毕业设计（论文）-GPS和RTK在地籍测量中的应用.doc

龙岩学院资源工程学院毕业论文题 目： GPS和RTK在地籍测量中的应用 专 业： 测绘工程专业 班 级： 11级测绘（2）班 学 号： 2011092608 姓 名： 周康 指导教师： 张高兴 职称： 副教授 资源工程学院数字化测图在地籍测量中的应用资源工程学院11级测绘工程2011092608 周康 指导老师：张高兴【摘要】现代化的科技在飞速的提升着，各种新兴的现代化数字测图技术也在不断的变更，在发展过程中，人们对数字化测图技术的认识得到了很大程度上的提高，从而对数字化测图的使用也变得更加广泛，在日常的地籍测量过程中，测绘人员对现代化数字测图技术变得青睐有加。本文的主要内容是把现有的数字化测图技术与日常的地籍测量工作结合在一起，介绍数字化地籍测量的相关内容、技术特点等，并结合实例阐述数字化地籍测量的实用性。【关键词】：数字化测图;地籍测量;数字化地籍测量;静态GPS控制测量目录1.绪论11.1选题的目的与意义11.2目前的现状11.3研究的主要内容12.地籍测量12.1地籍测量概述13.数字化地籍测量23.1数字化地籍测量的方法23.2数字化地籍测量的准备工作33.3数字化地籍测量的控制测量33.4数字化地籍细部测量的主要方法及其对比43.5地籍图编辑与面积量算64.数字化地籍测量在实际测量中的问题及解决方案65.结束语8致谢8参考文献91.绪论 1.1选题的目的与意义我国的地籍测量工作起步相对较晚，而传统的地籍测量受限于经济、设备等多种因素，在精度和效率上都很难得到保证。直到19世纪90年代末以来，伴随着科技与经济的腾飞，现代化测绘仪器的不断更新，航空数字摄影测量和GPS-RTK结合的日益紧密，在地籍测量中也体现出了巨大的优势，大大的降低了工程时间，提高了工作效益，作业操作简单、测量速度快且精度满足日常地籍测量的要求，因此有必要对日常数字地籍测量进行深入的探讨，使数字地籍测量更好的发展，为我国的日常地籍管理系统的建设提供更好的服务。1.2目前的现状目前，数字测量广泛的应用与地籍测量工作中，使地籍测量的外业工程测量大大简化，不仅缩短了野外工作时间，大大的提高了工作效率。随着数字化地籍测量的不断发展,目前高等级的地籍测量工作通常采用GPS卫星定位系统与RTK结合全站仪的方法，其步骤主要可分为1：（1）依靠GPS卫星定位系统进行地籍测量的控制网的建立，并将调查地区的控制点连成几何图形，在保证高精度的同时，对其进行测量和测算，在统一的坐标系统中，确定其的高程和平面位置。（2）进行地籍测量的细部测量，一般借助于RTK与全站仪相结合的方法对调查地区进行详细的野外数据的采集。（3）将采集所得的详细数据通过专用渠道导入计算机中，并将整理所得的数据图像文件的生成，并建立图形文件。（4）将所得的相关数据文件，并结合调查地块的实际信息和所测点的平面坐标基础上，生成平面图。在地籍图生成后必须用专业的制图软件对生成的地籍图进行有效的图形编辑。（5）在所得的地籍图不必要的错误得以修正后，根据地籍测量从整体到局部的模式对调查区域进行面积汇总、面积量算等工作。（6）在进行必备的检查并无误后，结合制图软件的相应功能生成对应的图形文件。根据实践过程中大量的工程的验证，数字化地籍测量慢慢的已经成为日常地籍测量工作的主要选择，不仅工作效率高，且操作简便、经济效益高。1.3研究的主要内容大家都知道，伴随着经济的发展和科技水平的进步，日常的地籍测量工作简洁、快速、有效的方向在不断前进，而数字化测图在中间起到了很好的媒介作用。而本文的主体内容就是从日常地籍测量的实践层面出发，结合地籍测量日常规范来阐述数字化测图在日常地籍测量具体实测过程中应注意的细节和事项，通过实践和数据来论述数字化地籍测量的可行可为。2.地籍测量2.1地籍测量概述2.1.1地籍测量地籍测量2包括地籍控制测量和地籍碎部测量，是为了获取地籍资料相关信息所进行的测绘工作。其具体内容是对土地及其附着物的位置、权属界限、类型、面积等相关信息的测定。2.1.2地籍测量的性质地籍测量与传统的地形测量有着很大的差距，它具有很强的实时性，地籍测量的数据信息是随着土地权属的变更而改变的，并不断的更新着。而在地籍测量的过程中，需要向政府管理部门提供准确可靠的土地的地籍相关资料，而这些地籍资料一定意义上是具有法律效益的。因此地籍测量是一种结合现代化测绘技术并具有法律效益的政府性行为性质的现代化测绘技术。2.1.3地籍测量的目的地籍测量的目的是为了获取并表述土地的地籍有关信息，包括土地的权属、位置、形状等多个方面，在日常的地籍管理工作中扮演者很重要的角色，是一门专业性很强的现代化测绘技术，很大程度上保证了土地信息的精确性以及可靠性。2.2地籍测量的精度要求2.2.1界址点点位精度界址点的点位精度对日常地籍测量成果有着直接的影响，因此有必要分析地籍测量的误差来源.根据土地所体现的价值及其使用情况和未来的长久规划把点位精度界址点划分为如下表2-1所示的三个等级。表2-1 界址点的点位精度界址点的等级界址点相对于临近控制点点位精度和相邻界址点的点位精度限差（m）中误差（m）一0.100.05二0.200.10三0.300.15总的而言，对于我国的界址点的点位精度的要求，是根据城市具体的经济水平和科技水平的不同而有着不同的划定的，而国内外对于界址点的点位精度更是有着巨大的差别。3.数字化地籍测量采用现代高精度的测绘仪器对地籍要素的有关信息资料的一种高精度的针对性专业测量。3.1数字化地籍测量的方法目前高等级的地籍测量工作主要采用静态GPS来对调查区域进行控制网的布设，保证控制点的高精度性，在控制网布设完成后，利用全站仪结合RTK的方法对测区进行详细的细部测量，然后对所得的数据导入计算机中进行内业的生成与编辑，对测量结果结合测区的实际情况，分析实测结果的可靠性，用专业的测图软件进行必要的地籍数据的量算、生成，最后得到完整的地籍资料。3.2数字化地籍测量的准备工作在进行测量工作之前，根据具体的地形和精度要求进行必要的外业调查，对调查地区地表进行统一的分区处理，对应不同的地形，对分区的边界进行统一的划定，对相应的地籍要素进行必要的位置标定，并协调好这些地籍要素与地籍图之间的关系，建立地籍调查表，保证后续的测量工作不受阻碍。3.3数字化地籍测量的控制测量3.2.1静态GPS定位控制测量图3-1静态GPS定位工作原理目前，GPS定位系统是全世界用的最广泛、技术水平最完善的卫星定位导航系统，在我国的使用率来看就能充分的证实这一点，GPS以它的高精度、全天候、操作简便、高效率而著称于世，也深受广大测绘工作人员的喜爱，在日常的地籍测量工作中，常常采用静态GPS进行控制网的布设工作。其工作原理如上图3-1所示，利用空中的卫星作为控制点，通过两点之间的基线向量，当已知A点的坐标便能计算出B、C点的坐标，在实际过程中多次的重复观测取得了大量多余的观测量，而这些观测量也保证了静态GPS定位的精度4。3.3.2基本工作条件在日常的地籍测量工作中，采用静态GPS定位在测区进行控制网的布设，必须满足以下条件。（1）、控制网必须满足国家二等控制网以上的测量精度；（2）、基准站和移动站必须同时接收到五颗以上的GPS卫星信号；（3）、基准站和移动站能够同时接收到来自GPS卫星发出的卫星信号和基准站发射的差分信号；（4）、所测区域不能有大片的森林以及成片的建筑物和大量的通信杆，这些逗容易导致卫星失锁，从而对测量成果造成较大的影响3.3.3技术要求1.对基准站的要求（1）对于常见的基准站点最好进行埋点，并做好标记。（2）基准站应设在高一级控制点上，这样能有效的控制测量精度。同时，在引桩时能起到控制的作用。（3）把基准站应假设在待测区域地理位置相对较好且偏高的位置，选择地势空旷，避开遮挡物和较高建筑物。（4）正确设置基准站坐标、投影参数和接收机天线高等参数。2.对流动站的技术要求（1）对流动站的配置集进行设置，必须和参考站相符。建立当地坐标的转换参数，设置与基准站的通讯口频道（2）流动站不能架设在树荫底下、附近有河流的明显水域，也不能在强烈的电磁干扰的环境下进行观测。（3）在进行测量前，应该重启仪器，初始化程序，直到得到固定解，方能开始测量，如果不能得到固定解，应重新开机，并检查仪器是否工作正常。3.3.4静态GPS定位的特点静态GPS定位的优势（1）全天时观测。GPS的卫星分布广泛，无论在任何时段都能确保接收到的卫星信号在四个以上，尤其是在晚上，因为很少受到外界的干扰，静态GPS定位的效果更好。（2）点与点之间无需通视。在日常的测量工作中，常常受地形、区域等多种因素的困扰，这样测量工作的效率很难保证，静态GPS既减少了测量工作的传送点和过渡点，又方便于我们的灵活选点。（3）操作简单。在实际操作过程中，我们只需要安置好仪器，量取仪器高，并在开机是设置好各项参数便能正常工作，系统便能追踪卫星、数据观测、记录。（4）精度系数高。随着科技的不断进步，GPS卫星定位的精度也在不断提高，在未来，随着软件系统的提升和系统处理系统的不断更新，静态GPS定位的精度必能得到质的飞跃。定位精度如下表：表3-1 静态GPS定位精度测区范围.小于50公里一百到五百公里大于一千公里定位精度数110-6210-610-610-7达到或优于10-8静态GPS定位的缺点（1）卫星的分布受气候条件的影响，在天气条件较为恶劣的情况下根本接收不到GPS卫星的数据，与常规的控制测量方法相比，有着很大的局限性。（2）作业效率相对较低，对测绘人员的要求相对较高，且二等以下的控制网一般都不会用到静态GPS控制测量5。3.4数字化地籍细部测量的主要方法及其对比在日常的地籍细部测量过程中，主要依赖于RTK技术和全站仪两种方法结合来得以实现，在联合测量过程中，根据具体的实际情况分工对待测区域进行测量。对实时的地籍要素的测量工作可以充分利用RTK技术的优势，进行地物点的测量，如河流、道路、民房等。RTK信号也会所周围环境的影响，对于RTK信号的盲区我们可以通过全站仪来进行野外数据的采集，两两联合对同一区域进行系统的测量，下面我们就对RTK技术和全站仪坐标法来进行系统的介绍。 3.4.1RTK技术RTK技术：在同一地区的一定区域内建立多个均匀分布的参考站，并根据参考站与移动站的位置关系GPS发射的载波相位差分信号来建立误差改正模型，从而实现高精度的实时定位。RTK技术的工作原理：如下图所示图3-2 RTK技术的工作原理如上图所示，RTK主要由移动站和流动站组成，GPS接收机根据接受到的载波相位的差异，就可以得到卫星与地面的距离。在实际测量过程中，把基准站摆放在在一个已知点上，将流动站摆放在待测点上，然后通过GPS卫星信号将基准站卫星信息和观测信息源源不断的传送到流动站上，流动站根据接收到的基准站的相关信息经结算得到流动站的三维坐标，经过实时结算待测点的坐标信息。转化为当地基准坐标数据。3.4.2全站仪技术全站仪技术的工作原理：通过人工锁定目标棱镜，系统自动扫描度盘，并自动记录和显示读数，避免人为因素的读数误差，再通过点与点之间的方位角和距离，很容易得到已知点与待测点的关系，然后根据已知点的坐标和待测点的方位角和距离通过专门的软件得到待测点的数据。 3.4.3RTK技术与全站仪的优缺点RTK技术的特点：(1)精度系数高，RTK技术能实时的提供待测点的三维坐标，而这个过程只需在极短的时间内便可完成，还能进行自主的精度评定。(2)误差分布均匀，彼此之间和不影响，不会有误差累计，有着极高的可靠性(3)操作简便，可以单人完成野外数据采集作业，而且采集数据较快(4)不要求点间通视，不太受地形因素的影响但是RTK容易被遮挡物影响，导致信号失锁和定位延迟，且控制范围，不超过15公里，定位精度会随着距离的增加降低，被时间段影响大。很少卫星及电离层高峰期时进行测量，都影响精度。而全站仪相较于RTK技术在地籍细部测量是必须要做到观测点与测区待测点的点间通视，而如果观测点无法与待测点前后视距通视，往往要进行必要的导线测量，这无形中大大加强了地籍细部测量野外数据采集的难度。而目前地籍测量工作常常会在繁华的城市区，由于高大的建筑群、变压器以及大量的通讯设备的多路径效应和屏蔽信号的影响，GPS信号的传输及其观测精度都受到了很大程度上的影响，而且经常得不到固定解，RTK技术很难发挥更大的作用，此时则不得不采用全站仪方法来进行测量。3.5地籍图编辑与面积量算3.5.1数字化地籍的图形编辑（1）采用CASS软件将野外采集的地面点坐标和地籍要素的展点，并选用1：500的地籍图比例，以街坊为单位进行编辑处理，并用事先做好的地籍调查表宗地连接点的关系生成宗地，完成地籍要素的编辑工作后，通过CASS系统的面积量算完成测量区域的面积汇总6。（2）在图形编辑过程中，利用软件的结算功能和标注功能，生成总的街坊地籍图，并多余条件进行实时的检查。（3）生成宗地图时，根据地籍调查表的界址点连接关系来生成宗地图，并进行必要的处理。（4）在利用CASS系统进行以街道为单位的面积量算和汇总时，对于河流、道路等地物中心线等街坊范围线，将宗地和宗地块按用途划分为虚宗，建立街坊边界点和虚宗界址点的关系连接表，进行必要的面积平差。（5）在图形编辑过程中，应及时实时对文件进行备份，防止数据的丢失。（6）生成宗地图和分幅地籍图。3.5.2数字化地籍的面积汇总在完成街坊的量算汇总以后，根据已有的街坊的统计数据对宗地进行面积的汇总，最后输出的文件资料包括：（1）以街坊为单位的界址点坐标册（2）街坊宗地面积汇总表（3）街道土地匪类面积统计表。4.数字化地籍测量在实际测量中的问题及解决方案4.1数字化地籍测量的控制测量实验内容：在龙岩学院的不同区域的开阔地区选定了7个点作为本次静态GPS控制测量的控制点，每个点的距离都控制在一定的距离以内。将其中位于鹤池附近的S1点作为本次控制测量的基准站，D64为国家GPS控制点，另外采用两台流动站对另外六个点点进行了六个时段的观测，每个时段为一个小时左右，然后得出的静态GPS控制测量的控制点分布图如下 图4-1 龙岩学院静态GPS控制网点分布图将采集所得数据经过内业的处理得到控制点的坐标的较差表如下：表4-2 静态GPS控制点坐标的较差表静态GPS控制点*X/m*Y/m*Z/m0D64-0.0040.0060.0060X79-0.0090.006-0.01100D90.0060.0090.00800E10.008-0.0050.00600E3-0.0080.0060.01400E20.007-0.0090.00600S10.002-0.0070.004上图可以看出用静态GPS定位来给地籍测量做控制测量完全符合控制点的精度系数的要求，却误差范围在2CM以内，用静态GPS定位来进行地籍测量的控制网的布设是完全可行的。（1）在日常的地籍测量中，在遇到二等以下的控制网布设时常常不能使用静态GPS定位来实现。我们可以采用GPS-RT控制测量的方法，该方法是在移动站和固定站之间的一种实时动态相对定位技术。其能在短时间内得到厘米级精度，比必须解算的静态GPS更高效。它选用载波相位动态实时差分法，为测绘行业带来一次革命，提高了野外作业效能，是GPS应用的一重大里程碑8。（2）地籍碎部测量在采用RTK技术测量时应注意的问题91、应该合理的避开放射源、水源以及高压线等，避免多路径效应。2、作业前，应及时接收到卫星星历，RTK的PDOP测量值选择小于5的，这样可以得到稳定的信号，有助于提高测量精度。3、基准站的选择方面，应该放置于地势较高地方，并且检查是否架设稳定，有助于提高观测精度。（3）在图形编辑和地籍图的生成过程中，必要按照图式对图内的各种标记的规格、字体、字列、方向的要求来执行。在1：500的城镇地籍图中，街道标记必须为绿色，界址点、线必须为红色、街坊线为蓝色，其他的均为黑色10。5.结束语伴随着科技的发展，数字化地籍测量以其独有的魅力在地籍测量的领域中扮演者更加重要的角色，它不仅节省了测量过程中的人力物力上的消耗，更以其成果的精度和质量征服了整个测绘行业，极大程度上促进了城镇地籍信息系统的建立和发展。本文阐述了数字化地籍测量的整个作业流程，综合数字化地籍测量过程中的各种因素，并通过实例分析数字化地籍测量的可行可取性，数字化地籍测量在提高地籍测量技术和效率的同时，能在后续的规划和调整工作中提供更好的技术服务，取得更好的经济和社会效益。致谢回首我的大学生活，漫长却短暂的四年终于马上就看到了尽头，这四年的时间里，老师给我们很多的指导和帮助。他们严谨的治学、优良的作风和敬业的态度，一直是我工作、学习中的榜样；他们谆谆教导和不拘一格的教学思路给予我无尽的启迪。本课题从选题到完成过程中都得到了张高兴老师的悉心指导，在多次的论文指导过程中给予我很多的建议，给予了我很大的帮助，为我指点迷津，帮我总结思路，大到论文的排版布局，小到标点符号，老师一个细节都不放过，仔细修改指导，为我指点迷津，加深了我对知识的理解。在此我对张高兴老师及其它老师表示真挚的感谢和由衷的敬意。参考文献1 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