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河南理工大学本科毕业论文

本科毕业设计（论文）

题目GPSRTK用于图根控制的研究

院（系部）测绘与国土信息工程学院

专业名称测绘工程

年级班级测绘工程09-05

学生姓名王金明

指导教师李长春

2013年05月29日

摘要

GPSRTK（RealTimeKinematic）技术是指载波相位实时动态差分GPS定位技术，它具有实时、定位精度高、操作简便等特点，被广泛地应用于地形图测绘、碎部测量等测量领域，是GPS发展的新形式，是GPS应用的重大里程碑。

它的出现为各种控制测量、地形测图和工程放样等带来了曙光，极大地提高了测量工作的外业作业效率。

为了扩大GPSRTK技术在测量工作中的应用范围，满足高精度的测量要求以及建立大面积的测量控制网的需要，拟通过具体的设计试验探寻出实用的测量方法来代替传统的常规测量方法，使测量工作更简便快捷。

但是就目前来说，由于受卫星信号、接收机状态、测站周围环境及仪器操作的影响，RTK定位有时会出现失真，其成果不可能百分之百的可靠，为了将RTK更好地服务于测绘工程，有必要对RTK的测量精度进行研究和分析。

论文研究内容：

⑴介绍GPSRTK的基本原理。

⑵用RTK观测的点位坐标与静态GPS观测的成果进行对比、检测分析，从而来检测RTK成果的质量。

⑶用RTK观测的点位坐标与全站仪观测的导线点成果进行对比、检测分析，从而来检测RTK成果的质量。

关键词：

GPSRTK；图根控制；精度分析

Abstract

ThetechnologyofGPSRTK,namely,thetechnologyofthecarrierphasereal-timedynamicdifferentialpositioning,hasthecharacteristicsoftherealtime,thehigherpositioningaccuracyandthesimplicity.ThetechnologywhichisanewmethodofthedevelopmentofGPSandasignificantmilestoneoftheapplicationofGPSiswidelyusedintopographicmapping,scatteredmeasurementsandothermeasurementfields.ThecomingofGPSRTKbringsnewdawntoallsortsofcontrollingmeasurementsandthemappingofthegeographyandimprovestheefficiencyofthefieldoperationsofthemeasurementenormously.IintendtoseekoutapracticalmeasurementinplaceoftheconventionaloneinordertoexpendthefieldofapplicationofGPSRTK,satisfythedemandoftheprecisionandtherequirementofestablishingawidespreadrangeofcontrollingofthemeasurementandmakethemeasurementmucheasierandquicker.Butnow,duetotheefffectsofthesatellitesignal,receiverstate,surroundingenvironmentandinstrumentoperation,RTKmaybefuzzysometimes,sotheresultscannotbereliableabsolutely.InordertomakeRTKserveforengineeringofsurveyingandmappingbetter,itisnecessarytoresearchandanalysistheaccuracyofRTKmeasurement.

Theresearchcontentofthispaper:

⑴IntroducethebasicprincipleofGPSRTK.

⑵CompareandanalysistheresultofpointcoordinatebytheobservationofRTKandresultbytheobservationofstaticGPS,andusethisdetectthequalityofRTK.

⑶CompareandanalysistheresultsofpointcoordinatebytheobservationofRTKandtraversepointsbytheobservationoftotalstation,andusethisdetectthequalityofRTK.

Keywords:

GPSRTK；mappingcontrol；precisi

39

目录

1绪论 3

1.1研究目及意义 3

1.2国内外研究现状 4

1.3论文主要内容 6

2GPSRTK定位原理 7

2.1GPS测量原理 7

2.1.1GPS系统简介 7

2.1.2GPS系统原理及其特点 8

2.1.3GPS网的布设 9

2.2GPSRTK测量原理 11

2.2.1GPSRTK原理 11

2.2.2GPSRTK系统的组成 13

2.2.3GPSRTK技术优点 14

2.2.4GPSRTK定位的关键技术 15

2.2.5GPSRTK的局限性 17

2.2.6RTK测量应注意事项 19

2.3RTK常规操作流程 20

3GPSRTK用于图根控制应用的研究 30

3.1研究实例一 30

3.1.1实验概况 30

3.1.2实验方法 30

3.1.3精度评定及结论 31

3.2研究实例二 32

3.2.1工程概况 32

3.2.2实验方法 34

3.2.3精度评定及结论 35

4结论与展望 37

4.1结论 37

4.2展望 37

致谢 38

参考文献 39

1绪论

1.1研究目及意义

GPS（GlobalPositioningSystem），即全球卫星定位系统，自问世以来，作为测量定位新技术，广泛应用于陆海空领域的导航和为测量，在大地测量及工程测量应用领域中产生了前所未有的影响，该系统可以在全球范围内全天候地为地面目标提供信息，从而确定该目标在地面上的精确位置、速度、运行方面等参数。

随着GPS技术的不断发展，其应用已遍及各种测量领域，特别是GPS实时动态插分RTK（RealTimeKinematic）技术的迅速发展和完善，在常规测量领域里越来越得到广泛的应用。

目前国内外GPS的应用领域主要分为导航与测绘两个方面。

（1）如今在导航领域，GPS技术根据需要已经开发出非常完善且功能强大的交通导航系统，主要功能包括信息查询、车辆跟踪、话务指挥、出行路线规划、紧急援救等。

（2）在大地测量、地籍测量、资源勘探中，GPS与传统的测量手段相比，也有着巨大的优势；在工程测量中，GPS可以用来建立各种道路工程控制网及测定控制点等；GPS技术同时也被应用于其他大型工程的控制测量中，其检测精度达到了毫米级，具有明显的经济和社会效益。

现今静态GPS越来越多地应用于高精度控制网的建立方面，采用相位差分可以达到厘米甚至毫米级精度，与常规测量方法比较，静态GPS具有以下特点：

（1）操作简便，数据处理能力强。

常规的水准仪、经纬仪进行测量时，都要用笔进行现场的记录，并进行数据的限差计算。

RTK测量只要事先设定限差就可以对数据自动的进行取舍和记录。

测量结果可以直接导入计算机，不需人工输入。

（2）作业效率高，使用人员少。

常规的水准仪、经纬仪和全站仪等测量仪器，在进行测量时均需要经常地搬站，而且完成一项任务通常需要3、4个人一起工作。

GPSRTK技术在一般情况下，仅需一人操作，几秒钟就可取得坐标值。

在平坦地区，一次可测完半径为3．5～7kin的测区范围。

在山区时，可加设中转站，降低了搬站次数，提高了工作效率。

（3）与传统测量比较，作业条件要求减少。

传统的常规测量需要观测点间通视，并且还要在白天等有利的观测条件时观测等；而RTK受通视条件、能见度、气候、季节等因素影响和限制小，适于全天候作业等。

（4）作业自动化、集成化程度高、适用范围广。

常规测量仪器只能在某种工程中适用，而RTK以其独有的特点，在地形测绘、工程放样等方面均可独立完成。

（5）定位精度高，数据可靠，没有误差积累。

常规测量方法的作业中，路线往往都是连续的，误差很容易一站一站的积累下去。

RTK测量的是独立的点位，测量点之间不存在联系，因此误差不会积累。

常规测中人的操作占主导地位，难免会出现较大的偏差。

而RTK测量是自动进行的，过程中不需人为的读数等操作，所以测量数据比较稳定和可靠。

GPSRTK由于其不需要数据后处理就能得到厘米级的实时定位数据的特点，在测绘领域中大放异彩，与常规测量技术相比，它使测量工程缩短了工期，降低了成本，减少了人员的投入，使测量变得更加方便简单。

目前GPSRTK在测绘领域中已经应用于生产的方面有地形图测绘，碎部测量，道路中桩测量放样，横断面测量，纵断面地面线测量等，在满足测量精度的同时，也大大提高了作业效率，备受测量人士的青睐。

随着GPS应用领域的进一步扩展，既能满足实时测绘，又能满足精密导航的GPS技术成为人们研究的重点，为此开发出了实时载波相位差分GPS技术，也就是RTK（RealTimeKinematic）技术。

GPSRTK定位是基于GPS载波相位观测值的实时动态测量技术，它是由一台或多台基准站接收机、一台以上流动站接收机以及用于数据传输链组成的定位系统。

在GPSRTK作业模式下，基准站接收机借助数据链将其观测值及坐标信息发送给流动站接收机，流动站将采集到的GPS观测数据和接收来自基准站的数据组成差分观测值进行实时处理，求得流动站点的三维位置（X、Y、Z）。

GPSRTK的测量成果的精度与全站仪相比较不及全站仪，可靠性同样不及全站仪。

GPSRTK虽然作业实时快速，但是由于RTK的局限性，在不利情况下电子手簿上显示的高精度往往不能代表该RTK测量成果的精度，它缺少必要的检核条件，因此其测量成果的真实精度有多高，需要分析检验，也就是数据质量需要检核，因此这也就决定了RTK成果有必要进行检测与分析，如果轻易相信接收机手簿上的精度显示，采用这样的数据势必会影响施工的质量，造成重大的经济损失。

特别是稳定