《毕业论文--ＲＴＫ－ＧＰＳ在线路工程测量中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文--ＲＴＫ－ＧＰＳ在线路工程测量中的应用（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、南阳师范学院2013届毕业生毕业论文（设计） 题 目： RTK-GPS在线路工程测量中的应用 完 成 人： 班 级： 测绘六班 学 制： 4 年 专 业： 测绘工程 指导教师： 完成日期： 2013-04-25 目 录0 引言（1）1 GPS与RTK技术（4） 1.1 GPS概况（1）1.2 GPS测量特点（1）1.3RTK技术（5）2 线路工程测量（5）2.1 线路测量的内容（5）2.2线路测量的任务（6）2.3线路测量的基本特点（6）3 利用RTK-GPS进行线路测量（8）3.1收集测区的控制点集料（8）3.2求定区的转换参数（8）3.3参考站的选定和建立（8）3.4工程项目内业设计和参数
2、设置（9）3.5野外作业（9）3.6数据处理成图（10）4技术精度分析（12）4.1 点放样的精度分析（12）4.2 技术的优点（14）4.3 技术的缺点（14）5 结论与建议（15）参 考 文 献（16）ABSTRACT（16）在线路工程测量中的应用：指导老师 摘要：技术在线路等工程的测绘中有着重要的作用。该论文简单介绍了GPS以及RTK技术概况和测量特点、线路工程测量的内容、任务及特点，最后着重说明了RTK技术在线路测量中的应用，及具体工作流程。GPS-RTK其定位精度高,没有误差积累，只要满足RTK的基本工作条件,在一定的作业半径范围内(一般为5km),RTK的平面精度和高程精度都能达到
3、厘米级,且不存在误差积累，因此成了线路工程测量的一种主要方法。 关键字：GPS；RTK技术;线路工程；精度0 引言全站仪在线路工程应用中具有自动化、数字化、可编程等强大的工程，目前线路地面测量的外业工作与内业数据处理几乎都可在全站仪中完成。随着差分GPS技术的发展，高精度实时动态GPS定位技术在线路测量中的应用受到了极大的关注，GPS测量以其定位精度高、观测速度快、小巧灵活价格低廉等优点深受广大测量工作者的青睐，GPS定位技术的不断完善，使测绘定位技术发生了革命性的变革，为测绘工作提供了新的技术手段和方法。同时GPS-RTK技术发展，使常规的测角、测距、测水准为主体的地面定位技术，正在逐步被以
4、一次行确定三维坐标的高速度、高效率、高精度的GPS-RTK技术所代替。1 GPS与RTK技术1.1 GPS概况GPS系统是由24颗高度为两万公里的卫星组成，它们以6个不同的运行轨道运行，可提供全球范围从地面到9000公里高空之间任一载体的高精度的三维位置、三维速度和精确的时间信息。安装在车辆上的车载单元只要能收到来自三颗卫星的定位信号，就可定出该辆车的经、纬度位置和时间信息。GPS的整个系统由空间部分、地面控制部分和用户部分所组成。（1）空间部分 GPS的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成.这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中21颗为可用于导航的卫星，3颗为活动的备用卫星。这2
5、4颗卫星分布在6个相互夹角为60的轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12恒星时,即一天绕地球两周。每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。（2）控制部分 GPS的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统所构成，根据其作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。主控站有一个，位于美国克罗拉多（Colorado）的法尔孔（Falcon）空军基地，它的作用是根据各监控站对GPS的观测数据，计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入到卫星中去；同时，它还对卫星进行控制，向卫星发布指令，当工作卫星出现故障时，调度备
6、用卫星，替代失效的工作卫星工作；另外，主控站也具有监控站的功能。（3） 监控站与注入站 监控站有五个，除了主控站外，其它四个分别位于夏威夷（Hawaii）、阿松森群岛（Ascencion）、迭哥伽西亚（Diego Garcia）、卡瓦加兰（Kwajalein），监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星的工作状态；注入站有三个，它们分别位于阿松森群岛（Ascencion）、迭哥伽西亚（Diego Garcia）、卡瓦加兰（Kwajalein），注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去。 （4）用户部分 GPS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机
7、气象仪器等所组成。它的作用是接收GPS卫星所发出的信号，利用这些信号进行导航定位等工作。 以上这三个部分共同组成了一个完整的GPS系统。1.2 GPS测量特点 GPS系统是目前在导航定位领域应用最为广泛的系统，它以高精度、全天候、高效率、多功能、易操作等特点著称，比其他导航定位系统具有更强的优势。用户连续提供动态目标的三维位置、三维速度及时间信息。GPS测量主要特点如下：（1）功能多、用途广 GPS系统不仅可以用于测量、导航，还可以用于测速、测时。测速的精度可达0.1m/s，测时的速度可达几十毫微妙。其应用领域不断扩大。（2）定位精度高 大量的实验和工程应用表明，用载波相位观测量进行静态相对定
8、位，在小于50km的基线上，相对定位精度可达110-6210-6，而在100500km的基线上可达10-610-7。随着观测技术与数据处理方法的改善，可望在大于1000km的距离上，相对定位精度达到或优于10-8。在即时动态定位（RTK）和实时差分定位（RTD）方面，定位精度可达到厘米级和分米级，能满足各种工程测量的要求。随着GPS定位技术及数据处理技术的发展，其精度还将进一步提高。表1.1 GPS实时定位、测速与测时精度采用的测距码P码C/A码L1L2单点定位（m）5101015差分定位（m）1350.02测速（m/s）0.10.3测时（ns）100500（3） 实时定位 利用全球定位系统进
9、行导航，即可实时确定运动目标的三维位置和速度，可实时保障运动载体沿预定航线运行，亦可选择最佳路线。特别是对军事上动态目标的导航，具有十分重要的意义。（4）观测时间短 目前，利用经典的静态相对定位模式，观测20Km以内的基线所需观测时间，对于单频接收机在1h左右，对于双频接收机仅需1520min。采用实时动态定位模式，流动站初始化观测15min后，并可随时定位，每站观测仅需几秒钟。利用GPS技术建立控制网，可缩短观测时间，提高作业效益。（5）观测站之间无需通视 经典测量技术需要保持良好的通视条件，又要保障测量控制网的良好图形结构。而GPS测量只要求测站15以上的空间视野开阔，与卫星保持通视即可，
10、并不需要观测站之间相互通视，因而不再需要建造觇标。这一优点即可大大减少测量工作的经费和时间（一般造标费用约占总经费的30%50%）。同时，也使选点工作变得非常灵活，完全可以根据工作的需要来确定点位，可通视也使电位的选择变得更灵活，可省去经典测量中的传算点、过渡点的测量工作。不过也应指出，GPS测量虽然不要求观测站之间相互通视，但为了方便用常规方法联测的需要，在布设GPS点时，应该保证至少一个方向通视。（6）操作简便 GPS测量的自动化程度很高。对于“智能型”接收机，在观测中测量员的主要任务只是安装并开关仪器、量取天线高、采集环境的气象数据、监视仪器的工作状态，而其他工作，如卫星的捕获、跟踪观测
11、和记录等均由仪器自动完成。结束观测时，仅需关闭电源，收好接机，便完成野外数据采集任务。如果在一个测站上需要作较长时间的连续观测，还可实行无人值守的数据采集，通过网络或其他通讯方式，将所采集的观测数据传送到数据处理中心，实现全自动化的数据采集与处理。GPS用户接收机一般重量较轻、体积较小。例如，Ashtech单频接收机LOCUS最大重量.4Kg，是天线、主机、电源组合在一起的一体机，自化程度较高，野外测量时仅“一键”开关，携带和搬运都很方便。（7）可提供全球统一的三维地心坐标 经典大地测量将平面和高程采用不同方法分别施测。GPS测量中，在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测量观测站的大地高程
12、。GPS测量的这一特点，不仅为研究大地水平面的形状和确定地面点的高程开辟了新途径，同时也为其在航空物探、航空摄影测量及精密导航中的应用，提供了重要的高程数据。GPS定位是在全球统一的WGS84坐标系统中计算的，因此全球不同点的测量成果是相互关联的。（8）全球全天候作业GPS卫星较多，且分布均匀，保证了全球地面被连续覆盖，使得在地球上任何地点、任何时候进行项观测工作，通常情况下，除雷雨天气不宜观测，一般不受天气状况的影响。因此，GPS定位技术的发展是对经典测量技术的一次重大突破。一方面，它使经典的测量理论与方法产生了深刻的变革；另一方面，也进一步加强了测量学与其他学科之间的相互渗透，从而促进了测
13、绘科学技术的现代化发展。1.3RTK技术 RTK技术是建立在即时处理两个测站的载波相位基础上的。它能实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的高精度。通过RTK技术能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。 高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动
14、站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据（伪距观测值，相位观测值）及已知数据传输给流动站接收机，数据量比较大，一般都要求9600的波特率，这在无线电上不难实现。 2 线路工程测量2.1 线路测量的内容 线路工程是指长宽比很大的工程，包括铁路、公路、供水明渠、输电线路、各种用途的管道工程等。这些工程的主体一般是在地表，但也有在地下的，还有的在空中，如地铁、地下管道、架空索道和架空输电线路等。用发展的眼光看，地下工程会越来越多。在线路工程遇到障碍物时，要采取不同的工程手段来解
