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中国地质大学（北京）成人教育 测量工程专业毕业论文（设计） 题目： GPS-RTK在城镇地籍测量中的应用 班级： 测绘工程一班 姓名： 和 伟 超 学号： 20110201092 指导老师： 和 万 荣 云南国土资源职业学院测绘工程系2014年05月目录1 摘要32 概述3 2.1GPS应用概述3 2.2GPS在地籍测量中的应用4 2.2.1GPS在地籍控制测量中的应用概述52.3GPS地籍控制测量工作概述6 2.3.1GPS数据预处理83 GPS-RTK地籍测量的方法8 3.1GPS-RTK技术的基本原理及测量方法8 3.1.1GPS-RTK的基本原理8 3.1.2GPS-RTK的测量方法94 RTK的优缺点及解决策略11 4.1RTK技术的优点11 4.2RTK技术在地籍测量中存在的局限性及解决方法11总结12致谢13参考文献131摘要论文摘要：地籍管理是土地管理工作的基础，而建立一套完整的地籍管理系统需要大量的地形、地籍数据的收集与整理，在当前的测量技术应用中，以GPS测量为最重要的实现一些传统测量方式（例如三角测量、红外线测距）并解决一些传统测量方式无法解决的难点，因此在地籍测绘中广泛使用。本文结合实习期间GPS-RTK在城镇地籍管理中的一些实例操作来谈GPS-RTK技术在地籍测绘中的应用。关键字：地籍测绘、应对措施、GPS、RTK技术2概述2.1GPS应用概述GPS是由美国国防部主持研制以空中卫星为基础的无线电导航系统。该系统能为全球提供全天侯、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。实时差分RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时提供测站点在指定坐标系中的三维定位成果，它是GPS测量技术发展中的重大突破。随着整周模糊度能够在很短的时间内被确定，从而保证了RTK技术在野外实时的得到厘米级的定位精度。2000年开始，我国着手开展国家精度GPS A,B级网，中国地壳运动GPS监测网络和总参测局GPS一、二级网的三网联测工作，以建立国家高精度GPS2000网，预期精度为10-A。这充分整合了我国GPS网络资源，以满足我国采用空间技术为大地控制测量、定位、导航、地壳变形监测服务。在区域性GPS控制网方面，由于这类网的特点是控制区域有限，边长短，观测时段短，因为GPS定位的高度精度、快速度、省费用等优点。我国建立区域大地控制网的手段已基本被GPS技术所取代。就其作用而言分为：建立新的地面控制网、检核和改善已有地面网、对已有的地面网进行加密、拟和区域大地水准面1。2.2GPS在地籍测量中的应用土地是人类最宝贵的自然资源，是人类生存、生活和生产活动的物质基础。为切实保护耕地，节约使用土地，建立土地资源可持续利用机制，必须加强土地的管理，有效的管理是建立在摸清家底基础之上的。随着经济社会快速发展，城乡面貌变化很大，有用的土地信息已难以满足新形势下节约集约用地的需要。掌握真实准确的土地基础数据，是实行最严格土地管理制度的迫切需要，对全面落实科学发展观，完成“十一五”规划的任务，守住全国耕地不少于18亿亩这条红线具有重要意义，故我国于2007年7月1日启动了第二次全国土地调查，其目的是要通过新一轮土地调查。地籍测量是以一定的精度测定土地境界、土地权属界位置、土地面积，并以反应土地利用类型、分布状况以及质量等级为主要目的的测量工作。城镇地籍测量是地籍测绘的一部分重要的工作，并且城镇测量要求比例尺大、精度高。随着现代测绘技术的发展，高精度、高效率的新型测绘仪器的出现，地籍测量与现代测绘新技术的结合逐渐紧密，地籍测量的仪器和方法都有了较大的改变。传统的地籍测量手段已经难以满足实际工作的需要，现代测绘技术方法在地籍测量中发挥着巨大作用。作为最先进的测量手段，GPS理所当然成为人们研究的主要目标。2.2.1GPS在地籍控制测量中的应用概述控制测量是测量的主要工作，也是较为关键的工作步骤，控制测量的成败对地籍测量的成果起着至关重要的作用，因此国家对控制测量工作有着严格的规程和规定。城镇地籍控制测量多是在国家GPS的D级网上布设E级网的，要求GPS点的布设、观测等技术均按照全球定位系统(GPS)测量规范(GB/TI8314-2001)和其它标准规定执行.在城镇地籍调查规程中规定地籍平面控制点的基本精度为四等网中最弱相邻点的相对点位中误差不得超过4CM。地籍平面控制测量坐标系统尽量采用国家统一坐标系统，条件不具备的地区可采用地方坐标系或任意坐标系。城镇地籍平面控制网应尽量利用已有的等级控制网加密建立。地籍平面控制网的等级依次为二、三、四等三角网、三边网及边角网，一、二级小三角网（锁），一、二级导线网及相应等级的GPS网。各等级地籍平面控制网、点，根据城镇规模均可作为省级控制。各级GPS静态相对定位测量的主要技术要求：等级平均边长（km)接收机精度优于同步观测接收机数观测量卫星高度角（。）有效观测卫星数观测时段长度（min）数据采集间隔时间（s)一级0.510mm+3ppm3载波相位154301560二级0.210mm+3ppm3载波相位1543015602.3GPS地籍控制测量工作概述GPS测量应用于大地测量，其工作分为内业和外业两部分。内业工作主要包括GPS测量技术设计、测后数据处理以及技术总结等；外业工作包括选点、建立观测标志、野外观测以及成果检核等。在进行GPS外业数据采集之前，必须做好实施前的测区踏勘、资料收集、器材筹备、观测计划拟订、GPS仪器检核及设计书编写等外业准备工作。GPS外业实施工作包括：GPS点的选点、埋石、观测、记录等。（1） 选点：由于GPS测量观测站之间不一定要相互通视，而且网的图形结构也比较灵活，所以选点工作比常规控制测量的选点要简便。选定后，应按要求埋石，以便保存。最后，应绘制点之记、测站环视图和GPS网选点图，作为提交的选点技术资料。（2） 埋石：GPS网点一般应埋设具有中心标志的标石，以精确标志点位。点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保存和利用。（3） 外业观测工作：GPS外业观测工作主要包括：天线的安装与量测天线高、观测作业和记录作业等。天线的相位中心是GPS测量的基准点，静态相对定位时，天线应尽量利用三脚架安置在测量标志中心的上方直接对中，天线基座上的圆水准气泡必须居中， 天线的定向标志线应指向正北。天线安置完成以后，在离开天线适当位置的地面上安放GPS接收机，接通接收机、电源、天线、控制器的连接电线，在开机实施观测工作之前，接收机一般需按规定经过预热和静置。经过预热之后即可启动接收机进行观测。（4） 观测记录：观测记录由GPS接收设备自动形成，均记录在存储介质上。测量手簿是在接收机启动前及观测过程中，由观测者填写的，是用来记录天线高、气象数据测量结果、观测人员、仪器、时间等情况的。为了保证记录的准确性，测量手簿必须在作业过程中随时填写，不得事后补记。2.3.1GPS数据预处理GPS数据预处理的目的是对原始数据进行编辑、加工整理、分流并产生各种专用信息文件。观测成果的外业检核是确保外业观测质量，实现预期定位精度的重要环节，所以当观测任务结束后，必须在测区及时对外业的观测数据质量进行检核和评价，以便及时方向不合格的成果，并根据情况采取淘汰或重测、补测措施。3 GPS-RTK地籍测量的方法3.1.1GPS-RTK的基本原理GPS-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有基准站发送改正数，由流动站接收并对其测量结果进行改正，以获得精确的定位结果，所不同的是发送改正数的具体内容不一样，其差分定位精度也不同。前两类定位误差的相关性会随基准站与流动站的空间距离的增加其定位精度迅速降低，故GPS-RTK采用第3中方法。GPS-RTK的工作原理是将一台接收机安置于基准站上，另一台或几台接收机置于流动站上，基准站和流动站同时接收同一时间相同GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值。然后将这个改正值及时地通过无线电数据链电台传递给流动站以精化其GPS观测值。得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态。RTK分修正法和差分法。修正法是基准站将载波相位修正量发送给流动站，以改正其载波相位，然后求解坐标。差分法是将基准站采集的载波相位发送给流动站进行求解差解算坐标。前者为准RTK技术，后者为真正的RTK技术。3.1.2GPS-RTK的测量方法目前，RTK测量技术已经得到广泛应用，在测量模式、测量速度和精度方面都优于传统的测量方式，但主要的缺点是其不稳定性和因信号源而产生的随机错误。和GPS静态测量相比，RTK测量相对容易出错，所以必须找到适宜方法进行测量前的质量控制。 GPS快速静态定位测量是利用快速整周模糊度解算法原理所进行的GPS静态定位测量。它具有高精度、全天侯、全球性和点间无需通视等优点，已广泛应用于测量的各个领域，为我国经济建设做出了重大贡献。这一高新技术出现以来，其应用之广泛、普及之迅速是前所未有的。就观测时段而言，全球定位系统城市测量技术规程（CJJ73-97,一下简称规程）规定，二等以下GPS测量各等级作业的观测时段长度见下表：项目等级 观测方法三等四等一级观测时段静态604545min快速静态201515由表可见：与静态定位相比，使用快速静态定位测量，观测时段将缩短2倍；在精度方面，对于二等以下控制网，GPS静态定位测量所能达到的精度，快速静态定位测量同样可以达到，而工作效率却提高了2倍，快速静态定位测量越来越受到人们的青睐。 在实际工作中，我们一般采用以下三种方法：（1） 已知点检核比较法。即用RTK测出已知控制点的坐标进行比较检核，发现问题即采取措施改正。（2） 重测比较法：即每次初始化成功后，先重测1-2个以测过的RTK点或高精度控制点，确认无误后才进行RTK测量。（3） 电台变频实时检测法：即在测区内建立两个以上基准站，每个基准站采用不同的频率发送改正数据，流动站用变频开关选择性地分别接收每个基准站的改正数据从而得到两个以上解算结果，比较这些结果就可判断其质量高低。通过对三种方法的实验比较发现，最可靠的是已知点检核比较，但控制点的数量毕竟有限，而没有点的测区只能用重测比较法来检核了，另外，电台变频实时检测法的实时性较好，但不方便的是它需具备一定的仪器条件。4 RTK的优缺点及解决策略4.1RTK技术的优点随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK测量技术也因其精度高、实时性和高效性，使得其在城市测绘中的应用越来越广，其优点和长处也得到了充分展示。RTK的优点：（1）定位精度较高，数据安全可靠，没有误差积累，利于界址点精度的提高。（2) RTK测量技术作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大，可存储大量的成果数据。（3) 作业效率很高，比常规测量可提高效23倍。4.2RTK技术在地籍测量中存在的局限性及解决方法尽管RTK测量技术拥有众多优点，但也要清楚的认识到，在实际生产中它的技术也存在着弱点和弊端。（1) 精度和稳定性问题。RTK测量最大的弱点就是精度和稳定性不及全站仪，特别是在稳定性方面，这是地籍测量不允许的。（2) 受到卫星状况限制，不论在任何好的时间段，仍然会有些国家不能很好地被卫星所覆盖，容易产生假值。产生假值的问题可采用RTK测量成果的重复测量的方法可以发现。（3) 数据链传输受到干扰和限制，作业半径比标称距离小的问题。RTK数据链传输容易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响地籍控制测量的精度和作业半径。另外，当RTK作业半径超过一定距离时，测量结果误差超限解决这类问题的有限方法是把基准站布设在测区中央的最高点上，周围尽可能减少由电磁波（通信机站、高压电线等)造成的干扰。（4) 天空环境影响。白天中午，受到电离层干扰大，共用卫星少，常接受不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量。在地籍控制测量的郊区时，我们观察发现，在相同外界环境条件下进行RTK测量，上午11点之前和下午3:30分之后，RTK测量结果准而快，而中午时分，就很难较准的进行RTK的观测，可见RTK测量具有时间段的限制。总结GPS-RTK技术以灵活高效、无误差积累、厘米级精度等优势，已经在地籍测量过程中被广泛应用。同时，RTK技术也有些技术上的缺点，但只要了解了它的优缺点所在，能够采取合适的措施避其利害。使GOS-RTK技术在地籍测量中得到更广泛的应用。GPS-RTK技术的应用，极大地推进城镇全解析的数字化地籍测量技术的发展，使城镇地籍管理和地籍测量手段实现自动化或半自动化，有力地促进城镇地籍信息系统的建设和城镇地籍管理水平的提高。致谢值此论文完成之际，谨向我的和万荣老师致以最衷心的感谢。在这些时间里，得到和万荣老师悉心指导和竭力教诲，使我在紧张的工作同时，学业得以进步和顺利完成，使我在测绘的研究更加深入；他使我拓宽知识面，扩大学识和视野，提升了自己的设计能力，充实了自己的理论水平