华北水利水电大学继续教育学院毕业论文

GPS-RTK技术及RTK在地形测量、公路测量中的应用

摘要：本文主要介绍了RTK技术的发展，定位原理，RTK测量的特点，及基本工作条件。结合地形图测量的特点，利用RTK测量地形图，可以快速完成外业数据采集和内业处理。RTK技术应用于公路测量是外业勘测的一项重大技术革命，其应用及开发的前景十分广阔。针对RTK地形测量中遇到的部分问题，本文提出若干解决办法及科学的建议。

关键词： GPS RTK 地形测图 公路测量

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目录

GPS-RTK技术及RTK在地形测量、公路测量中的应用 ............................................................................. i 绪论 .............................................................................................................................................................. 1 1 定位原理 ................................................................................................................................................ 3 1.1 GPS基本定位原理 ......................................................................................................................... 3 1.2 载波相位差分技术 ........................................................................................................................ 3 2 RTK .......................................................................................................................................................... 6 2.1 什么是RTK ..................................................................................................................................... 6 2.2 RTK的基本工作条件 ..................................................................................................................... 6

………装………订………线………2.3 RTK 技术优点 ................................................................................................................................ 7 2.4 RTK接收机 ..................................................................................................................................... 7 2.4.1 GG-RTK 接收机 （ＧＰＳ＋ＧＬＯＮＡＳＳ） ................................................................ 7 2.4.2 GPS测量系统 9800天王星 双频RTK ................................................................................. 8 3 误差及精度分析 .................................................................................................................................. 10 3.1 RTK精度 ....................................................................................................................................... 10 3.2 RTK误差 ....................................................................................................................................... 10 3.2.1 天线相位中心变化 .............................................................................................................. 11 3.2.2 多径误差 .............................................................................................................................. 11 3.2.3 信号干扰 .............................................................................................................................. 11 4 RTK内业预处理 ................................................................................................................................... 12 4.1 控制网优化设计 .......................................................................................................................... 12 4.1.1 精度指标 .............................................................................................................................. 12 4.1.2 图形设计原则 ...................................................................................................................... 12 4.1.3 采用三角网 .......................................................................................................................... 13 4.1.4 基准设计 .............................................................................................................................. 13 4.2 坐标参数及转换 .......................................................................................................................... 13 4.3 参考站 .......................................................................................................................................... 14 5 野外作业 .............................................................................................................................................. 15 5.1 踏勘选点 ...................................................................................................................................... 15 5.2 观测工作计划 .............................................................................................................................. 16 5.2.1 观测计划的拟定主要依据 .................................................................................................. 16 5.3 仪器配置与检验 .......................................................................................................................... 18

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5.3.1 配置要求 .............................................................................................................................. 18 5.3.2 检验仪器 .............................................................................................................................. 18 5.4 观测工作 ...................................................................................................................................... 18 5.4.1 天线安置 .............................................................................................................................. 18 5.4.2 观测工作 .............................................................................................................................. 19 5.4.3 观测记录 .............................................................................................................................. 19 6 RTK技术在公路上的应用 ................................................................................................................... 22 6.1 RTK技术的应用情况 ................................................................................................................... 22 6.2 RTK技术的静态定位 ................................................................................................................... 22 6.3 RTK技术的动态定位 ................................................................................................................... 22

………装………订………线………7 GPS RTK技术应用实例 ....................................................................................................................... 22 7.1 测量方法与步骤 .......................................................................................................................... 23 7.2 基准站设置 .................................................................................................................................. 24 7.3 坐标转换参数的确定 .................................................................................................................. 25 7.4 分项测量 ...................................................................................................................................... 25 7.4.1 定线放样 .............................................................................................................................. 25 7.4.2 带状地形图测绘 .................................................................................................................. 25 8 观测中的问题及建议 .......................................................................................................................... 26 8.1 电量不足问题 .............................................................................................................................. 26 8.2 天空环境影响 .............................................................................................................................. 26 8.3 部分遮挡影响 .............................................................................................................................. 26 9 总结 ...................................................................................................................................................... 27 参考文献 .................................................................................................................................................... 28

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绪论

过去测地形图时一般首先要在测区建立图根控制点，然后在图根控制点上架上全站仪或经纬仪配合小平板测图，现在发展到外业用全站仪和电子手簿配合地物编码，利用大比例尺测图软件来进行测图，甚至于发展到最近的外业电子平板测图等等，都要求在测站上测四周的地形地貌等碎部点，这些碎部点都与测站通视，而且一般要求至少2-3人操作，需要在拼图时一旦精度不合要求还得到外业去返测，现在采用RTK时，仅需一人 ………装………订………线………背着仪器在要测的地形地貌碎部点呆上一二秒种，并同时输入特征编码，通过手簿可以实时知道点位精度，把一个区域测完后回到室内，由专业的软件接口就可以输出所要求的地形图，这样用RTK仅需一人操作，不要求点间通视，采用RTK配合电子手簿可以测设各种地形图，大大提高了工作效率。

五十年代末，原苏联发射了人类的第一颗人造地球卫星，美国科学家在对其跟踪研究中，发现了多普勒频移现象，并利用该原理促成了多普勒卫星导航定位系统TRANSIT的建成，在军事和民用方面取得了极大的成功，是导航定位史上的一次飞跃，我国也曾引进了多台多普勒接收机，应用于海岛联测、地球勘探等领域。但由于多普勒卫星轨道高度低、信号载波频率低，轨道精度难以提高，使得定位精度较低，难以满足大地测量或工程测量的要求，更不可能用于天文地球动力学研究。为了提高卫星定位的精度，美国从1973年开始筹建全球定位系统GPS（Global Positioning System）。在进行了方案论证、系统试验阶段后，于1989年开始发射正式工作卫星，并于1994年全部建成，投入使用。GPS系统的空间部分由21颗卫星组成，均匀分布在6个轨道面上，地面高度为20000余公里，轨道倾角为55度，扁心率约为0，周期约为12小时，卫星向地面发射两个波段的载波信号，载波信号频率分别为1575.442兆赫兹（L1波段）和1227.6兆赫兹（L2波段），卫星上安装了精度很高的原子钟，以确保频率的稳定性，在载波上调制有表示卫星位置的广播星历，用于测距的C/A码和P码，以及其它系统信息，能在全球范围内，向任意多用户提供高精度的、全天候的、连续的、实时的三维测速、三维定位和授时。

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