RTK技术原理及其在地勘放样测量中的应用.doc
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1、 分类号: P217 2015届本科生毕业论文题 目:RTK技术原理及其在地勘放样测量中的应用 作 者 姓 名: 李光辉 学 号: 2013100818 学 院: 环境与测绘工程学院 专 业: 测绘工程 指导教师姓名: 杨 娟 指导教师职称: 讲 师 2015 年 05 月 18 日 CLC: P217 2015Bachelors Degree ThesisTitle: RTK technology principle and its application in the measurement of the geological survey stakeout Author full nam
2、e: Guanghui Li Learn a number: 2013100818 Department:College of Environmental and Surveying Engineering Special Field: Surveying and Mapping Engineering Instructor full name: Juan Yang Instructor office holder: Lecturer May18.2015摘 要伴随着科学技术和国民经济的快速发展,测绘技术也取得了骄人的成绩,涌现出了大批GPS、GIS等高新技术,其中GPS-RTK测量技术凭借着
3、其自身明显的优势被广泛地应用在地勘放样测量中。RTK技术是一种实时动态差分定位系统,它能够以较高的精确度进行快速实时定位。本文首先简单阐述了GPS-RTK技术,然后对GPS-RTK技术的工作原理进行深入分析,简单总结了RTK测量技术的优缺点,分析了影响RTK测量精度的原因,最后对GPS-RTK技术在地勘放样工程中的应用进行研究,根据平差学理论及相关规范对GPS-RTK精度进行了一定的比较和分析,叙述了GPS-RTK技术在地勘放样测量中的优点及在实际地勘放样时所需注意的事项,并对RTK技术进行了展望。关键词:GPS-RTK技术原理; 地勘放样; 实时动态定位ABSTRACTWith the ra
4、pid development of science and technology and the national economy, mapping technology has also made remarkable achievements, the emergence of a large number of GPS, GIS and other high-tech, including GPS-RTK measurement technology by virtue of its own obvious advantages are widely used in Geologica
5、l Prospecting stakeout measurement. RTK technology is a real-time dynamic differential positioning system, which is capable of high accuracy for rapid real-time location. This paper briefly discusses the GPS-RTK technology, and works on GPS-RTK technology in-depth analysis, a brief summary of the ad
6、vantages and disadvantages of RTK measurement technology, the effects of RTK measurement accuracy reasons, the last of GPS-RTK technology in the ground Kan loft Engineering studies, according to the adjustment theory and related specifications of GPS-RTK accuracy for a certain amount of comparison a
7、nd analysis, explained the advantages of GPS-RTK technology in Geological Prospecting and Surveying staked Geological Prospecting in actual loft attention to the time required, and RTK technology in the future.Key words: GPS-RTK technology principle; The geological survey stakeout; Real-time dynamic
8、 positioning 目 录1绪论11.1引言11.2研究的意义11.3 RTK技术的研究现状11.4本文主要研究的内容22 RTK系统组成及基本原理32.1 RTK测量概述32.2 RTK系统的组成32.3 RTK系统的基本原理42.4 RTK技术的优点和缺点42.4.1 RTK技术的优点52.4.2 RTK技术的缺点62.5影响RTK测量精度的因素73 RTK技术在地质勘察点放样测量中的应用93.1传统放样测量的常用测量方法和手段93.2利用RTK技术在地质勘察中点放样的工程实例93.2.1使用RTK设备进行地质勘察点放样测量的主要测量步骤103.2.2使用RTK技术在地质勘察中点放样
9、的精度分析123.3本章小结154结论与展望16参考文献17致 谢18 1绪论1.1引言近些年来,随着我国国民经济发展水平不断保持高速增长,各项水利、核电、铁路基建等重大工程建设项目的蓬勃开展,虽然给工程测绘技术带来了非常大的挑战,但同时大量的工程建设实践也为工程测绘技术提供了一个很好的发展机遇。随着现代测绘技术的飞速发展,测绘技术必将沿着内外业操作集一体化、信息管理数字化、过程智能化、测量作业结果数字化等一系列的优点,其发展的产品特点更可简单地概括为精确、简便、快速、遥测、可靠、动态、连续、实时1。GPS-RTK技术就是在这样的大背景下应运而生的,RTK使用了多个基准站从而来构建成一个基准网
10、,在GPS的帮助下利用其原理消除测量误差对移动站的影响,以扩大移动站和基站之间的距离,提高定位测量的精度。RTK技术有着广阔的覆盖范围,其定位精度与可靠性较常规仪器要高出很多,能够同步显示高达厘米级的测量坐标数据。RTK技术在地勘放样中的应用有着极其重要的地位。1.2研究的意义随着我国国民经济发展水平不断保持高速增长,科技的快速发展,RTK技术在大多数测绘任务中担当着重要的角色,被大多数领域所采纳。特别是在工程测量技术方面带来了质的改变,不仅大大改变了测量方式方法,还提高了工作效率,在经济领域带来了巨大财富效益。 将RTK测量技术和传统的全站仪测量技术结合起来,然后使用数字化的技术进行测图,在
11、减少操作过程的同时,大大减少了传统测量作业所需的劳动力,同时大大缩短了传统测量作业中数据采集所需的时间,提高了采集到的坐标数据的精度,使测量工作的效率得到了大大的提升,RTK技术是一种行之有效的技术。 1.3 RTK技术的研究现状随着我国国民经济发展水平不断保持高速增长,科技的快速发展,RTK技术在大多数测绘任务中担当着重要的角色,被大多数领域所采纳。目前国内在进行地质勘察点测量放样时,大部分采用了RTK技术进行测量作业。如今的RTK测量技术已经从常规的1+1或1+2模式演变至现今流行的广域差分系统(WADGPS) 2。在我国的北京和上海等地已相继开始新建CORS系统,CORS系统的建立在一定
12、程度上极大地提高了RTK技术的测量范围,从而扩大了其应用范围。RTK技术在数据的传输方面取得了相当大的进展,从原始的无线电传输演变成当前使用TD-LTE(移动4G网络)进行数据传输,大大提高数据传输的效率和范围。如今的RTK设备不但具有极高的精度,较以前的为RTK设备所设计的操作界面内容变得更为简洁,操作也更为方便,使得RTK技术发展的越来越成熟,其应用范围也越来越大。1.4本文主要研究的内容在进行实际测量工程时,传统的测量作业方式工作效率低,尤其是在测区进行控制网布设上表现极为突出,已逐渐不能满足工程测量作业的要求,因此必须尽快寻找出一种全新的工程测量方法来替代现如今的传统工程测量方法。伴随
13、着 GPS技术不断的更新和快速的发展,RTK 测量技术也得到了迅速的发展。RTK测量技术由于其能够同步提供较高的定位精度和其较高的测量作业效率,使其在越来越多的建设工程测量中得到应用。本人依据自己使用RTK设备进行地质勘察点放样测量的经验,觉得RTK测量技术完全可以胜任如今的地质勘察点放样测量作业,而且使用其工作的工作效率将大大提高。2 RTK系统组成及基本原理随着我国国民经济发展水平不断保持高速增长,科技的快速发展,RTK技术在大多数测绘任务中担当着重要的角色,被大多数领域所采纳。特别是在工程测量技术方面带来了质的改变,不仅大大改变了测量方式方法,还提高了工作效率,在经济领域带来了巨大财富效
14、益。 2.1 RTK测量概述RTK测量技术经历了从最初的静态测量到后来的快速静态测量等发展过程。现在,厘米级实时RTK技术已经被大众熟知,并在测绘工作中得到应用。在使用RTK技术进行地质勘察测量作业时,能够实时对任意点进行测量其坐标数据,在提升提高效率的同时彻底甩掉了后期对数据进行处理这一包袱,特别是在环境恶劣的深山峡谷中,越能表现其快速、实时,易操作等优点。RTK(Real Time Kinematic)实时动态差分法。这是最新款常用的GPS测量方法,以前的静态、快速静态、动态测量都要在事后进行解算才能获得厘米级的精度,而RTK是在野外都能够实时得到厘米级定位精度的测量方法,它采用了载波相位
15、动态实时差分方法,是GPS应用领域的一大突破,它的出现给予工程放样、地形测图、管线测量等各种控制测量新的希望,在很大程度上提高了外业作业的工作效率。RTK技术的核心是先对数据进行处理,然后再进行传输数据,伴随着移动数据通讯技术和数据处理技术的发展,尤其是数据处理技术的发展,让初始化的时间大大缩短。2.2 RTK系统的组成一个完整的GPS-RTK系统主要是由基准站接收机、数据链路传输控制器和移动站接收机三大部分组成。基准站大致包括有接收机、天线、无线电通讯发射系统、电源(汽车用12V蓄电池)和基准站控制器等;流动站大致包括有接收机、天线、无线电通讯接收系统、供GPS接收机和无线电通讯接收系统使用
16、的电源和流动站控制器等部分等3。一个完整的RTK系统工作原理及其模型如下图1所示:基准站基准站信号发射天线RTK天线传感器控制器调制解调器移动站基准站信号接收天线RTK天线传感器控制器调制解调器显示坐标成果图1RTK系统工作原理2.3 RTK系统的基本原理RTK(Real Time Kinematic)实时动态差分技术是一种新的常用的基于载波相位测量与数据传输技术相结合的以载波相位测量为依据的实时差分GPS测量技术4。这是一种新的测量作业方法,在此之前,不论是静态还是动态测量,均是在计算之后得到高达厘米级的精度,而因为它使用了动态实时载波相位差分法,所以在使用RTK进行野外测量作业时能够实时得
17、到高精度的定位数据,这种新的作业模式表明RTK技术是测绘发展史上一个重要的里程碑式作业方式,它的出现为地勘放样和其他控制测量工作带来了新的突破方向,大大提升了野外工作的效率,是一种高效的定位技术。2.4 RTK技术的优点和缺点RTK技术具有普通测量技术所无法比拟的优势,但其在设计之初由于当时技术条件的限制,在有着大量优点的同时,必然存在着部分瑕疵。2.4.1 RTK技术的优点在进行地质勘探放样测量作业时,一般都在山区或者是较为空旷的地方,作业周围一般对空条件比较优良,而且在进行测量作业时,所需要测量的点位比较多,整个测量作业对精度的要求一般都不是太高。因此,使用RTK设备进行测量作业能够缩短整
18、个工程所需的时间周期。当使用RTK设备在绝大多数的测量区域内进行测量作业时,只需要进行1次设站就可以完成大约45km半径的测量区域。而且,在使用RTK设备进行测量作业时完成一个测量区域内测量作业时所需要的控制点的数量比在使用传统设备进行测量作业时所要控制点的数量要少出很多,从而降低设备的“移站”频率。在使用RTK测量技术在进行外业测量工作时,不需要能见度条件的要求,就可以进行全天候测量工作,不会被传统的测量技术要求所束缚,在使用RTK进行测量作业时只要有个人带着测量设备在需要进行测量的位置待个1525秒,同时输入所对应的特征编码,通过电子手书或笔记本电脑记录保存所测得的数据。将所有需要测量的点
19、位数据使用RTK设备在满足其定位需要的精度条件下测出其点坐标数据后,再使用南方CASS导出我们需要的点的坐标数据,最后再使用CAD成图。利用RTK测量技术测量数据点时,只需要有一个人就能完成测量作业,节省物力、财力和劳动力,在一定程度上大大提高了测量作业的工作效率。当我们使用RTK测量技术实施点放样测量时,仅仅需要让RTK设备在其能够接受的外围环境下运行,在其有效的操作距离内进点放样测量(大约5公里),使用RTK设备测量出来的点位坐标精度都较高,而且没有积累误差。RTK技术几乎可以胜任绝大多数的点放样测量作业。所有的移动站均装配有可以移动的手簿,里面装有大量的测量程序,具有各种各样的功能。使用
20、RTK设备进行点位放样测量,其自动化和集成化程度极高,大大减少了人为错误,有效的确保了点位坐标数据需具有较高精度的工作要求。以前,我们在使用全站仪进行点放样测量时,主要是使用全站仪和电子手书,然后使用特征编码法,最后使用专业的绘图软件进行编译所需要的地形数据并出图,但均需要满足现场的测站点和被测量的地物和地貌点之间的光学可见性。一般而言,在使用全站仪进行点放样测量时,至少需要2个人方可以实施布置外业测量工作。但在使用RTK技术进行地籍测量调查时则不需要满足站与站之间的光学可见性,只需要保证电磁波可传输,满足RTK设备上方空域无遮挡和干扰,不必对RTK设备进行频繁的移站和换站,而且能够使用好几个
21、移动站同时进行测量作业,从而大大节省了至少一半以上的测量时间,大大减少了人员的投入,从而使得可靠性和测量精度等均可以尽最大程度满足测量精度所需要的要求。2.4.2 RTK技术的缺点相比较于其他普通的测量方法,使用RTK 技术进行测量作业有着极其明显的优势,但是多年的实际建设工程显示出其仍然暴露出以下几方面缺点:1.受卫星状况限制在设计GPS系统总体方案之初,由于当时设计技术的局限性,其整体设计方案本身就具有许多缺点。伴随着时间的流逝和用户对精度等各方面要求的不断提升,GPS卫星慢慢已经不能够使当前用户的需求得到满足。当GPS卫星在美国的领空上方时,信号等各方面都能表现出其最好的性能。但到目前为
22、止,在地球上仍然有一部分国家会在具体的某一段时间内不能被卫星很好的覆盖,非常容易产生错误值。2.受对空通视环境和电离层影响日间,在中午左右,因为受到电离层扰动的影响,再加上只有少量的共用卫星,从而导致初始化的时间一般都很长,严重的时候甚至会出现不能够完成初始化的情况,进而导致不能使用RTK设备进行测量操作。在丘陵、森林、湖泊和城市人口密集的地方操作RTK进行工程测量作业时,GPS卫星信号较弱,很容易发生链接卫星信号失败的状况,出现重新初始化困难,最严重的时候甚至可能会出现无法完成初始化,从而影响RTK设备进行测量操作,影响作业进度,延长工程时间。3.受数据链电台传输距离影响但在使用RTK设备进
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- RTK 技术 原理 及其 勘放样 测量 中的 应用
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