 着 决 定 性 的 作 用 ， 而 且 还 关 系 到 最 终 观 测 结 果 的 质 量 ， 所 以 基 准 站 的 观 测 点 位 的 选 择 应 该 要 做 到 把 其 安 置 在 一 个 视 野 开 阔 、 无 遮 挡 的 点 上 ， 如 在 山 头 或 者 是 楼 顶 上 ， 能 看 到 周 围 的 沿 地 平 线 的 高 度 角 不 小 于 15o 以 上 的 全 部 天 空 ， 而 且 还 能 满 足 GPS 在 选 点 上 的 要 求 ， 以 确 保 RTK 在 工 作 时 候 能 接 收 到 足 够 的 卫 星 的 数 目 。 由 于 基 准 站 对 观 测 非 常 重 要 ， 所 以 要 求 其 已 知 的 坐 标 非 常 准 确 ， 因 为 已 知 点 的 坐 标 误 差 会 造 成 RTK 在 解 算 时 候 起 基 线 的 误 差 。 当 测 区 内 存 在 高 等 级 的 控 制 点 ， 如 GPS 永 久 性 跟 踪 站 、 国 家 A 级 或 是 B 级 网 点 和 GPS 地 壳 形 变 监 测 点 时 ， 应 优 先 考 虑 作 为 基 准 站 使 用 。 12 4.1.2 基 准 站 的 设 置 在 保 证 各 个 部 件 连 接 正 确 无 误 下 ， 按 一 下 接 收 机 的 电 源 开 关 键 ， 接 通 电 源 。 用 键 盘 上 的 按 钮 打 开 掌 上 电 脑 并 确 认 所 有 部 件 连 接 无 误 ， 电 源 的 接 通 ， 如 果 接 收 机 和 电 台 的 指 示 灯 以 亮 ， 表 示 连 接 无 误 且 部 件 处 于 启 动 状 态 。 在 以 上 的 工 作 完 成 之 后 ， 一 定 要 对 接 收 机 做 相 关 的 设 置 ： 首 先 要 做 的 是 把 接 收 机 设 置 成 RTK 基 准 站 模 式 ， 这 个 是 在 设 置 中 是 最 重 要 的 步 骤 ； 然 后 把 电 台 的 天 线 连 接 到 基 准 站 的 输 入 端 口 ， 这 个 端 口 是 用 来 传 输 原 始 数 据 到 电 台 ； 还 有 些 需 要 设 置 基 准 站 的 数 据 传 输 速 率 ， 但 是 一 般 都 不 设 置 但 是 记 得 要 核 对 一 下 ； 最 后 还 要 设 定 接 收 机 是 否 需 要 原 始 武汉大学毕业论文 13 数 据 做 后 处 理 。 同 时 在 进 行 流 动 站 测 量 前 面 也 一 定 要 记 得 在 基 准 站 的 接 收 机 中 输 入 “站 点 标 识 符 、 坐 标 和 天 线 高 ”。 由 于 流 动 站 的 坐 标 是 依 据 基 准 站 而 言 的 ， 是 通 过 流 动 站 的 接 收 机 来 计 算 而 得 ， 但 是 必 须 的 先 知 道 基 准 站 的 三 维 坐 标 即 平 面 和 高 程 坐 标 ， 而 基 准 站 的 三 维 坐 标 和 观 测 的 数 据 信 息 一 起 发 送 给 流 动 站 ， 因 为 天 线 高 的 中 心 位 置 必 须 的 依 靠 基 准 站 的 坐 标 和 天 线 高 来 确 定 。 站 点 标 识 符 是 用 来 确 认 流 动 站 的 数 据 时 由 哪 个 基 准 站 提 供 ， 其 同 天 线 高 也 一 起 的 传 输 给 流 动 站 。 4.1.3 基 准 站 运 行 时 的 要 求 为 了 节 省 控 制 器 的 电 量 以 备 用 于 流 动 站 ， 在 基 准 站 运 行 正 常 的 时 候 可 以 关 闭 基 准 站 的 手 持 控 制 器 ； 尽 管 RTK 设 备 在 设 计 的 时 候 是 考 虑 了 防 水 、 防 晒 等 各 方 面 的 因 素 ， 但 是 为 了 考 虑 到 对 于 仪 器 的 保 护 和 其 性 能 的 稳 定 性 ， 尽 量 避 免 仪 器 长 时 间 的 烈 日 暴 晒 和 雨 水 淋 湿 ； 在 仪 器 运 行 正 常 的 情 况 下 ， 考 虑 到 仪 器 的 安 全 问 题 ， 工 作 人 员 不 能 远 离 仪 器 ， 需 要 定 时 的 检 查 仪 器 的 工 作 状 态 ， 及 时 报 告 和 处 理 不 正 常 的 情 况 ； 由 于 不 仅 基 准 站 的 GPS 设 备 用 电 ， 还 有 RTK 设 备 也 需 要 耗 电 ， 可 以 采 用 双 电 源 电 池 进 行 供 电 ， 条 件 允 许 的 情 况 下 还 可 以 用 汽 车 电 瓶 供 电 。 各 项 工 作 完 成 之 后 ， 对 基 准 站 进 行 检 测 ， 查 看 基 准 站 系 统 是 否 运 行 正 常 ， 还 有 是 否 正 常 接 受 卫 星 且 其 数 目 是 否 足 够 ， 同 时 还 查 看 基 准 站 电 台 是 否 能 正 常 传 输 数 据 ， 可 以 通 过 观 察 基 准 站 电 台 传 输 的 指 示 灯 可 得 知 ， 其 闪 动 一 次 表 明 发 送 一 个 数 据 包 。 如 果 基 准 站 的 各 项 都 运 行 正 常 ， 那 么 就 可 以 准 备 观 测 。 13 4.2 流 动 站 的 设 置 和 初 始 化 4.2.1 流 动 站 的 设 置 同 基 准 站 一 样 ， 除 测 杆 外 ， 其 他 的 部 件 也 是 放 在 背 包 或 者 是 运 输 箱 中 。 流 动 站 的 GPS 天 线 安 置 在 测 杆 上 ， 而 其 杆 能 够 精 确 的 在 测 点 上 对 中 、 整 平 。 其 他 的 同 样 也 要 量 测 和 记 录 GPS 天 线 高 、 安 置 电 台 天 线 （ 其 与 基 准 站 站 的 设 置 有 所 差 别 ， 根 据 流 动 站 装 置 的 配 备 不 同 而 设 ， 如 果 是 背 包 式 装 置 ， 其 电 台 电 线 安 置 在 流 动 站 背 包 外 的 可 伸 缩 的 杆 上 ； 要 是 杆 装 式 的 利 用 托 架 直 接 假 设 在 GPS 天 线 正 下 方 的 测 杆 上 ） 、 各 个 部 件 之 间 的 连 接 （ GPS 天 线 GPS 接 收 机 ； 掌 上 电 脑 GPS 接 收 机 ； 电 台 天 线 电 台 （ 如 果 是 内 置 电 台 ， 连 接 到 相 对 应 的 端 口 ） ； 电 台 GPS 接 收 机 （ 是 内 置 GPS 接 收 机 电 台 ， 此 项 可 免 连 接 ） ； GPS 接 收 机 电 源 GPS 接 收 机 （ 是 内 置 GPS 接 收 机 电 台 ， 此 项 可 免 连 接 ） ） 、 安 装 掌 上 电 脑 ， 同 时 也 要 把 流 动 站 设 置 成 RTK 作 业 的 模 式 和 检 验 RTK 的 系 统 。 14 4.2.2 RTK 流 动 站 的 初 始 化 流 动 站 在 进 行 任 何 测 量 工 作 前 ， 都 得 进 行 系 统 的 初 始 化 。 在 进 行 初 始 化 之 前 ， 流 动 站 系 统 只 能 计 算 出 低 精 度 的 点 位 坐 标 。 初 始 化 的 目 的 就 是 为 解 决 整 周 模 糊 度 的 问 题 ， 这 对 于 流 动 站 是 至 关 重 要 的 过 程 ， 一 旦 初 始 化 结 束 流 动 站 就 可 以 达 到 厘 米 级 的 测 量 精 度 ， 除 整 周 模 糊 度 丢 失 之 外 。 系 统 的 初 始 化 时 自 动 进 行 的 ， 所 需 时 间 与 周 围 的 情 况 相 关 联 ， 如 果 视 野 开 阔 没 有 遮 挡 物 而 且 能 接 受 到 五 颗 以 上 的 卫 星 ， 在 很 短 时 间 内 就 能 完 成 初 始 化 ， 但 是 决 定 初 始 化 时 间 长 短 的 关 键 性 因 素 是 流 动 站 与 基 准 站 之 间 的 距 离 ； 在 通 视 情 况 不 是 很 好 ， 而 且 没 有 足 够 的 卫 星 那 么 必 须 的 重 新 选 择 初 始 化 的 点 位 。 初 始 化 结 束 之 后 只 要 能 保 证 流 动 站 在 任 何 时 刻 都 能 接 收 到 至 少 四 颗 卫 星 的 信 号 ， 如 果 数 目 少 于 四 颗 卫 星 时 就 会 容 易 发 生 初 始 化 失 效 必 须 的 进 行 重 新 初 始 化 。 4.3 RTK 在 地 籍 测 量 中 的 相 关 测 量 4.3.1 地 籍 控 制 测 量 的 应 用 地 籍 控 制 测 量 分 为 平 面 控 制 测 量 和 高 程 控 制 测 量 。 对 地 籍 测 量 来 说 ， 通 常 只 对 测 区 建 立 平 面 控 制 ， 仅 在 山 区 和 丘 陵 地 区 才 实 施 高 程 控 制 测 量 。 地 籍 平 面 控 制 在 精 度 上 要 满 足 测 定 宗 地 界 址 点 坐 标 精 度 的 要 求 ， 在 密 度 上 要 满 足 权 属 界 址 等 地 籍 碎 步 测 量 的 要 求 。 根 据 城 镇 地 籍 调 查 规 程 规 定 ， 地 籍 平 面 控 制 测 量 应 尽 量 采 用 国 家 统 一 坐 标 系 ， 条 件 不 具 备 的 地 方 也 可 采 用 地 方 坐 标 系 或 独 立 坐 标 系 。 首 级 控 制 网 可 以 三 角 网 、 边 角 网 、 导 线 网 的 形 式 布 设 ， 也 可 采 用 人 造 卫 星 定 位 技 术 （ GPS） 测 定 控 制 点 的 坐 标 。 在 基 本 控 制 网 的 基 础 上 ， 再 布 设 地 籍 图 根 控 制 网 ， 以 加 密 控 制 满 足 测 量 界 址 点 的