[毕业论文]RTK技术在实际工程测量中的应用

毕业论文毕业题目：GPS-RTK技术在工程测量中的应用学生：李鹤指导教师：专业：道路桥梁工程系班级：道桥13042015年11月毕业设计第2页共16页毕业设计开题报告专业道路桥梁工程系设计方向GPS-RTK技术的应用姓名李鹤指导教师审查意见：指导教师签字：年月日毕业设计第3页共16页RTK技术在实际工程测量中的应用一、选题的背景与意义背景：随着我国经济快速发展铁路建设速度也不断加快。铁路工程有其自身特点：长条状，坡度少，在施工测量工作中对测量控制网的布设带来诸多困难，常规控制测量既要考虑网行，点的密度，通视条件，费工又费时同时精度还难以保证。RTK-GPS技术的成熟及在实际工程测量中的运用很好的解决了这些问题同时也为我国铁路大提速插上了腾飞的翅膀。意义：RTK技术运用在实际工程测量中不仅提高了测量精度缩短了施工工期，而且还节约了工程成本。RTK技术应用于铁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。尤其实时动态(RTK)定位技术在铁路测量中蕴含着巨大的技术潜力。二、毕业设计的主要内容它主要包括以下内容：1．RTK技术原理2．RTK技术概述3．RTK测量特点4．RTK技术应用5．RTK优缺点6．RTK在实际工程测量中的影响毕业设计毕业设计第4页共16页设计题目GPS-RTK技术在工程测量中的应用指导教师专业道路桥梁工程系学生年月日GPS-RTK技术在工程测量中的应用摘要GPS技术应用于铁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。尤其实时动态(RTK)定位技术在铁路测量中蕴含着巨大的技术潜力。本文简要介绍了GPSRTK技术的原理，结合其在工程测量中的应用，对RTK技术的优缺点及影响RTK精度的因素进行了分析并提出了相应的应对措施。关键词：RTK技术；RTK测量；RTK作业模式；精度；方便毕业设计第5页共16页目录摘要1绪论………………………………………………………………………………………81．1什么是RTK技术……………………………………………………………………………81.2RTK技术推广运用的主要方向……………………………………………………………82GPS-RTK在工程测量中的应用及影响……………………………………………………92.1GPS原理………………………………………………………………………………92.1.1GPS技术概述……………………………………………………………………………92.1.2GPS测量特点……………………………………………………………………………9毕业设计第6页共16页2.1.3GPS技术应用……………………………………………………………………………102.1.4GPS-RTK技术在工程测量中应用的优点………………………………………………112.1.5影响GPS-RTK精度的因素及应对措施………………………………………………112.1.6应用体会………………………………………………………………………………133结束语………………………………………………………………………………………14参考文献GPS-RTK技术在实际工程测量中的应用11绪论1.1什么是RTK技术RTK定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS定位技术，实施动态测量。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，同时通过输入的相应的坐标转换参数和投影参数，实时得到流动站的三维坐标及精度。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，它采用了载波相毕业设计第7页共16页位动态实时差分（Real-TimeKinematic实时动态差分）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。1.2RTK技术推广应用的主要方向1、双星系统（GPS+GLONASS双系统导航定位）是GPSRTK发展的热点，它可接收14-20颗卫星左右，是常规RTK所无法比较的，该技术使GPS设备具备最短时间达到厘米级精度的能力与最强的抗干扰遮挡能力。2、VRS（VirtualReferenceStation虚拟参考站）正在改善着RTK定位的质量和距离，增强RTK的可靠性，并减少OTF初始化的时间。VRS技术，可以在50Km左右时使RTK定位平面位置精度为1—2cm，并无需设立自己的基准站。其应用领域将逐渐涵盖陆地测量、地籍测量、航空摄影测量、GIS、设备控制、电子和煤气管道、变形监测、精准农业、水上测量、环境应用等诸多领域。2GPS-RTK在工程测量中的应用及影响2.1GPS-RTK原理全球定位系统（GlobalPositioningSystem-GPS）是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、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。经过10多年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管理、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。2.1.1GPS-RTK技术概述实时动态（RTK）测量系统，是GPS测量技术与数据传输技术的结合，是GPS测量技术的一个新突破。RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分。GPS测量技术，其基本思想是：在基准站上设置1台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续的观测，并将其观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机毕业设计第8页共16页在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，实时地判定解算结果是否成功，从而减少冗余观测量，缩短观测时间。2.1.2GPS测量特点GPS系统的特点，相对于常规测量来说，GPS测量主要有以下特点：①测量精度高。GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1×10-6，在大于1000km的基线上可达1×10－8。②测站间无需通视。GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。③观测时间短。随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20min左右，动态相对定位仅需几秒钟。④仪器操作简便。目前GPS接收机自动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。⑤全天候作业。GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。⑥提供三维坐标。GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，来确定待测点的位置。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高精度的结果，而RTK是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（Real-timekinematic）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整周模糊度的搜索求解。在固定整周未知数以后（得到固定解），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系统可应用于两项主要测量任务，即测点定位和测设放样。在基准站和流动站协同工作的情况下，用户携带流动站系统，在测区往来行走，对特征点进行采点测量。任何性质的点都可做定位测量，如道路的中线、池塘的周边、路灯杆毕业设计第9页共16页位和建筑物拐角等。测点可以是原有的境界标记，也可是需要首次定位的新标记。这一功能使RTK最适合于在测图和放样中应用。RTK系统可用于地形测量、面积测量和建筑测量，也可以用于测量料场及土石方工程量计算。测设放样任务只能在GPS的RTK操作模式下完成。某一物体的放样包括对定义该物体所在位置的一点或多点的定位。取得某一点的坐标后，用户需要在地面上找到与该坐标对应的确切位置。传统的做法是，全站仪测定持杆员的当前位置，并指挥其行进一定的距离后最终到达正确的位置。而RTK流动站操作员行进中则可观察掌上电脑屏幕来确定自己的当前位置。掌上电脑存有目标点的坐标。由于RTK系统已知其当前位置和要寻找的目标点位置，系统可给用户导向到正确位置。这一功能使得RTK成为非常有效的放样工具。任何物体都可由RTK来测设放样，如道路、输电线路、油气管线、DTM及地下管线等等。在大多数这类测量中，RTK系统比传统全站仪系统的效率要高很多，而且只需单人操作。在博兴县地形测量中，运用了RTK技术进行图根控制测量，探索了一条进行大面积图根控制测量的新路子。2.1.3GPS技术应用1．控制测量为满足城市建成区和规划区测绘的需要，城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀。GPS静态测量，点间不需通视且精度高，但需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则必须返工。应用RTK技术将无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。2.像控点测量像控点测量是航空摄影测量外业主要工作之一，传统的方法要布设大量的导线来测量部分平高点，内业再空三加密。采用RTK技术测量，只需在测区内或测区附近的高等级控制点架设基准站，(若测区内或测区附近无高等级控制点，可先加密)，流动站直接测量各像控点的平面坐标和