RTK在工程测量中的应用

1GPSRTK在工程测量中的应用研究2目录摘要..........................................................4第1章绪论....................................................51.1GPS发展现状..............................................51.2课题研究的目的和意义......................................61.3课题研究的主要内容........................................6第2章全球定位系统GPS技术和RTK技术...........................62.1GPS系统的组成............................................62.3GPS的特点................................................82.4RTK系统的组成............................................92.5RTK技术的应用...........................................92.6GPSRTK技术的特点.......................................11第3章GPSRTK测量作业方式....................................113.1GPSRTK系统的工作原理...................................123.2GPSRTK的基本配置.......................................123.3GPSRTK作业要求.........................................123.4GPSRTK作业模式.........................................133.5GPSRTK仪器状态设置.....................................133.6坐标系统的转换方法.......................................143.7GPSRTK测量的几种作业方式...............................153.7.1不同起算条件下的GPSRTK作业方式......................153.7.2不同坐标系统下的GPSRTK作业方式......................163.8GPSRTK测量作业方式的选择...............................173.9提高GPSRTK精度的方法与措施.............................17第4章GPS在工程测量中的应用..................................174.1概述.....................................................174.2GPS测量的布网特色与布网方法.............................184.2.1GPS测量的布网特色....................................184.3GPS在工程测量中的应用...................................1934.4GPS在工程测量中的应用实例...............................204.4.1测区基本概况..........................................204.4.2技术指标..............................................204.4.3平面控制网的布设......................................214.4.4选点埋石..............................................214.4.5外业观测..............................................214.4.6GPS数据处理..........................................22第5章结论....................................................235.1几点体会.................................................23参考文献.......................................................254摘要GPS（GlobalPositioningSystem)全球定位系统是美国研制并在1994年投入使用的卫星导航与定位系统。其应用技术已遍及国民经济的各个领域。它是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPSRTK技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用。本文将介绍GPS在工程控制测量中的应用，并提出几点体会。关键词：GPS；GPSRTK；工程测量；工程控制测量中的应用5第1章绪论1.1GPS发展现状全球定位系统GPS是英文NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem的字头缩写词NAVSTAR/GPS的简称。它的含义是利用导航卫星进行测时和测距。是目前最先进、应用最广泛的卫星定位系统。是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在陆、海、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS是一种全新的空间无线电导航系统，它不仅具有全球性、全天候和连续的精密三维定位能力，而且能实时地对运动载体的速度、姿态进行测定以及精确授时。GPS是现代科学技术发展的结晶，已成为导航技术现代化的里程碑。早在1990年的海湾战争中，尽管GPS系统尚未全部建成，但它从根本上解决了空中、陆地、和海上运载体的定位和导航问题，为美军及其盟军部队预测打击敌人，正确引导部队迅速穿越沙漠，占领预定目标以及效率极高地提供后勤救援发挥了前所未有的重要作用。现在，美国、日本、德国等发达国家在国内建立了大量GPS综合应用网络,如美国的连续运行参考站网络系统(CORS)、美国CUE,ACCQPOINT公司的广域定位导航服务网络、加拿大的主动控制网系统(CACS)、德国的卫星定位与导航服务计划(SA2POS)、日本的GPS连续应变监测系统(COSMOS)等。随着我国信息化程度的提高及计算机网络和通信技术的飞速发展，电子政务、电子商务、数字城市、数字省区和数字地球的工程化和现实化，需要采集多种实时地理空间数据，几年来，国内不同行业已经陆续建立了一些专业性的卫星定位连续运行网络，其中著名的有中国地震局牵头建设的中国地壳运动监测网络，交通部建设的沿海差分站网络系统，信息产业部建立的电离层监测网络，国家测绘局建立的连续运行参考框架网络，部队建设的连续跟踪站网络等。目前，为满足国民经济建设信息化的需要，一大批城市、省区和行业正在筹划建立类似的连续运行网络系统，特别是具有多种功能的综合服务系统，如深圳、北京、上海、四川、昆明、香港、天津等城市。我国GPS综合服务系统的建设现已进入快速发展时期。在测绘、军事国防、智能交通、邮电通信、地矿、煤矿、石油、建筑以及农业、气象、土地管理、环境监测、金融、公安等部门和行业，在航空航天、测时授时、物理探矿、姿态测定等领域,我国做了大量的GPS研究工作。在静态定位6和动态定位应用技术及定位误差方面作了深入的研究，研制开发了GPS静态定位和动态高精度定位软件以及精密定轨软件。随着我国现代化的进程速度越来越快,对GPS的需求也越来越多，GPS也会发掘出巨大的功能潜力，使GPS具有更大、更广阔的发展空间。1.2课题研究的目的和意义GPSRTK技术作为测绘领域内的高科技技术，已经为测绘提供了有力的测量定位手段，特别是GPSRTK测量技术的发展和推广，使得GPS测量技术真正开始走上了取代全站仪进行各种地面测量和数据采集工作的新阶段，扩大了GPS测量的应用领域。课题的目的探讨了GPS技术和GPSRTK技术的组成、应用及特点。作为新技术GPSRTK，课题就其在工程测量应用方面的可行性将做出探究、证实。1.3课题研究的主要内容载波相位差分技术即RTK技术，它是建立在全球定位系统(GPS)基础之上的实时动念定位技术，常规的GPS测量方法，如静态、快速静态、动态测量、都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，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、工程放样及海洋、地籍测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。课题将在工程测量方面，结合实践做出一番探究。第2章全球定位系统GPS技术和RTK技术2.1GPS系统的组成GPS(GlobalPositioningSystem)是美国研制的导航、授时和定位系统。它由三部分构成：一是地面控制部分，由主控站（负责管理、协调整个地面控制系统的工作）、地面天线（在主控站的控制下向卫星注入导航电文）、监测站（数据自动收集中心）和通讯辅助系统（数据传输）组成；二是空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面上；三是用户装置部分，主要由GPS接受机和卫星天线组成。用户只需购买GPS接受机，就可享受免费的导航，授时和定位服务。GPS系统的空间部分有21颗工作卫星及3颗备用卫星组成，它们均匀分布在6个相对于赤道的倾角为55度的近似圆形轨道上，每个轨道上有4颗卫星运行，它们距地面的平均高度为20200km，运行周期为12恒星时。GPS卫星星座7均匀覆盖着地球，可以保证地球上所有地点在任何时刻都能看到至少4颗GPS卫星。2.2GPS的应用GPS定位系统的主要目的是用于导航、收集情报等军事目的。GPS信号可以进行海、空和陆地的导航，导弹的制导，而且用GPS卫星发来的导航定位信号能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对定位，米级至亚米级精度的动态定位，亚米级至厘米级精度的速度测量和毫微秒级精度的时间测量。1.GPS在大地测量中的应用对于测绘领域，GPS卫星定位技术已经用于建立高精度的全国性的大地测量控制网，测定全球性的地球动态参数，也可用于改造和加强原有的国家大地控制网；可用于建立陆地海洋大地测量的基准，进行海洋测绘和高精度的海岛陆地联测；用于监测地球板块运动和地壳形变；在建立城市测量和工程测量的平面控制网时GPS已成为主要方法；GPS还可用于测定航空航天摄影的瞬间位置，实现仅有少量的地面控制或无地面控制的航测快速成图，导致地理信息系统、全球环境遥感监测的技术革命。2.在工程测量方面应用GPS静态相对定位技术，布设精密工程控制网，用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测、飞机场轴线定位、地铁精密导线测量、隧道贯通测量等精密工程。3.在航空摄影测量方面我国测绘工作者也应用GPS技术进行航测外业控制测量、航摄飞行导航、机载GPS航测等航测成图的各个阶段。可以极大地减少地面控制点的数目，缩短成图周期，降低成本。4.在其他领域中的应用在地球动力学方面，GPS技术用于全球板块运动监测和区域板块运动监测；在水下地形测量中应用GPS卫星定位技术，可以快速、高精度地测定测深仪的位置；还有在公安、交通系统中给车辆、轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时定位能力；在农业领域中应用差分技术对土