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文檔簡介
工程測量技術培訓日期:2021.03第一部分GPS(RTK)基本操作技術培訓
主要內容GPS(RTK)定位原理及應用簡介傳統RTK以及儀器的操作網絡RTK以及儀器的操作點校正(坐標轉換)RTK使用流程操作案例一、GPS(RTK)定位原理及應用簡介GNSS的現狀和未來GNSS的特點GNSS的組成GNSS的應用行業國內外GNSS產品衛星定位技術的發展GPS(RTK)的定位方法☆
GPS(RTK)的功能☆GPS(RTK)的新興技術☆
傳統RTK基本操作流程☆
網絡RTK基本操作流程☆常見工作模式說明☆
GNSS理論部分
GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)是全球導航衛星系統的英文縮寫,它是所有全球導航衛星系統及其增強系統的集合名詞,是利用全球的所有導航衛星所建立的覆蓋全球的全天侯無線電導航系統。目前可供利用的全球衛星導航系統有:美國的GPS(全球定位系統)、中國的BDS(北斗)、歐洲的Galileo(伽利略)、俄羅斯的GLONASS(格洛納斯)、印度的IRNSS(印度區域導航衛星系統)以及日本的QZSS(準天頂衛星導航系統)。1.GNSS的現狀及未來GNSS:1、全球,全天候工作:能為用戶提供連續,實時的三維位置,三維速度和精密時間。不受天氣的影響。
2、定位精度高:定位精度可達厘米級和毫米級。
3、功能多,應用廣:隨著人們對GNSS認識的加深,GNSS不僅在測量,導航,測速,測時等方面得到更廣泛的應用,而且其應用領域不斷擴大。2.GNSS的特點GNSS理論部分3.GNSS的組成GNSS由衛星空間部分(導航衛星:GPS(24顆)、BDS(35顆)、伽利略(30顆)、格洛納斯(26顆)、IRNSS(現有7顆)及QZSS(準天頂衛星導航系統)(現有4顆))、地面控制部分(主控站、監測站、注入站)和用戶設備部分(接收機)三部分組成。GNSS理論部分3.GNSS的組成GPS接收機的基本類型分導航型和大地型。大地型接收機又分單頻型和雙頻型。手持型GPS機車載型GPS機用戶設備部分:GNSS理論部分3.GNSS的組成單頻機雙頻機GNSS理論部分軍事測繪林業農業地質電力水利交通環保氣象地震石油通訊海洋城建科研院所院校醫療消防國土
4.GNSS的應用行業GNSS理論部分GNSS接收機OEM板卡
Trimble(美國天寶)天寶
Leica(瑞士萊卡)
NovAtelMagellan(美國麥哲倫)AshtechTOPCON(日本拓普康)
Javad
國外品牌5.國內外GNSS產品GNSS理論部分國內品牌華測
南方中海達易測(合眾思壯)
5.國內外GNSS產品GNSS理論部分司南光譜中緯博飛蘇光思拓力RTK的發展:傳統的RTK技術—
電臺、GPRS/CDMA網絡RTK技術—CORS(連續運行參考站)國內主流CORS系統主要有:省cors賬號(由國家測繪部門組織建設)、千尋cors賬號(由中國兵器工業集團和阿里巴巴集團等11個股東共同建設)6.衛星定位技術的發展GNSS理論部分RTK的發展:6.衛星定位技術的發展GNSS理論部分網絡RTK技術傳統的RTK技術7.GPS(RTK)的定位方法按參考點的不同位置劃分為:絕對定位(單點定位):在地球協議坐標系中,確定觀測站相對地球質心的位置。(地心坐標:WGS-84坐標系、CGCS2000坐標系)相對定位:在地球協議坐標系中,確定觀測站與地面某一參考點之間的相對位置。(參心坐標:北京54坐標系和西安80坐標系
)按用戶接收機作業時所處的狀態劃分為:靜態定位:在定位過程中,接收機位置靜止不動,是固定的。靜止狀態只是相對的,在衛星大地測量中的靜止狀態通常是指待定點的位置相對其周圍點位沒有發生變化,或變化極其緩慢,以致在觀測期內可以忽略。(主要用于建立全球性或國家級大地控制網,建立地殼運動監測網、建立長距離檢校基線、進行島嶼與大陸聯測、鉆井定位及精密工程控制網建立等。)GNSS理論部分7.GPS(RTK)的定位方法2.動態定位:在定位過程中,接收機天線處于運動狀態。(RTK實時測量)
在絕定位和相對定位中,又都包含靜態和動態兩種形式。靜態定位GNSS理論部分動態定位8.GPS(RTK)的功能控制測量:根據控制網的測量精度要求,選擇進行靜態測量或快速靜態測量及實時動態測量。碎部測量:以控制點為基礎,地上有標記或無標記但無坐標,通過測量的方法獲得其平面坐標和高程,并將其繪制成圖的測量工作。點放樣:根據設計圖紙,通過已知的坐標和高程,將設計圖紙上的點位在實地上測量標記出來的過程。直(曲)線放樣:根據設計圖紙,通過已知的角度、起止點及曲線半徑等,將設計圖紙上的線型在實地上測量標記出來的過程。道路放樣:根據設計圖紙設計的線路所需要的曲線要素按照軟件菜單提示錄入后,軟件按要求計算出線路點坐標和圖形,根據實際需要,利用樁號+偏距的方式將設計圖紙中各種構筑物及道路線型在實地上測量標記出來的過程。斷面測量:是對某一方向剖面的地面起伏進行數據采集的測量工作。通常特指橫斷面測量。其他:面積測量、CAD放樣、邊坡放樣、坐標正反算、指南針等。GNSS理論部分8.GPS(RTK)的功能GNSS理論部分橫斷面測量9.GPS(RTK)的新興技術GNSS理論部分慣導技術(傾斜測量):利用陀螺儀、電子羅盤加速度計等慣性敏感元件組成的高精度IMU慣導模塊,通過衛星與慣導組合定位的模式,真正實現“免對中”,點到就能測。實時動態計算桿偏方位角和傾斜角,改正坐標的一種先進技術。像華測X12能夠達到傾斜30°精度<2.5cm,司南的T30能夠在傾斜30°以內精度≤3cm,南方銀河6能夠在傾斜30°以內精度≤2.5cm,傾斜60°以內精度≤5cm。每一個品牌的產品在精度上略有不同。GNSS理論部分基準站、電臺、天線架設并開機手簿連接基準站、設置啟動模式移動站安裝及開機手簿連接移動站、設置啟動模式新建項目、選擇坐標系點校正(坐標轉換)放樣/測量10.傳統RTK基本操作流程新項目首次使用操作流程:基準站、電臺、天線架設并開機手簿連接基準站、設置啟動模式移動站安裝及開機手簿連接移動站、設置啟動模式基站平移(重設當地坐標)放樣/測量老項目日常使用操作流程:注:基準站架設時可以任意位置架設,無需控制點對中,也無需進行精平等操作。GNSS理論部分移動站安裝及開機手簿連接移動站設置工作模式、輸入CORS賬號密碼新建項目、選擇坐標系點校正(坐標轉換)放樣/測量11.網絡RTK基本操作流程新項目首次使用操作流程:移動站安裝及開機手簿連接移動站、設置啟動工作模式放樣/測量老項目日常使用操作流程:注:使用網絡RTK時,可以直接辦理開通了GPRS功能手機卡安裝在手簿使用,也可以打開測量人員的手機熱點,使用手簿的WIFI功能進行連接。RTK必須在網絡良好的狀況下,RTK才會得到固定解。GNSS理論部分12.常用工作模式說明(1)電臺作業模式:電臺作業模式指的是數據鏈通過無線電進行發射和接收,電臺的頻率一般采用UHF超高頻率,頻率在300MHz-300KMHz,一般市場上的頻率范圍在450-470MHz屬于高頻,也有用410-430MHz屬于低頻,而華測的無線發射電臺頻率在450-470MHz。(2)GPRS作業模式:GPRS模式是指基往和移動站都采用移動網絡進行通訊對于移動通訊有GPRS和CDMA通訊方式:GPRS(GeneralPacketRadioService)中文是通用分組無線業務,是在現有的GSM系統上發展出來的一種新的分組數據承業務;CDMA為碼分多址數字無技術。GPRS基準站和移動站可通過GPRS或CDMA移動網絡進行通訊。(3)CORS作業模式:采用CORS進行作業,它具有無需架設基站、定位精度高、覆蓋范國廣等等優勢,其應用越來越廣泛。CORS系統采用的是網絡RTK技術,如虛參考站技術(VRS)、主輔技術以及FKP等;CORS移動站一般也是通過GPRS或CMDA移動網絡進行通訊,從而獲得CORS中心提供的差分信號進行差分。GNSS理論部分12.常用工作模式說明(4)靜態作業模式:就是認為GPS接收機的天線在整個觀測過程中的位置是靜止,在數據處理時,將接收機天線的位置作為一個不隨時間的改變而改變的量,通過接收到的衛星數據的變化來求得待定點的坐標。在測量中GPS靜態測量的具體觀測模式是采用兩臺(或兩臺以上)接受設備,分別安置在一條或數條基線的兩個端點,同步觀測4顆以上衛星,每觀測時段應根據測量技術標準及規范長30min至3h或更多。測量完成以后采用高精度數據處理軟件進行基線解算和坐標平差。這里要注意一點的是:在靜態測量時,儀器應嚴格對中整平,對中誤差應小于3mm,天線高應量測至毫米。二、傳統RTK以及儀器的操作傳統RTK的含義☆RTK的工作原理☆RTK數據鏈☆電臺模式及具體操作☆網絡模式及具體操作☆
常規的GPS測量方法,如靜態、快速靜態、動態測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度,而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法,它采用了載波相位動態實時差分(Real-timekinematic)方法,是GPS應用的重大里程碑,它的出現為工程放樣、地形測圖,各種控制測量帶來了新曙光,極大地提高了外業作業效率。
傳統RTK的含義:1.傳統RTK的含義傳統RTK以及儀器操作傳統RTK的工作原理是將一臺接收機置于基準站上,另一臺或幾臺接收機置于載體(稱為流動站)上,基準站和流動站同時接收同一時間、同一GPS衛星發射的信號,基準站所獲得的觀測值與已知位置信息進行比較,得到GPS差分改正值。然后將這個改正值通過無線電數據鏈電臺及時傳遞給共視衛星的流動站精化其GPS觀測值,從而得到經差分改正后流動站較準確的實時位置。傳統RTK的工作原理:2.傳統RTK的工作原理傳統RTK以及儀器操作數據鏈通訊:1.電臺模式:
3.傳統RTK的數據鏈傳統RTK以及儀器操作電臺作業模式是指數據鏈通過無線電進行發射和接收的工作模式,電臺的頻率一般采用UHF(全稱UltraHighFrequency超高頻率,頻率300MHz-300KMHz),一般市場上的頻率范圍在450-470MHz屬于高頻,當然也有用410-430MHz。屬于低頻在手薄中主要通過通道來表示。電臺模式又分為內置電臺和外掛電臺。電臺模式主要通過電磁波來發送信號。2.網絡模式:GPRS(GeneralPacketRadioService)中文是通用分組無線業務,是在現有的GSM系統上發展出來的一種新的分組數據承載業務;CDMA為碼分多址數字無線技術。主要通過gprs網絡來發送信號。⑴電臺模式載波相位4.電臺模式及具體操作傳統RTK以及儀器操作基準站移動站⑵
電臺模式特點作業距離一般距離為:0-20公里,在山區、城區以及建筑物密集的地方傳播距離就會受到影響;電臺信號容易受干擾,所以要遠離大功率干擾源,如高壓線、鐵塔等;電臺的架設對環境有非常高的要求,一般選在比較空曠,周圍沒有遮擋,且要基站架設的越高距離越遠;對于電瓶的電量要求較高,出外業之前電瓶一定要充滿或有足夠的電量;傳統RTK以及儀器操作4.電臺模式及具體操作⑶電臺模式具體操作一、基準站的架設:基準站的架設又分為未知點啟動基準站和已知點啟動基準站;未知點啟動基準站時可采用自啟動和手動啟動基準站;基準站不需要嚴格的對中整平,大致水平即可;設置為自啟動基準站后,下次基準站開機即可工作,無需其他設置,方便快捷。已知點啟動基準站時只能使用手動啟動基準站;基準站需要嚴格的對中整平。4.電臺模式及具體操作傳統RTK以及儀器操作⑶電臺模式具體操作(以華測華易E91為例)華測E91基準站外掛電臺架設示意圖4.電臺模式及具體操作傳統RTK以及儀器操作二、基準站的架設要求及啟動:如果是自啟動基準站,則開機即可(主機搜完星后便可發射,最后電臺接上電瓶,注意正負極的連接)如果是手動啟動基準站,具體操作如下:⑴打開手簿中的測地通軟件,通過藍牙或串口線與基準站主機連接;⑵在“配置”—“工作模式”中,選擇基準站的啟動模式;4.電臺模式及具體操作傳統RTK以及儀器操作⑶電臺模式具體操作設置“自啟動基準站”任意點架站的優勢:
提高精度:由于基準站可以任意位置架設,基準站可架設在控制點與測區中間,縮小基線距離,提高定位精度;基準站架設方便,可根據情況任意架設,可選擇更安全,更方便,更有利,更空曠的地理位置,特別是部分地區的控制點上面有站標或者環境不好,會影響基站的架設或衛星信號;不需要嚴格對中整平,方便快捷,省時省力,減少了對中誤差的影響;不用量取儀器高,最大限度的減少量取誤差,提高精度;不用手簿啟動,開機即可發射,避免啟動的繁瑣方便快捷;分工明確,基站和移動站可直接分開,假設移動站距離不夠,基站可隨時搬動,且移動站上的人可以不用去基站啟動基站,只需找個控制點做“重設當地坐標”即可。只需設置一次,以后在什么地方測量,基站開機搜完星即可發射信號。4.電臺模式及具體操作傳統RTK以及儀器操作⑶電臺模式具體操作⑶電臺模式具體操作三、基準站架設的注意事項:基準站架設時,選擇環境相對空曠的地方,地勢相對較高且周圍沒有干擾的地方架設,盡量遠離高壓線、變壓器及電廠等擁有強電磁場的環境,以及飛機場、軍事管理區等有信號屏蔽的環境,這些環境都會對RTK的信號產生影響導致無信號或信號弱等問題在大面積水域作業,水域的反射效果也會干擾主機信號,現階段主機的抗干擾性較以往增強了許多,但有時仍不可避免等強磁場的干擾。架設儀器,架設時,注意儀器的安裝以及各種線的連接,若移動站距離較遠時,還需要增設電臺天線加長桿。基準站腳架和天線腳架之間應該保持至少3m的距離,避免電臺干擾GNSS信號。4.電臺模式及具體操作傳統RTK以及儀器操作⑶電臺模式具體操作三、基準站架設的注意事項:對于電臺不需要經常進行設置,除非調節其功率或頻道(通道)。一旦修改了基準站電臺發射頻道,則移動站也需要修改到相應的頻道,否則無法搜索到差分信號。只有頻道(通道)相同才能正常工作。使用DL6-E電臺時,要注意電臺銘牌上的波特率,基準站設置工作模式時的串口波特率要與電臺的串口波特率一致。4.電臺模式及具體操作傳統RTK以及儀器操作⑶電臺模式具體操作四、DL6-E外掛電臺的設置:在電臺作業模式下時,使用電臺面板開關鍵打開電臺,使用信道切換鍵和功率切換鍵對功率和頻率進行相應設置。4.電臺模式及具體操作傳統RTK以及儀器操作⑶電臺模式具體操作四、DL6-E外掛電臺的設置:使用【功率】切換鍵設置電臺的功率。【紅-高】燈亮起為高功率;【藍-低】燈亮起為低功率。功率跟作業距離有關,默認【紅-高】。功率越大作業距離越遠,但長時間大功率作業會導致電臺過熱而減少電臺的使用壽命,且耗電嚴重,故在滿足作業距離的條件下,功率越小越好。當基準站啟動成功(即基站發送數據燈1s閃一次),連接線都正常的情況下,電臺發射指示燈(TX)一秒閃爍一次,表明數據在正常發射。4.電臺模式及具體操作傳統RTK以及儀器操作五、移動站的啟動:移動站與手簿測地通軟件通過WIFI或藍牙進行連接;移動站定位狀態燈如果一秒鐘閃爍一次表示收到電臺差分信號,在“單點定位”的情況下,直接點“配置”—“工作模式”選擇需要啟動的移動站模式,點擊接受即可,移動站收到差分信號后會有一個“單點定位”→“浮動”→“固定”的RTK初始化過程。RTK初始化時間,根據衛星PDOP值、周圍環境、基站距離,或長或短,正常一般在開機后90秒左右。如果手簿上沒有顯示“浮動”或者“固定”,則需重新啟動及檢查相關設置。固定后可進行測量工作了。4.電臺模式及具體操作傳統RTK以及儀器操作⑶電臺模式具體操作六、移動站的啟動的注意事項:移動站當前工作的頻率必須和電臺頻率保持一致,否則移動站將無法接收到信號。差分信號顯示的含義:單點定位——移動站接收機未使用任何差分改正信息計算的3D坐標;浮動——移動站接收機使用差分改正信息計算的當前相對坐標。但對于浮點解來講,相位的整周模糊度參數未能固定為一整數,而是用浮點的估值來替代它。不建議在此情況下測點;固定——在RTK模式下,整周模糊度參數固定后,移動站接收機計算的當前相對坐標。達到固定解后即可開始測量。4.電臺模式及具體操作傳統RTK以及儀器操作⑶電臺模式具體操作七、測量或放樣:4.電臺模式及具體操作傳統RTK以及儀器操作⑶電臺模式具體操作當測地通軟件界面上方顯示固定解,H(水平誤差)、V(垂直誤差)和RMS(中誤差)滿足使用要求后,即可進行測量或放樣。1.網絡通訊模式:GPRS或CDMA
Internet互聯網Internet互聯網GPRS/CDMA撥號上網→Internet→服務器→
Internet→GPRS/CDMA撥號上網服務器5.網絡模式簡介傳統RTK以及儀器操作外掛模塊內置模塊通過串口直接接入Internet互聯網
基準站
移動站外掛模塊內置模塊手簿CF卡(手簿網絡)藍牙手機2.網絡通訊方式:5.網絡模式簡介傳統RTK以及儀器操作3.網絡通訊模式特點距離遠攜帶方便優點:缺點:
容易造成差分數據延遲2-5秒在沒有手機信號的地方無法使用需要一定的費用、手機卡一般一個月都要流量100—200元費用5.網絡模式簡介傳統RTK以及儀器操作三、網絡RTK以及儀器的操作網絡RTK技術☆CORS系統☆CORS系統組成☆網絡RTK模式及具體操作☆
傳統RTK技術有著一定局限性,使得其在應用中受到限制,主要表現為:
1.用戶需要架設本地的參考站;
2.誤差隨距離增長;
3.誤差增長使流動站和參考站距離受到限制,距離越遠初始化時間越長;
4.可靠性和可行性隨距離降低。1.網絡RTK技術網絡RTK以及儀器操作
網絡RTK技術實際上是一種多基站技術,它在處理上利用了多個參考站的聯合數據。該系統不僅僅是GPS產品,而是集internet技術,無線通訊技術,計算機網絡管理和GPS定位技術于一身的系統,包括,通訊控制中心,固定站,用戶部分。1.網絡RTK技術網絡RTK以及儀器操作網絡RTK的優勢:無需架設參考站,省去了野外工作中的值守人員和架設參考站的時間,降低了作業成本,提高了生產效率。傳統“1+1”GNSS接收機真正等于2,生產效率雙提高。不需要在四處找控制點。擴大了作業半徑,網絡覆蓋范圍內能夠得到均等的精度。在CORS覆蓋區域內,能夠實現測繪系統和定位精度的統一,便于測量成果的系統轉換和多用途處理。CORS的建立可以大大提高測繪精度、速度與效率,降低測繪勞動強度和成本,省去測量標志保護與修復的費用,節省各項測繪工程實施過程中約30%的控制測量費用。1.網絡RTK技術網絡RTK以及儀器操作2.CORS系統網絡RTK以及儀器操作連續運行衛星定位系統(CORS)能夠全年365天,每天24小時連續不斷地運行,全面取代常規大地測量控制網。用戶只需一臺GPS接收機即可進行毫米級、厘米級、分米級、米級的實時、準實時的快速定位、事后定位。全天候支持各種類型的GNSS測量、定位、變形監測和放樣作業。連續運行參考站系統還可以構成國家的新型大地測量動態框架體系和構成城市地區新一代動態基準站網體系。因其高效率、高精度、高可靠性和低成本的特點,在城市勘測中,得到了廣泛的應用。2.CORS系統網絡RTK以及儀器操作3.CORS系統組成網絡RTK以及儀器操作參考站+控制中心+用戶部分參考站及控制中心3.CORS系統組成網絡RTK以及儀器操作CORS移動站外掛模塊—對老儀器的CORS升級內置模塊手簿CF卡手簿SIM卡或wifi(手機熱點)4.網絡RTK模式及具體操作網絡RTK以及儀器操作CORS移動站配置:4.網絡RTK模式及具體操作網絡RTK以及儀器操作4.3具體操作1.打開測地通軟件,然后點配置→連接,然后選擇RTK主機并連接。4.網絡RTK模式及具體操作網絡RTK以及儀器操作4.3具體操作2.點擊配置→到工作模式→之后新建,新建移動站或選定模式編輯,之后我們新建一個工作模式。也可以點擊屏幕右下角三點圖形,通過華測云服務,下載一個當地的cors配置。4.網絡RTK模式及具體操作網絡RTK以及儀器操作4.3具體操作3.進入一個新的頁面,在RTK設置中,將是否設置RTK,設置為“是”;工作方式選擇“自啟動移動站”;數據接收方式選擇“網絡”;通訊協議選擇“CORS”;域名/IP地址輸入千尋cors系統的IP(rtd.ntrip.qxwz.***或者203.107.45.154);端口(9002);APN設置中,點擊獲取按鈕,數據獲取成功以后,點擊右下角設置;源列表輸入”RTCM3”;輸入千尋cors賬號的用戶名(******)和密碼(******)(注意:密碼框下方1021-1022和1023-1024以及1025-1027選項表示的是cors站會播發的坐標轉換參數,如果cors沒有播發坐標轉換參數,這幾項設置就不要選擇是,默認否);設置完成后,點擊確定。4.屏幕彈出“請給新模式命名!”的對話框,用戶可以輸入一個自定義名稱(如:cors),方便下次查找或者使用。輸入完成后點擊確定。5.屏幕再彈出對話框,提示格式創建成功!點擊確定,cors數據便設置完成了!4.網絡RTK模式及具體操作網絡RTK以及儀器操作4.3具體操作4.網絡RTK模式及具體操作網絡RTK以及儀器操作說明:1.千尋CORS系統由中國兵器工業集團和阿里巴巴集團等11個股東共同打造,它基于北斗衛星系統基礎定位數據,RTK的差分定位原理,應用布滿全國的地基增強站,融合阿里巴巴集團自主研發的定位技術,云計算時代的多系統多頻網絡RTK算法,通過互聯網的方式為cors賬號使用者提供全天候的厘米級精度位置差分服務,該服務面向大眾服務,33省市用戶都可以在網上進行辦理。2.比較常用的三款高精度定位服務:千尋跬步-FindM(亞米級高精度定位服務)在設備支持、監測環境良好的情況下,精度可達0.5m左右;千尋知寸-FindCM(厘米級高精度定位服務)在設備支持、監測環境良好的情況下,精度可達1-5cm左右;千尋見微-FindMM(靜態毫米級高精度定位服務)在設備支持、監測環境良好的情況下,后處理的精度<1cm。4.網絡RTK模式及具體操作網絡RTK以及儀器操作其中,使用場景最多的還是千尋知寸-FindCM,所以我們一般談到的千尋cors賬號基本都是說的是千尋知寸。3.千尋CORS賬號可以通過儀器經銷商購買,也可以通過千尋位置網以及通過微信公眾號:CORS賬號進行購買。CORS賬號有按天、按月及按年自由選擇購買。4.使用千尋CORS賬號前宜通過“千尋位置”官網查詢使用位置是否在覆蓋范圍之內。四、點校正(坐標轉換)各種坐標系統及高程基準☆點校正☆基站平移☆點校正1.各種主要坐標系統及高程基準常用的坐標系統1、2000國家大地坐標系
2000國家大地坐標系的原點為包括海洋和大氣的整個地球的質量中心;2000國家大地坐標系的Z軸由原點指向歷元2000.0的地球參考極的方向,該歷元的指向由國際時間局給定的歷元為1984.0的初始指向推算,定向的時間演化保證相對于地殼不產生殘余的全球旋轉,X軸由原點指向格林尼治參考子午線與地球赤道面(歷元2000.0)的交點,Y軸與Z軸、X軸構成右手正交坐標系。自2008年7月1日起,中國全面啟用2000國家大地坐標系,2018年7月1日起西安80和北京54坐標系將正式退出歷史舞臺,自然資源系統全面使用2000國家大地坐標系。CGCS2000坐標系支撐了國家北斗衛星導航系統的建設與應用,成為了國家經濟和社會發展的重要基石。長半軸
a=6378137m;
扁率α=1/298.257222101。屬地心坐標系,原點在地球質心。各種坐標系統1.各種主要坐標系統及高程基準2、WGS-84大地坐標系美國國防部研制確定的大地坐標系,Z軸指向BIH(國際時間局)1984.0定義的協議地球極(CTP)方向,X軸指向零子午面與CTP赤道交點,Y軸與X、Z軸構成右手坐標系。長半軸
a=6378137m;
扁率α=1/298.257223563。屬地心坐標系,原點在地球質心。注:RTK默認采用的坐標系就是WGS-84大地坐標系。各種坐標系統1.各種主要坐標系統及高程基準3、1980西安坐標系開始定義為“1980國家大地坐標系”。1982年,經天文大地網整體平差建立,全網共48433點。屬參心坐標系,
IAG-75橢球(IAG—國際大地測量學協會),長半軸
a=6378140m;扁率α=1/298.257,原點在陜西省涇陽縣。
橢球定位:1.橢球短軸平行于地球地軸(由地球質心指向1968.0JYD方向);2.起始子午面平行于格林威治天文臺平均子午面;3.橢球面與似大地水準面在我國境內密合得最佳。各種坐標系統1.各種主要坐標系統及高程基準4、1954年北京坐標系
50年代從前蘇聯引入(1942年普爾科夫坐標系),未進行整體平差,屬參心坐標系,
克拉索夫斯基橢球體,長半軸a=6378245m;扁率α=1/298.3。原點在普爾科夫天文臺。主要缺點:
1.長半軸約大了108m;
2.橢球定位西高東低,東部高程異常達67m;
3.不同區域接邊處大地點坐標差達1~2m。
各種坐標系統1.各種主要坐標系統及高程基準5、新1954年北京坐標系(新54系)
屬于參心大地坐標系,橢球的幾何參數同“54系”。
a=6378245m;α=1/298.3
大地原點及橢球軸向同“80系”;高程基準面為1956年黃海平均高程面;點的坐標與“54系”接近,精度同“80系”
。6、獨立坐標系(地方坐標系)為了減少投影變形或滿足保密需要,也可使用獨立(地方)坐標系,坐標原點一般在測區或城區中部,投影面多為當地平均高程面。各種坐標系統1.各種主要坐標系統及高程基準高程基準1、1956年黃海高程系
水準原點設在青島市觀象山,采用1950~1956年7年的驗潮結果計算的黃海平均海水面,推得水準原點高程為72.289m。
2、1985國家高程基準
水準原點位置同1956年黃海高程系,采用1952~1979年共28年的驗潮結果,并顧及了海平面18.6年的周期變化及重力異常改正,計算的黃海平均海水面,推得水準原點高程為72.260m。1985國家高程基準與1956年黃海高程系相差0.029米。1985國家高程基準已于1987年5月開始啟用,1956年黃海高程系同時廢止。1.各種主要坐標系統及高程基準中華人民共和國水準零點1.各種主要坐標系統及高程基準
點校正就是求出WGS-84和當地平面直角坐標系統之間的數學轉換關系(有的RTK又叫坐標轉換)。
在工程應用中使用GPS(RTK)衛星定位系統采集到的數據是WGS-84坐標系數據,而目前我們測量成果普遍使用的是以1954年北京坐標系或是2000國家大地坐標系或是地方(任意|當地)獨立坐標系為基礎的坐標數據。因此必須將WGS-84坐標轉換到BJ-54坐標系或地方(任意)獨立坐標系。點校正的含義2.點校正把GPS(RTK)坐標系統轉換到我們的當地平面坐標系統包括基準轉換、投影、坐標平移參數、水平殘差和垂直殘差、比例因子、旋轉的角度。GPS點校正(坐標轉換)WGS-84平面坐標系2.點校正要使一個坐標系統和另一個坐標系統產生關系,需要一組具有這兩套坐標系統下坐標的地面點。因此,就需要一組WGS-84坐標和一組當地平面坐標:北,東和高程。WGS-84當地平面坐標
2.點校正三參數方法:一個已知點四參數方法:需要兩個已知點七參數方法:最少三個已知點參數的應用過程細分為旋轉、縮放、平移三個過程。2.點校正旋轉2.點校正比例系數2.點校正平移2.點校正三參數方法:
利用一個已知點的WGS84坐標和當地坐標求出3個平移參數,旋轉為零,比例因子為1。在不知道當地坐標系統的旋轉、比例因子的情況下,單點校正的精度無法保障,控制范圍更無法確定。因此建議盡量不要使用這種方式。控制點在不知道當地坐標系統的旋轉,比例因子情況下單點校正精度無法保障,控制范圍更無法確定。建議:盡量不要用這種方式。2.點校正三參數(單點校正)(不建議使用):1.對于平面:旋轉為零,比例因子為1。2.對于高程:相當于只加常數。2.點校正四參數+高程擬合方法:(RTK最常用的作業模式)
利用兩個已知點的WGS84坐標和當地坐標求出X平移,Y平移,a旋轉角,k尺度比列因子+高程擬合參數;GPS?的高程系統為大地高(橢球高)?,而測量中常用的高程為正常高。所以?GPS?測得的高程需要改正才能使用,高程擬合參數就是完成這種擬和的參數。計算高程擬和參數時,參予計算的公共控制點數目不同時計算擬和所采用的模型也不一樣,達到的效果自然也不一樣。?高程擬合有三種擬合方式:?a.高程加權平均:所需已知點個數:3個?。b.高程平面擬合:所需已知點個數:4~6個。?c.高程曲面擬合:所需已知點個數:7個以上。在RTK參數轉換中,用四參數轉換平面坐標,用高程擬合的方法轉換高程是精度最好的方法。
2.點校正四參數(兩點校正):可求出旋轉,比例因子,各殘差都為零。2.點校正四參數(三點校正):三個點做點校正,有水平殘差,無垂直殘差。2.點校正四參數(四點校正):四個點做點校正,即有水平殘差,也有垂直殘差。2.點校正七參數方法:利用至少三個已知點的WGS84坐標和當地坐標求出X平移,Y平移,Z平移,X旋轉,Y旋轉,Z旋轉,K尺度比列因子七個參數。七參數的控制范圍和精度雖然增加了,但七個轉換參數都有參考限值,X、Y、Z軸旋轉一般都必須是秒級的(工程之星中限值為小于10秒);X、Y、Z軸平移一般小于1000。若求出的七參數不在這個限值以內,一般是不能使用的。且七參數需要的已知點為等級控制網點,需利用整個網的WGS-84坐標系下的三維約束平差結果和當地坐標系統的二維約束平差結果及各點的高程解算,求解較為復雜,理解起來相對困難。因此在具體使用七參數還是四參數時要根據具體的施工情況而定。2.點校正在進行點校正時,如果設計圖紙直接給出了控制點“WGS84坐標系”的坐標值以及項目實際使用的“地方坐標系”坐標值,則可以直接輸入手簿進行計算。但往往設計單位一般只會給出項目實際使用的“地方坐標系”坐標值,而沒有“WGS84坐標系”的坐標值,就需要我們實地測出控制點對應的“WGS84坐標系”的坐標值進行計算。注意坐標系統,中央子午線,投影面(特別是海拔比較高的地方),控制點與放樣點是否是一個投影帶。采用點校正的控制點如果有2個則可求出3個坐標的平移參數、旋轉和比例因子,各殘差都為零。比例因子至少在0.9999***至1.0000****之間,超過此數值,精度容易出問題或者已知點有問題;旋轉的角度一般都比較小,都在度以下,如果旋轉上百度,就要注意是不是已知點有問題。3個點做點校正,有水平殘差,無垂直殘差。4個點做點校正,既有水平殘差,也有垂直殘差。殘差越小,說明校正的參數越精確。一般來說“水平殘差”和“垂直殘差”都不應超過2厘米,如果超過2厘米則說明參與點校正的已知點不在同一系統下或者有粗差(最大可能就是殘差最大的那個點)。2.點校正注意事項:進行點校正的控制點最好要分布在整個作業區域的邊緣,能控制整個區域,并避免短邊控制長邊。一定要避免已知點的線形分布。例如,如果用三個已知點進行點校正,這三個點組成的三角形要盡量接近正三角形,如果是四個點,就要盡量接近正方形,一定要避免所有的已知點的分布接近一條直線,這樣會嚴重的影響測量的精度,特別是高程精度。如果在測量任務里只需要水平的坐標,不需要高程,建議用戶至少要用兩個點進行校正,但如果要檢核已知點的水平殘差,那么至少要用三個點;如果既需要水平坐標又需要高程,建議用戶至少用三個點進行點校正,但如果要檢核已知點的水平殘差和垂直殘差,那么至少需要四個點進行校正。對于高程要特別注意控制點的線性分布(幾個控制點分布在一條線上),特別是做線路工程,參與校正的高程點建議不要超過2個點(即在校正時,校正方法里不要超過兩個點選垂直平差的)。如果一個區域比較大,控制點比較多,要分區做校正,不要一個區域十幾個點或更多的點全部參與校正。注意一個區域只做一次點校正即可,后面的再測量只需要重設當地坐標(基站平移)即可。注意事項:2.點校正點校正的操作步驟:
點擊“測量”→“點校正”→“增加”,在“GNSS點”里選擇同一個已知點的經緯度坐標,點擊“確定”,在“網格點名稱”里選擇一個已知點的當地平面坐標,點擊“確定”,然后最后在“校正方法”里根據需要選擇只有水平的校正或者水平和垂直的校正都應用,再點擊“確定”即完成一個點的點校正,如果需要繼續校正,重復這個步驟即可;所有的校正點都增加完畢以后,點擊“計算”,再點擊“確定”這樣整個點校正的操作就完成了。2.點校正任意架設基準站或自啟動時校正模型為了架設基準站更加方便快捷,或者選擇更加合適的地方架站,而采用任意架設設基準站或者自啟動,就算在同一個位置,基準站坐標正好相差單點定位離散度的差值,一般15米以內;所以重設時,重設此基準站下面的那一個控制點都可以。坐標差3.基站平移在每個測區進行測量和放樣的工作有時需要幾天甚至更長的時間,為了避免每天都重復進行點校正工作或者每次架在已知點上對中整平比較麻煩,而采取任意架設基準站或者自啟動,可以在每天開始測量工作以前先在一個已知點上測量一個點坐標,再在基站平移界面GNSS點添加剛測量的點坐標,已知點添加該點的已知坐標,系統自動計算結果,點擊確定,應用平移參數進行整體平移即可。3.基站平移3.基站平移
注:
重設當地坐標,只是本基站下面的數據發生變化,其他基站或已知點下面的數據不變,如果同一基站下重設多次,以最后重設的為最終結果。僅在采用傳統RTK測量架設基站時才需要進行重設當地坐標(基站平移),利用CORS賬號使用RTK時則不需要進行基站平移,僅在新建項目時進行點校正即可,因為CORS網絡基站全天候24小時不間斷運行,不會關機。五、RTK使用流程操作案例基準站、移動站的連接☆新建項目☆點校正(坐標轉換)☆道路曲線要素導入☆橫斷面測量及道路及構筑物放樣☆地形測量☆華測RTK測地通測量軟件界面:五、RTK使用流程操作案例1.基準站、移動站的連接操作:配置→連接2.根據RTK(SN)號(位于儀器下方)進行選擇連接。1.有WIFI和藍牙連接兩種連接方式可供選擇。1.基準站、移動站的連接2.點擊目標藍牙后面的藍牙
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