全球定位系统实时动态RTK测量技术规范宣贯.ppt

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1、1,CH/T2009-2010 全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范宣贯,浙江省测绘质量监督检验站,2010-06-15,2,标准化及标准,标准化的思想在自然界和人类社会中，存在着大量的重复性事物。人类在不断深入地认识多次重复事物的规律性的基础上，试图找出事物存在的发展的最佳状态，提出再次重复应用的若干规范化要求，并以各种形式将其固定下来，作为共同遵守的准则普及应用。,3,标准化的基本原则,简化原则统一原则协调原则时效性原则优化原则互换兼容原则,4,标准的定义,标准的定义标准是标准化活动的成果，是标准化系统中最基本的要素，也是标准化学科中最基本的术语和概念。,5,标准的分类,国际标准区域

2、标准国家标准行业标准地方标准企业标准,6,国家地理信息标准体系框架结构图,7,CH/T2009-2010 宣贯内容,规范背景 编写原则 编写过程 规范说明,8,规范背景,全球卫星定位测量已经成为大地测量与控制测量的主要手段，其中实时动态测量（RTK）技术也广泛的应用于实践十余年。当前国家标准GB/T18314全球定位系统（GPS）测量技术规范规定了用静态测量方法建立国家一、二、三、四等大地控制网的要求，没有实时动态测量（RTK）技术的相关要求，根据测绘标准体系要求以及测绘行业单位的生产实际需要，迫切需要一本科学合理、适用性强的规范来统一规范实时动态测量。,9,规范背景,根据国家测绘局国土测绘司

3、测国土函（2008）67号通知的要求，浙江省测绘局和国家测绘局重庆测绘院共同承担测绘标准项目全球定位系统实时动态（RTK）测量技术规范的编写任务。本规范为国内首次编写。,10,全球定位系统实时动态（RTK）测量技术规范编写的总体原则为：在一些地方和生产单位实际作业及精度检测基础上，进一步在全国范围内进行调研与试验，经理论演算，确定全球定位系统实时动态（RTK）测量适用范围、平面和高程的等级划分、精度指标、先决条件、技术方法等，力求编制出基于当前全球定位系统实时动态（RTK）测量技术发展水平的、国内普遍接受的、适用性和实用性强的技术标准规范。,编写原则,11,卫星定位模式,静态定位快速静态定位常

4、规RTK定位CORS定位PPP定位,12,GPS RTK控制点检测精度情况表,近年来全国部分地区GPS RTK控制点检测精度情况表,13,2008年4月初，规范编写组成立。成员由浙江省测绘局和国家测绘局重庆测绘院组成。2008年4月完成实施方案的编写，并报国家局标委会备案。2008年5月2008年8月，规范编写组先后在浙江、重庆、福建、江苏、吉林、北京、陕西等省市进行了调研与测试。2008年8月，编写组完成了规范讨论稿。,编写过程,14,编写过程,2008年10月，编写组完成了规范征求意见稿。2008年11月17日发往全国各省、自治区、直辖市测绘系统35个单位征求意见。截至2008年12月27

5、日，共收到了 20个测绘单位的反馈意见，反馈率为57，共有反馈意见112条。经过认真分析和研讨，采用或部分采用的60条，占53.6%；不采用52条，占46.4%。2009年1月，完成规范送审稿，同时编写了“规范编制说明”和“征求意见处理表”。,15,专家评审,2009年11月，由国家测绘局标准化委员会在北京组织评审。评审组由9名专家组成，分别来自武汉大学、中国测绘科学研究院、国家基础地理信息中心、测绘标准化研究所、国家测绘产品质检中心、北京院、天津院等，组长由武汉大学测绘学院李建成院长担任。,16,审 查 意 见 汇 总 修 改 表,审 查 意 见 汇 总 修 改 表,17,本规范是关于全球定

6、位系统实时动态（RTK）测量的专业规范，适用于大地控制网的低等级加密控制测量和地形测量。可用于外业数字测图和摄影测量与遥感的控制测量和碎部点数据采集。其他相应精度的定位测量可参照本规范执行。,1、适用范围,规范说明,18,2、引用参考标准,GB/T 18314全球定位系统（GPS）测量规范 CJJ 73 全球定位系统城市测量技术规程 CH/T 2008 全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范 CH 8016 全球定位系统（GPS）测量型接收机检定规程 GB 50026 工程测量规范 GB/T 14912 1500 11000 12000外业数字测图技术规程,规范说明,19,3、术语,对规范相

7、关的术语作简要的解释，帮助理解规范的内容:实时动态测量（RTK）、连续运行基准站系统、网络RTK、空间位置精度因子（PDOP）、观测次数、基准历元、固定解,规范说明,20,术语,3.1 实时动态测量 Real Time Kinematic（RTK）RTK测量技术是全球卫星导航定位技术与数据通信技术相结合的载波相位实时动态差分定位技术，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。3.2 天线高 Antenna Height观测时接收机天线相位中心至测站中心标志面的高度。,21,术语,3.3 基准站 Reference Station在一定的观测时间内，一台或几台接收机分别固定在一个或几个

8、固定测站上，一直保持跟踪观测卫星，其余接收机在这些测站的一定范围内流动设站作业，这些固定测站就称为基准站基准站。3.4 流动站 Roving Station在基准站的一定范围内流动作业的接收机所设立的测站。,22,术语,3.5 卫星定位连续运行基准站系统（CORS系统）Continuously Operating Reference Station由卫星定位系统接收机（含天线）、计算机、气象设备、通讯设备及电源设备、观测墩等构成的观测系统。它长期连续跟踪观测卫星信号，通过数据通讯网络定时、实时或按数据中心的要求将观测数据传输到数据中心。它可独立或组网提供实时、快速或事后的数据服务。3.6 单基

9、准站RTK测量 Single Reference Station for RTK Surveying只利用一个基准站，并通过数据通信技术接收基准站基准站发布的载波相位差分改正参数进行RTK测量。,23,术语,3.7网络RTK Network RTK指在一定区域内建立多个基准站基准站,对该地区构成网状覆盖，并进行连续跟踪观测，通过这些站点组成卫星定位观测值的网络解算，获取覆盖该地区和某时间段的RTK改正参数，用于该区域内RTK测量用户进行实时RTK改正的定位方式。3.8 截止高度角 Elevation Mask AngleCut Off为了屏蔽遮挡物（如建筑物、树木等）及多路径效应的影响所设定的

10、蔽遮高度角，低于此角视空域的卫星不予跟踪。,24,术语,3.9 空间位置精度因子（PDOP）Position Dilution of Precision反映定位精度衰减的因子，与所测卫星的空间几何分布有关，空间分布范围越大，PDOP值越小，定位精度越高；反之，PDOP值越大，定位精度越低。3.10 固定解 Fixed solution卫星载波相位观测量的整周未知数的整数解叫固定解。,25,术语,3.11 观测次数 Observation times同一流动站初始化观测的次数。3.12 参考历元 Epoch 地球坐标或轨道参数所对应的某一时刻。指一个时期和一个事件的起始时刻或者表示某个测量系统的

11、基准日期。,26,4、坐标系统和时间系统,坐标系统 全球定位系统实时动态（RTK）测量采用2000国家大地坐标系，当RTK测量成果要求提供其它参心坐标系（如1954年北京坐标系、1980西安坐标系或地方独立坐标系）时，应进行坐标转换。高程系统 高程系统采用正常高系统，基准为1985国家高程基准。时间系统 RTK测量宜采用协调世界时UTC。当采用北京标准时间BST时，应考虑时区差与UTC进行换算。,规范说明,27,5、RTK控制测量技术要求,RTK控制测量前，应根据任务需要，收集测区高等级控制点的地心坐标、参心坐标、坐标系统转换参数和高程成果等，进行技术设计。RTK平面控制点按精度划分等级为：一

12、级控制点、二级控制点、三级控制点。RTK高程控制点按精度划分等级为等外高程控制点。各等级RTK控制测量适用于建立外业数字测图和摄影测量与遥感的控制基础。,规范说明,28,5、RTK控制测量技术要求,平面控制点可以逐级布设、越级布设或一次性全面布设，每个控制点宜保证有一个以上的通视方向。RTK测量可采用单基准站RTK测量和网络RTK测量两种方法进行。在通信条件困难时，也可以采用后处理动态测量模式进行测量。有条件采用网络RTK测量的地区，宜优先采用网络RTK技术测量。,规范说明,29,RTK测量定位结果必须采用固定解，因为只有得到固定解，点位精度的提高和成果可靠性才有保障。,RTK测量卫星状态的基

13、本要求,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,30,RTK平面控制测量,RTK测点的误差来源：1.RTK测量时仪器本身存在的观测误差。常用GPS 接收机标称精度情况表2.由地心坐标系向参心坐标系转换时产生的转换误差，由椭球大地高向正常高转换的转换误差。这部分误差与已知点的精度、分布、转换点的观测精度都有关系。,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,31,RTK平面控制测量,根据大量生产实践统计和相关研究文献，在流动站与基准站之间的作业距离超过5km后，单基准站的RTK测量精度和可靠性将明显降低。为保证控制点的精度和可靠性，本规范将单基准站的RTK控制测量的有效距离限制在5km以内。,规范说明,

14、5、RTK控制测量技术要求,32,RTK平面控制测量,单基准站RTK单次观测时流动站与基准站之间的基线长度中误差可根据仪器标称精度估算为：,本规范所有RTK平面测量的精度指标和要求都是取a=10mm，b=2mm。,单基准站RTK单次观测时流动站相对于基准站的相对点位中误差可估算为：,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,（1）,（2）,33,规范说明,控制点精度要求点位精度相对精度,34,RTK平面控制测量,流动站相对于起算点的相对点位误差和流动站相邻点相对点位中误差：,流动站相对于起算点的相对点位误差(mm)；,流动站相邻点相对点位中误差(mm)；,为平面坐标转换模型中误差(mm)；,规范说

15、明,5、RTK控制测量技术要求,n 为同精度观测的次数。,（3）,（4）,35,RTK平面控制测量,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,参照CJJ73与GB50026，本规范规定一级平面控制点相邻点之间的边长相对中误差不大于1/20000，二级平面控制点相邻点之间的边长相对中误差不大于1/10000，三级平面控制点相邻点之间的边长相对中误差不大于1/6000。,36,RTK平面控制测量,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,为保证平面控制点之间的相对精度，本规范规定一级平面控制点相邻点之间的距离不小于500m，其他的等级的平面控制测量的相邻点最短距离按约2/3的比例确定。故得到二级平面控制点

16、相邻点之间的距离不小于300m,三级平面控制点相邻点之间的距离不小于200m。,37,RTK平面控制测量,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,根据平面控制点相邻点之间的距离和边长相对中误差的关系，可得一级平面控制点相邻点相对点位中误差不大于25mm，二级平面控制测量相邻点相对点位中误差不大于30mm，三级平面控制测量相邻点相对点位中误差不大于33mm。,38,RTK平面控制测量,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,为保证平面控制点相邻点点位中误差精度要求，根据式（3），按照单基准站RTK控制测量的有效作业距离5km推算，可得一、二、三级单基准站RTK平面控制测量的观测次数分别为4、3、2次

17、。按照网络RTK平面观测精度为30mm推算可得一、二、三级网络RTK平面控制测量的观测次数分别为4、3、2次。上述所有推导过程为可逆的。,39,RTK平面控制测量,根据生产实践数据统计以及相关文献的分析，RTK控制测量平面坐标转换模型最优精度可以小于1cm。根据上述公式及推导可得出RTK平面控制测量主要技术要求：,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,40,RTK平面控制点坐标的测定,RTK平面测量由地心坐标系向参心坐标系转换时需要至少3个高等级起算点的两套坐标系成果。收集到的控制点来源、精度不一定统一，其相互间的兼容性很难一致，计算转换参数时应进行组合优选，保证所选的起算点有较高的精度储备和

18、良好的匹配性。RTK控制点测量转换参数的求解，不能采用点校正的方法进行。（着重解释。）,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,41,RTK平面控制点坐标的测定,为了控制转换参数的精度，保证使用该参数测设的RTK点精度，本规范规定了在进行RTK平面控制测量时平面坐标转换的残差中误差应不大于2cm。平面控制测量同精度观测各次测量的平面点位较差不大于2倍平面观测中误差，为40mm。,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,42,RTK平面控制点测量基准站的技术要求,采用网络RTK测量时，基准站网点的设立应符合CH/T 2008的要求。自设基准站如需长期和经常使用，宜埋设有强制对中的观测墩。自设基准站应

19、设置在高一级控制点上。用电台进行数据传输时，基准站宜选择在测区相对较高的位置。用移动通信进行数据传输时，基准站必须选择在测区有移动通信接收信号的位置。选择无线电台通讯方法时，应按约定的工作频率进行数据链设置，以避免串频。应正确设置随机软件中对应的仪器类型、电台类型、电台频率、天线类型、数据端口、蓝牙端口等。应正确设置基准站坐标、数据单位、尺度因子、投影参数和接收机天线高等参数。,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,43,RTK平面控制点测量流动站的技术要求,网络RTK测量的流动站获得系统服务的授权。网络RTK 测量流动站应在有效服务区域内进行，并实现数据与服务控制中心的通讯。用数据采集器设置

20、流动站的坐标系统转换参数，设置与基准站的通讯。RTK测量流动站不宜在隐蔽地带、成片水域和强电磁波干扰源附近观测。观测开始前应对仪器进行初始化，并得到固定解，当长时间不能获得固定解时，宜断开通信链路，再次进行初始化操作。每次观测之间流动站应重新初始化。作业过程中，如出现卫星信号失锁，应重新初始化，并经重合点测量检测合格后，方能继续作业。,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,44,RTK平面控制点测量流动站的技术要求,每次作业开始前或重新架设基准站后，均应进行至少一个同等级或高等级已知点的检核，平面坐标较差应小于等于7cm。RTK平面控制点测量平面坐标转换残差中误差应小于等于2cm。数据采集器设

21、置控制点的单次观测的平面收敛精度应小于等于2cm。RTK平面控制点测量流动站观测时应采用三角架对中、整平，每次观测历元数应大于60个，各次测量的平面坐标较差应满足小于等于4cm要求后取中数作为最终结果。进行后处理动态测量时，流动站应先在静止状态下观测10-15分钟，然后在不丢失初始化状态的前提下进行动态测量。,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,45,RTK高程控制测量（送审稿本章改动较大）,RTK高程控制测量仅设等外一个等级。在保证使用精度的前提下可以根据相应的工程需要自行设计进行图根加密。与RTK平面控制测量技术要求推求方式相类似，高程控制测量主要技术要求为：,规范说明,5、RTK控制测

22、量技术要求,46,RTK高程控制测量,单基准站RTK单次观测时流动站相对于基准站的高程中误差可根据仪器标称精度估算为：其中 为单基准站RTK单次观测时流动站与基准站之间的高程中误差（mm）；a,b为仪器标称精度。,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,（5）,47,RTK高程控制测量,RTK高程测量流动站相对于起算点的高程中误差可按下式计算：其中 流动站相对于起算点的高程中误差中误差(mm)；为高程转换模型中误差(mm)；n 为同精度观测的次数。根据文献资料和生产实践，进行RTK高程控制测量时，椭球高向正常高转换的转换模型精度可取为平面控制测量转换模型精度的2倍即20mm。,规范说明,5、RT

23、K控制测量技术要求,（6）,48,RTK高程控制测量,参照CJJ73、GB50026，本规范规定RTK高程控制测量的高程中误差（相对于起算点）不大于30mm。根据式（6），按照单基准站RTK高程控制测量有效作业距离为5km推算，保守一点，可得单基准站RTK高程控制测量的观测次数可取为3次。按照网络RTK高程观测精度为30mm推算可得网络RTK高程控制测量的观测次数也可取为3次,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,49,RTK控制点高程测定,RTK控制点高程的测定，是通过流动站测得的大地高减去流动站的高程异常获得。流动站的高程异常可以采用数学拟合方法、似大地水准面精化模型内插等获取。当采用数学

24、拟合方法时，拟合的起算点平原地区一般不少于6点，拟合的起算点点位应均匀分布于测区四周及中间，间距一般不宜超过5km，地形起伏较大时，应按测区地形特征适当增加拟合的起算点数。当测区面积较大时，宜采用分区拟合的方法。高程拟合可根据地形的特点采用等值线图解法、曲线拟合法、曲面拟合方法等方法，高程异常曲线拟合法又可分为包括多项式曲线拟合法、三次样条曲线拟合法和阿克玛（Akima）拟合法等方法。高程异常曲面拟合方法又可分平面拟合法、多项式曲面拟合法、多面函数拟合法等方法。,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,50,RTK控制点高程测定,RTK高程控制点测量高程异常拟合残差中误差应小于等于3cm。当采用

25、似大地水准面精化模型内插测定高程时，似大地水准面模型内符合精度应小于2cm。如果当地某些区域高程异常变化不均匀，拟合精度和似大地水准面模型精度无法满足高程精度要求时，可对RTK测量大地高数据进行后处理或用几何水准测量方法进行补充。RTK高程控制点测量基准站和流动站的技术要求，参照RTK平面控制点测量的基准站和流动站的技术要求执行。RTK高程控制点测量设置高程收敛精度应小于等于3cm。RTK高程控制点测量流动站观测时应采用三角架对中、整平，每次观测历元数应大于60个，各次测量的高程较差应满足小于等于4cm要求后取中数作为最终结果。,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,51,成果数据处理与检查,

26、平面控制点外业检核（考虑检测本身误差）的几何图形限差要求是根据相应等级的控制点的检核要求及测角中误差，测边中误差来制定的。,规范说明,5、RTK控制测量技术要求,52,图根测量与碎部点精度要求较低，可采用点校正的方法进行坐标转换。RTK地形测量内容，分为图根点测量和碎部点测量。RTK平面和高程地形测量的观测精度公式同控制测量公式。图根点RTK测量的起算点精度和观测精度都要差一些，因此本规范在推算图根点RTK测量和碎部RTK测量的精度指标时按照坐标转换误差与观测误差等影响原则来处理。,6、RTK地形测量技术要求,规范说明,53,RTK图根点测量和碎部点测量的测定方法和步骤与RTK控制测量是基本一

27、致。在进行RTK图根点测量时平面坐标转换的残差应不大于平面观测中误差为35mm，即图上0.07mm。高程拟合残差应不大于高程观测中误差为40mm，折算成平地1：500地形图测量1/12等高距。碎部点测量精度要求较低，平面与高程转换的残差要求适当放宽。分区求解转换参数时，相邻分区应不少于2个重合点，可以保证各分区之间点位成果的兼容性和统一性。,RTK图根点和碎部点测定,规范说明,6、RTK地形测量技术要求,54,规范说明,6、RTK地形测量技术要求 RTK地形测量碎部点采集仅观测一次，为保证成果的可靠性应经常重新初始化并检测。根据生产实践每50个点检测一次是必要的。,55,图根点外业检核（考虑检

28、测本身误差）的几何图形限差要求是根据图根点的检核要求及测角中误差，测边中误差来制定的。,成果数据处理与检查,规范说明,6、RTK地形测量技术要求,56,7.1 单基站RTK和网络RTK使用的设备有些不同，但流动站设备都具备通讯、接收卫星信号和差分数据处理的基本功能，只是进行数据通讯的方式不同。7.2 RTK测量前主要的检验内容就是数据通讯链路的检验，稳定的通讯是保证RTK测量的精度、速度的基本和关键因素。7.3 本条规定了接收机维护的一般要求，主要基准了各型号接收机设备的说明书。,7、仪器设备的要求,规范说明,57,RTK测量与其他测量一样应提交完整的资料，包括技术设计、技术总结、检查报告、仪

29、器检定资料，内外业检测等。,8、资料提交和成果验收,规范说明,58,8 资料提交和成果验收,8.1 RTK测量任务完成后，应提交下列资料：（1）技术设计、技术总结和检查报告；（2）接收机检定资料；（3）按需要应提交的控制点点之记。（4）按本规范和要求的各类成果资料；,59,8.2 RTK成果验收内容工作包括：,（1）技术设计和技术总结是否符合要求；（2）转换基准点的分布及残差是否符合要求；（3）观测的参数设置、观测条件及检测结果和输出的成果是否符合要求；（4）实地检验控制点的精度及选点、埋石质量。（5）实地检验地形测量各质量元素的质量。,60,附录,附录 A（规范性附录）2000国家大地坐标系定义和基准椭球常数附录 B（规范性附录）平面控制标石埋设附录 C（资料性附录）基准点的转换残差及转换参数表附录 D（资料性附录）RTK测量基准站观测手簿附录 E（资料性附录）同一基准站三次点位平面坐标成果表附录 F（资料性附录）同一基准站三次观测高程成果表,61,敬请各位专家与领导批评、指正！,