word文檔可自由復制編輯遼寧城市建設職業(yè)技術學院畢業(yè)論文GPS-RTK在土地調查中的應用

目錄摘要……………31GPS技術……………………31.1GPS技術簡介……………31.2GPS系統(tǒng)組成…………………42RTK原理及作業(yè)方法…………………43RTK技術在農村集體土地所有權登記發(fā)證中的應用…………53.1布設GPS控制網中的應用……………53.2GPS-RTK在集體土地所有權登記發(fā)證細部測量中的組織實施………64.GPS-RTK技術在應用中的缺點及應對措施………74.1受大氣電離層影響……………………74．2環(huán)境干擾………………74．3衛(wèi)星狀況限制…………8結束語…………8參考文獻………………………9正文：GPS-RTK在土地調查中的應用作者：趙宇指導教師：徐克紅(遼寧城市建設職業(yè)技術學院測量院（系）2011級工程測量專業(yè))摘要：（GlobalPositioningSystem）全球定位系統(tǒng)(GPS)是20世紀70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。隨著科技的不斷發(fā)展，GPS在測量中的應用范圍也越來越廣。從GPS常規(guī)靜態(tài)方式用于大地控制網，快速靜態(tài)方式用于工程測量、地形測量、地籍測量的控制網建立及加密，到準動態(tài)、動態(tài)的出現，特別是隨著RTK（RealTimeKinematic）實時動態(tài)技術的應用，給傳統(tǒng)測量帶來了革命性的變化，不但可以簡化常規(guī)控制測量，而且不需控制點就可直接測量和定點放樣。近幾年，GPS-RTK在土地調查中的發(fā)展非常迅猛，已成為在土地調查中必不可少的主力儀器。關鍵詞：GPS-RTK土地調查1GPS技術1.1GPS技術簡介：GPS又稱為全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystemGPS）是美國從上世紀70年代開始研制，歷時20年、耗資200億美元，于1994年3月完成其整體部署，實現其全天候、高精度和全球的覆蓋能力。現在GPS與現代通信技術相結合，使得測定地球表面三維坐標的方法從靜態(tài)發(fā)展到動態(tài)，從數據后處理發(fā)展到實時的定位與導航，極大地擴展了它的應用廣度和深度。載波相位差分法GPS技術可以極大提高相對定位精度，在小范圍內可以達到厘米級精度。此外由于GPS測量技術對測點間地通視和幾何圖形等方面的要求比常規(guī)測量方法更加靈活、方便，已完全可以用來施測各種等級的控制網。GPS全站儀的發(fā)展在地形和土地測量以及各種工程、變形、地表沉陷監(jiān)測中已經得到廣泛應用，在精度、效率、成本等方面顯示出巨大的優(yōu)越性。1.2GPS系統(tǒng)組成GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分—GPS衛(wèi)星星座；地面控制部分—地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設備部分—GPS信號接收機。eq\o\ac(○,1)GPS衛(wèi)星星座：由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座記作（21+3）GPS星座。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內軌道傾角為55度各個軌道平面之間相距60度即軌道的升交點赤經各相差60度。每個軌道平面內各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差90度。軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應衛(wèi)星超前30度。eq\o\ac(○,2)地面監(jiān)控系統(tǒng)：對于導航定位來說GPS衛(wèi)星是一動態(tài)已知點。星的位置是依據衛(wèi)星發(fā)射的星歷—描述衛(wèi)星運動及其軌道的的參數算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設備是否正常工作以及衛(wèi)星是否一直沿著預定軌道運行都要由地面設備進行監(jiān)測和控制。eq\o\ac(○,3)GPS信號接收機：GPS信號接收機的任務是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號并跟蹤這些衛(wèi)星的運行對所接收到的GPS信號進行變換、放大和處理以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文實時地計算出測站的三維位置甚至三維速度和時間。2RTK原理及作業(yè)方法GPS（GlobalPositioningSystem）即全球定位系統(tǒng)。GPS定位主要利用測距交會的原理確定點位。GPS衛(wèi)星發(fā)射測距信號和導航電文,導航電文中含有衛(wèi)星的位置信息,用戶利用GPS接收機在某一時刻同時接收3顆以上的GPS衛(wèi)星信號,測量出測站P點至3顆以上GPS衛(wèi)星的距離并計算出該時刻GPS衛(wèi)星的空間坐標,據此利用交會法算出測站P點的位置。載波相位差分技術又稱RTK（RealTimeKinematic）技術，是實時處理兩個測站載波相位觀測量的差分方法。載波相位差分技術系統(tǒng)配置包括三個部分：①基準站接收機。②流動站接收機，流動站還包括支持實時動態(tài)差分的軟件系統(tǒng)。③數據鏈?；鶞收窘邮諜C設在具有已知坐標的參考點位上，連續(xù)接收所有可視GPS衛(wèi)星信號，并將測站坐標、觀測值衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機工作狀態(tài)通過數據鏈發(fā)送出去，流動站接收機在跟蹤GPS衛(wèi)星信號的同時接收來自基準站的數據，通過OTF算法（onthefly,即運動中快速解求模糊度的算法）解求載波相位整周模糊度，在通過相對定位模型獲取所在點相對基準站的坐標和精度指標。通常RTK測量的精度能達到幾個厘米。3RTK技術在農村集體土地所有權登記發(fā)證中的應用3.1布設GPS控制網中的應用傳統(tǒng)的控制測量采用三角網、導線網方法來施測，不僅費工費時，要求點間相互通視，且精度分布不均勻。測量的首要任務，是進行全區(qū)的控制測量，它是測繪地籍圖件和數據的基礎?？刂凭W點的精度和密度，主要是為滿足土地權屬范圍的特征點，即界址點服務。根據國家頒布的《城鎮(zhèn)地籍調查規(guī)程》要求，地籍平面控制網可布設為二、三、四等三角網、三邊網及邊角網，一、二級小三角網（鎖入一、二級導線網及相應等級的GPS網，并且各等級地籍宇面控制網點，根據城鎮(zhèn)規(guī)模均可作為首級控制。四等網中最弱相鄰點的相對點位中誤差及四等以下網最弱點（相對于起算點）的點位中誤差不得超過5cm（見表1）。利用GPS技術進行地籍控制，役有常規(guī)三角網（鎖）布設時要求近似等邊及精度估算偏低時應加測對角線或增設起始邊等繁鎖要求，只要使用的GPS儀器精度與等級控制精度匹配，控制點位的選取符合GPS點位選取要求，那么所布設的GPS網精度就完全能夠滿足地籍規(guī)程要求。在經典三角測量的控制網中，兼顧精度、可靠性及成本費用等準則的優(yōu)化設計已有許多研究成果和應用。與經典觀測相比，GPS觀測具有更為復雜的函數和隨機模型。盡管GPS具有靈活多樣的布網方式，速度快、精度高等特點，但GPS控制網的設計也存在優(yōu)化問題。在GPS觀測中，基線觀測向量是不受通視條件限制的，由此為GPS網的優(yōu)化設計提供了切實可行的條件。粗差、系統(tǒng)誤差等模型誤差是GPS網的主要誤差源，而精度和可靠性是衡量GPS網的坐標參數估值受觀測偶然誤差影響與辯識、抵制GPS網模型誤差影響能力的二個重要指標。所以，在GPS網優(yōu)化設計時，應考慮到規(guī)程要求精度、儀器標稱精度、控制網的可靠性準則、人員配備與預支成本費用等條件，可采用機助模擬法（也可其它方法）對GPS網的圖形結構、觀測量的增減進行優(yōu)化設計。優(yōu)化設計后的GPS測繪，更能顯示出GPS衛(wèi)星定位技術的高精度與高效益，并在后續(xù)測量中發(fā)揮重大作用界址點的等級限差(mm)中誤差（mm）一±0.10±0.05二±0.20±0.10三±0.30±0.153.2GPS-RTK在集體土地所有權登記發(fā)證細部測量中的組織實施渭城區(qū)地處黃土高原，地勢起伏不大，地形較為簡單，可以充分發(fā)揮RTK技術的優(yōu)勢，此次農村集體土地所有權登記發(fā)證任務緊、工作量大，短時間內需將轄區(qū)內所有集體土地地籍圖測繪出來，如果沒有像RTK這樣的技術是很難完成的。在2008年城鎮(zhèn)地籍測量中經實測驗證界址點平面中誤差均小于或等于5cm，所以完全可以應用在農村集體土地所有權登記發(fā)證工作中。3.2.1基準站的選定和建立基準站的安置是順利進行RTK測量的關鍵，所以在選址時應注意以下幾點：（1）避免選擇在有無線電、高壓線等干擾強烈的地區(qū)；（2）基準站站址及數據鏈（LHF）電臺發(fā)射天線必須具有一定的高度；（3）為避免數據鏈丟失以及多路徑效應的影響，周圍應無GPS信號衍射物，如大面積水域、大型建筑物等3.2.2外業(yè)施測由于測量任務涉及范圍大，根據時間要求，我區(qū)測量任務由四個作業(yè)組同時進行，為節(jié)省人力物力，我們將全區(qū)分為兩大測區(qū)，每一測區(qū)選一基準站架設儀器，兩個流動站同時連接該基準站進行界址點測量。作業(yè)人員在存取界址點數據時應盡量穩(wěn)住對中桿，同時畫出草圖，便于內業(yè)數據整理。在外業(yè)測量時，有很多干擾因素是我們無法在現場發(fā)現的，因此在測量過程中，應間隔一段時間，對流動站在就近控制點上進行一次檢查，這樣可以及時發(fā)現外業(yè)采集的數據有沒有問題，如果出現問題，可在現場提出數據，查找錯誤原因4.GPS-RTK技術在應用中的缺點及應對措施GPS-RTK技術有著測量精度高、定位準確、操作簡便等諸多優(yōu)點，但是在測量中也受到很多條件的影響和限制，這是我們工作中需要注意的。4.1受大氣電離層影響離地約100公里以上的高空大氣十分稀薄，受太陽或宇宙線的輻射后，氣體分子產生電離，形成電離層。大氣電離層能使電磁波折射，反射，散射，吸收，嚴重影響微波通信，會吸收能量和引起信號畸變。一般說來，氣溫高，電離層活躍，RTK精度低，應避免在高溫中測量。4．2環(huán)境干擾微波的自身特性導致其易受相關環(huán)境干擾，如磁場，同頻噪音等，因此在利用RTK技術施測時，應避免在高壓線、無線電臺、電視信號發(fā)射塔、移動通信基站、大型金屬建筑物，強能量噪聲源等附近，同時也要保證施測點位周圍垂直角15度以上天空無障礙物。4．3衛(wèi)星狀況限制根據GPS空間衛(wèi)星群的均勻分布，任何時間和任何地點地平線以上可以至少接收到4顆GPS衛(wèi)星發(fā)送出的信號，但如想得到穩(wěn)定的測量精度，接收的衛(wèi)星信號應達到5顆。因此，一般情況下，高山峽谷深處、密集森林區(qū)及城市高樓密布區(qū)等地區(qū)接受到的衛(wèi)星信號較少，不適宜采用GPS技術測量。4．結束語實踐證明，GPS-RTK具有極高的測量精度，其作業(yè)模式能進一步提高測量作業(yè)效率，降低勞動強度，節(jié)省測量費用，使測量變更更加輕松容易。隨著GPS技術特別是RTK技術的發(fā)展，各個廠家相繼推出了具有自主專利技術的儀器，其初始化時間越來越短，跟蹤能力也越來越強，精度越來越高，可靠性越來越好，有著良好的性價比，是測量技術的一項革命性創(chuàng)新，為今后的土地測量提供更快捷、準確的方法，成為國土資源數字化管理工作的根本保障.參考文獻［1］CJJ73一79．全球定位系統(tǒng)城市測量技術規(guī)程［S］．［2］CJJ8一99．城市測量規(guī)范［S］．［2］CJJ8一99．城市測量規(guī)范［S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