龍巖學院資源工程學院畢業論文 題目：試析GPSRTK在地籍測量中的應用專業：測繪工程班級：10測繪班學號：姓名：指導教師：職稱：副教授資源工程學院資源工程學院10級測繪工程專業【摘要】現代社會科技發展是迅速的，而GPSRTK技術的發展也是如此，在發展的過程中，人們對GPSRTK技術的認識也是越來越多，從而對它的使用也越來越廣泛，比如在測量中，測量人員對其青睞越來越明顯。而本文則介紹了GPSRTK技術的一些基本知識、技術特點和使用的情況、介紹了地籍測量的一些相關知識、介紹了GPSRTK在地籍測量中的相關應用，同時也用實際例子介紹了GPSRTK在地籍測量中的運用，闡述了其誤差來源和精度分析。【關鍵詞】GPSRTK；地籍測量；應用；實際例子；誤差；精度1.緒論1.1引言GPSRTK技術是現代社會最先進的測量技術，它以其精準、便捷和快速的數據處理能力等優點,被廣泛應用于土地資源管理、道路設計等各個領域。隨著科學技術的迅速發展，衛星定位系統技術的民用化,推動了GPSRTK技術在道路測量中的應用。在現代社會中,該技術主要應用于以下幾個方面:RTK技術絕大部分用于碎部測量，道路斷面測量，而GPS則被廣泛地用于控制測量等。如今經濟快速發展，各地開發越來越快，GPSRTK技術應用領域也擴大了［1］。本文主要對GPSRTK在地籍測量上的應用進行試析。1.2論文研究的背景隨著社會科技的發展，最近幾年當中，RTK技術也有了其快速發展的一面，并且也對傳統的地籍測量產生了很大的影響，其影響可以總結為：將數人才能完成的地籍圖測量完全變成了“個人行為”。RTK技術裝置只需要一個人就能操作使用，并且在點與點之間無法通視的情況下也能夠準確地測出地籍圖。讓人更不可思議的是，不用布設各級控制點，只要有一定數量的基準點就可以快速地測定宗出地界址點、地物(地形)點等的坐標，而且測定一個待定點坐標僅需若干秒便可準確地完成。1.3GPS與RTK技術1.3.1GPS系統GPS它是利用近地軌道衛星的精密測時和測距給人們進行精確導航的。目前，GPS被世界上公認為技術最成熟、設備最完善的衛星定位系統與導航系統。這一優點也經過很多年我國廣大使用過的客戶證明，GPS著實以全天候、精度高、自動化、操作簡便，高效率等顯著優點,贏得廣大測繪工作者的信賴，并且為測繪領域帶來了一場深刻的技術革命［2］。1.3.2GPS概述從1978年發射的第一顆GPS實驗衛星到現在，人們已經利用該系統進行了很多的導航及定位研究，其主要特點如下：(1)功能豐富，用途廣泛GPS系統不但能夠用于測量，導航，還能夠用于測時及授時。(2)定位精度高GPS技術為各類用戶提供導航信息的精度如下表。隨著GPS技術的不斷發展和不斷的提高，在未來，其定位的準確性也將得到質的飛躍。表1-1GPS技術的精度所應用的測距碼P碼C∕A碼單點定位∕m5--1020--40差分定位∕m13--5測速∕（m∕s）0.10.3測時∕ns100500(3)實時定位采用全球定位技術進行導航定位，即可確定運動目標的平面位置和高程。這樣，不但可實時確定運動載體的具體位置，亦可幫助人們出行時選擇最佳航線。而且為一些軍事上動態目標的導航，有重要作用。1.3.3RTK技術RTK技術：根據載波相位差分技術為測站點測出在指定坐標系中的位置三維定位技術［3］。圖1-2GPS儀器1.3.4GPSRTK定位原理GPSRTK有靜態測量和動態測量的方法。其中靜態測量方法：在現場記錄觀測數據，然后再進行內業處理，從而可以得到測點的坐標。動態測量方法：在現場記錄觀測數據，利用GPS載波相位差分技術實時得到測點的坐標。從這倆種方法可以看出，在實時定位方面，動態測量方法比靜態測量方法要更加優越。為了簡化工作程序，能實時的測出數據，在實際測量中，我們都是用動態測量的，其在施工現場也得到了成功的運用，并且其測量精度也是很高的[4]。根據載波相位差分技術，GPSRTK能實時得到測點的坐標。而它采用的差分方法則是GPS差分方法中的相位差分方法，它是由基準站發送改正數，在流動站接收以后，對其觀測的結果進行改正，從而可以得到高精度的定位結果[5]。GPSRTK的出現極大地提高了測量外業作業的效率，所以他很受測繪人員的喜歡。其工作原理如圖所示：基準站觀測數據基準站觀測數據基準站接收機無線通訊設備無線通訊設備流動站接收機實時解算兩站間的基線實時解算流動站的WGS-84坐標轉換為當地基準坐標（我國為國家大地坐標系C80或是北京坐標系P54）圖1-3GPS-RTK工作原理理圖基準站觀測信號基準站坐標GPS信號基準站觀測數據基準站接收機無線通訊設備無線通訊設備流動站接收機實時解算兩站間的基線實時解算流動站的WGS-84坐標轉換為當地基準坐標流動站觀測信號轉換為當地基準坐標2.地籍控制測量2.1地籍控制網的布網原則2.1.1地籍控制網的基本要求地籍控制測量是測量工作中非常重要的一部分，為了進行地籍控制測量工作，為了滿足日常地籍測量工作的需求，在地籍控制測量中需要布設地籍控制網，其布設的基本要求有三點：第一、在精度上要滿足測定界址點坐標精度的要求；第二、在密度上要滿足轄區內地籍控制測量的要求；第三、在點位埋設上要顧及日常地籍管理的需要[6]。2.1.2首級控制網的布設在布設首級地籍控制網時，我們要盡可能的覆蓋好中長期的城市規劃區域。所以，我們在首級地籍控制網的選擇中，要優先選擇用GPS網的形式來布設。在遇到特殊情況時，我們也可以使用導線網、邊角網、三角網等方法來進行布設。2.1.3加密控制網的布設在布設加密控制網時，我們會碰到很多的情況。比如，所要布設的區域范圍較大，并且按照規范要求必須一次性整體布設控制網時，我們宜采用GPS網來進行布設。在布設控制網的過程中，導線最好布設成直伸的形狀，倘若復合導線長度超過《城鎮地籍調查規程》規定時，則應布設成結點網，而且結點與結點、結點與高級點之間的導線長度不能超過復合導線長度的0.7倍[7]。2.1.4地籍圖根控制網的布設地籍圖根導線布設的有著特殊的規范要求。2.2地籍控制網的形式及其選擇地籍控制網的布設形式有三角網、三邊網、導線網和邊角混合網。當然，地籍控制網的布設形式也是分情況來決定。在城鎮區域由于建筑物的密集程度大和高度高都很有可能對觀測結果造成影響，所以應采用導線網布設地籍控制網。相反我們可以使用地籍圖根控制網進行布設。但是，不管布設成哪種形式的網形結構，我們都應該注意下述幾點：=1\*GB2⑴GPS網應以每個點至少獨立設站觀測兩次的原則來布網。=2\*GB2⑵在GPS網中，GPS網不應存在自由基線。=3\*GB2⑶在GPS網中，GPS網中的閉合條件中基線數不可過多。=4\*GB2⑷GPS點應選擇在綜合條件比較好的地方。3.GPSRTK在地籍測量中的應用3.1基準站觀測點位的選擇和設置3.1.1點位的選擇我們應該把基準站安置在一個視野開闊、無遮擋的點上，比如在樓頂上，這樣就能看到周圍的沿地平線的高度角不小于15°以上的全部天空，而且還能滿足GPS在選點上的要求，從而確保RTK在工作時候能接收到足夠的衛星的數目。倘若在測區范圍內存在高等級的控制點，如碰到國家A級網點、國家B級網點、GPS永久性跟蹤站和GPS地殼形變監測點，在這個時候，我們要優先考慮將其作為基準站來使用［8］。3.1.2基準站的設置在確保各個部件連接準確無誤的情況下，按一下接收機的電源開關鍵，然后接通電源，點擊鍵盤上的按鈕并打開掌上電腦，并且對接收機做相關的設置。同時，我們在進行流動站測量之前，要記得在基準站的接收機中輸入“坐標、天線高和站點標識符”。因為流動站的坐標是根據基準站確定的，是通過流動站的接收機計算得到的，所以，我們必須先知道基準站的三維坐標（平面和高程坐標），因為天線高的中心位置必須得依靠基準站的坐標和天線高來確定。3.1.3基準站運行時的要求①在基準站正常運行的時候，我們可以關閉基準站的手持控制器來節省其點量。②為了對儀器性能穩定性的保護以及不對儀器本身造成傷害，我們要盡量避免儀器長時間的暴曬，還有防止被雨水淋濕。③在儀器運行正常的情況下，以防儀器受到破壞，測量工作人員不能遠離儀器，需要定時的檢查儀器的工作狀態，并及時記錄、報告和處理不正常的情況。④我們可以采用雙電源電池對GPS設備和RTK設備進行供電。在各項工作完成以后，我們要對基準站進行檢測，查看基準站的系統是否仍然運行正常，還有是否正常接受衛星，其接受的數目是否足夠，同時還要查看基準站電臺是否能夠正常地傳輸數據。如果基準站的各項都運行正常，那么測量工作人員就可以準備觀測。3.2流動站的設置和初始化3.2.1流動站的設置在流動站上，將GPS天線安置在測桿上，量測并記錄GPS天線高、安置電臺天線、連接各個部件、安裝好掌上電腦，最后把流動站設置成RTK作業的模式和檢驗RTK的系統。3.2.2RTK流動站的初始化進行流動站的初始化是在進行測量工作之前非常重要的過程，它能解決整周模糊度的問題。所以說，在進行任何測量工作之前，流動站都要進行系統的初始化［9］。流動站系統的初始化是自動進行的，它所耗費的時間與周圍的情況是相息息相關的。如果視野開闊沒有遮擋物而且能接受到五顆以上的衛星，在很短時間內就能完成初始化。倘若通視情況不好，而且沒有足夠的衛星，那么流動站必須重新選擇初始化的點位。在初始化結束之后，我們必須要保證流動站在任何時刻都能接收到至少四顆衛星的信號，當數目少于四顆衛星時，流動站就會容易發生初始化失效，從而必須重新初始化。3.3RTK在地籍測量中的相關測量3.3.1地籍控制測量的應用RTK技術在地籍測量中的應用是很廣泛的，在地籍控制測量中，首級控制網不僅可以采用邊角網、導線網、三角網的形式布設，而且可以采用GPS定位技術測定控制點的坐標［10］。實時動態定位技術在應用于地籍控制測量過程中時，可以根據實際的需求，靈活地布設控制點。在地籍控制測量過程中，值得我們注意的是，在進行GPSRTK控制網建立的時候，我們一定要考慮外業觀測，把兩者結合起來，使最終的觀測成果質量達到最優。3.3.2地籍碎部測量的應用在地籍碎部測量中，采用RTK技術與采用全站儀相比，前者在地籍碎部測量中有著采點速度快、作用范圍廣、可單人操作等優勢。RTK定位方式在碎部測量中也有不足之處。其體現在以下倆點：①GPS接收機必須要能接收到信號才能正常工作。②在碰到建筑物非常密集、樹木繁密、障礙物比較多的地方時，我們往往不能靠近被測物體，在遇到這種情況后，我們要根據現場的需要將GPSRTK技術與傳統的測量方法相結合進行觀測［11］。3.3.3土地勘測定界中的應用土地勘測定界測量工作任務是確定土地使用界線范圍，測定界樁位置，測量使用界線范圍、計算所測范圍面積等。在建設用地勘測界址點坐標時，GPSRTK技術對鄰近圖根點位中誤差、對界址線與鄰近地物的距離中誤差、對界址線與鄰近界線的距離中誤差的精度要求為不超過10cm。在接收衛星信息跟基準站發送的改正信息時，RTK可以通過解碼得出定位數據。利用GPSRTK技術勘測定界放樣時可以避免關系距離法和解析法放樣等方法的復雜性，這不僅省時省力，也可以簡化了其工作程序。4.GPSRTK在地籍測量中的應用實例4.1GPSRTK在地籍測量中的應用實例分析實驗名稱：福州市某區域的地籍控制測量實驗目的：研究GPSRTK在地籍控制測量中的應用測區概況：作業范圍為15km，該區視野開闊、交通便利、無高大建筑物、接收信號良好實驗內容：選取RTK(1+1)的模式，在該區四周選設一個基準站(編號為S)和6個觀測點(編號分別為A1～A6)，采用邊連式進行觀測。并將RTK與靜態GPS測量結果進行比較,如表所示。表4-1點位精度比較點名$X/m$Y/m$Z/m點名$X/m$Y/m$Z/mA10.0090.002-0.003A40.0030.000-0.002A20.0110.008-0.004A5-0.020-0.010-0.001A30.0040.012-0.004A6-0.042-0.007-0.010實驗結論：從表4-1可以看出,RTK與靜態GPS的較差在1～2cm。根據控制測量規范要求,N級導線點的點位誤差為±5cm,在其誤差范圍之內，所以GPSRTK技術在地籍控制測量的應用是可行的。4.2GPSRTK在界址點測量中的應用實例分析實驗名稱：福州市某區域的界址點測量實驗目的：研究GPSRTK在界址點測量中的應用測區概況：測區范圍為13km，該區視野開闊、交通較好、有較少高大建筑物、接收信號的能力良好實驗內容：選取1個RTK測量基準網點C，將其設置為基準站,在距離基準站13km的范圍內選取宗地權屬界址點12個(編號為D1～D12)。并采用靜態GPS測量技術、全站儀對選定的12個界址點進行測量，采集好數據以后，經內業處理得到界址點坐標較差結果，如表所示：表4-2界址點坐標較差結果點名$X/m$Y/m$Z/m點名$X/m$Y/m$Z/mD10.0030.0090.013D7-0.0010.002-0.012D20.0100.0040.012D80.0230.001-0.012D30.011-0.020-0.003D90.0040.0060.001D40.0240.0010.002D100.0030.0040.004D50.0050.0030.003D110.0330.0130.005D6-0.001-0.007-0.005D120.0250.0080.020實驗結論：從表4-2可以看出,RTK碎部測量的精度在5cm以下,而其界址點允許誤差在10～15cm，在誤差范圍之內，滿足其需求。所以GPSRTK能夠應用于界址點的測量，且省時省力。5.結束語GPSRTK在地籍測量中與傳統測量方法相比，不僅大量的減少了人力、物力，而且還加快測量的進度和成果的精度、質量，給測繪行業的帶來了前所未有的發展。GPSRTK測量技術的應用使地籍測繪的精度、作業效率和實時性達到最佳的融合，極大的促進了城鎮地籍信息系統的建設和管理。其在地籍測量中的優勢有:①減少人力費用。GPS僅需要一個人來操作,在完成初始化后,在界址點上短時間進行一些處理即可完成測量工作;②定位精度高,測站間無需通視。在沒有現成基準控制點的地區能進行高精度的定位計算,不受人眼視線限制;③操作簡便,容易使用。隨著GPS接收機不斷改進,自動化程度越來越高,體積越來越小,重量越來越輕;④采點速度快,由于RTK無須通視,不受光學通視的限制,減少做控制和換站的工作量,所以采點速度快;⑤能全天候、全天時地作業。在地籍測量工作中采用GPSRTK測繪技術,可以提高地籍測量技術和效率,保證成圖精度,滿足需求,有力地促進城鎮地籍信息系統的建設和城鎮地籍管理水平的提高。為后續的規劃和調整工作提供了基礎資料,取得了較好的經濟和社會效益。6.致謝四年的讀書生活在這個季節即將畫上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。四年的求學生涯在師長、同學、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻給一位平凡的人，我的導師張高興老師。我不是您最出色的學生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學嚴謹，學識淵博，工作認真負責，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身期間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術目標，領會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導，經由您悉心的點撥，再經思考后的領悟，常常讓我有“山重水復疑無路，柳暗花明又一村”。參考文獻[1]張立峰等.3S技術及其在道路測繪中的應用[J].《中國高新技術企業》.2008．[2]王智杰等.測繪工程中GPS-RTK技術在數字化測量中的應用[J].《中國科技信息》，2012．[3]徐紹銓．張華海，楊志強.GPS測量原理及應用[M].武漢：武漢大學出版社，1998．[4]李天文．GPS原理及應用[M]．北京：科學出版社，2003．[5]張述清．楊潤書,朱明．GPS-RTK技術在地籍測量中的應用研究[J]．昆明理工大學學報，2007．[6]詹長根．現代地籍測量技術[J]．測繪信息與工程，2004，29（3）：42-44．[7]高志強,王洪祥.測繪工程中GPSRTK技術的應用實例[J].測繪與空間地理信息,2006,(3):74-76.[8]Pirti,A.;Arslan,N.;Deveci,B.soon．Real-TimeKinematicGPSforCadastralSurveying[J]．SurveyReview．2009．41（314）：339-351．[9]鄒慶偉．對地籍測量中GPS-RTK的應用探討[J]．建材與裝飾．2008．6（1）：337-338．[10]張恩來等.淺談RTK技術在公路測量中的應用于發展前景[J].《黑龍江科技信息》.2010．[11]余淑君等.3S技術在土地利用更新調查中的應用[J].《南陽理工學院學報》，2010．AnalysisontheapplicationofGPSRTKinCadastralSurveyResourceEngineeringCollege10SurveyingEngineering2010092526WuQiJinInstructorZhangGaoXing【Abstract】Inmodernsociety,scienceandtechnologydevelopmentisrapid,andthedevelopmentofGPSRTKtechnologyalsoisso,intheprocessofdevelopment,people'sunderstandingofGPSRTKtechnologyismoreandmore,sotheuseofitismoreandmorewidely,suchasinthemeasurement,measuringthefavorofmoreandmoreobvious.ThispaperintroducestheGPStechnologyofRTKsomebasicknowledge,technicalcharacteristicsandusageofcadastralsurvey,introducessomerelevantknowledge,introducestheapplicationofGPSRTKincadastralsurvey,butalsowithpracticalexamplesoftheuseofGPSRTKincadastralsurvey,describestheerrorsourcesandaccuracyanalysis.【Keywords】GPSRTK;Cadastralsurvey;Application;Examples;Eror;Precision