gps-rtk技术在道路横断面测量中的应用毕业论文(编辑修改稿)

gps-rtk技术在道路横断面测量中的应用毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

相比 , RTK 测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制小 , 在传统测量看来难于开展作业的地区 , 只要能满足 RTK 的基本工作条件 , 它也能进行快速高精度定位 , 使测量工作变得更容易更轻松。 ④ RTK测量自动化、集成化程度高 , 数据处理能力强。 RTK 可进行多种测量内、黑龙江工程学院成人教育学院本科生毕业论文 7 外业工作。 移动站利用软件控制系统 , 无需人工干预便可自动实现多种测 绘功能 , 减少了辅助测量工作和人为误差 , 保证了作业精度。 ⑫ 缺点： ①受卫星状况限制。 当卫星系统位置对美国是最佳时段 ,但世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖 ,容易产生假值。 另外在高山峡谷及密集森林区域、城市高楼密布区域 ,卫星信号被遮挡时间较长 ,使一天中可作业时间受限制。 产生假值问题可采用 RTK 测量成果的质量控制方法来发现。 同时注意选择作业时间。 ②电量不足问题。 RTK 耗电量较大 ,需要多个大容量电池、电瓶才能保证连续作业 ,在电力供应缺乏的偏远地区作业受到限制。 ③初始化能力和所需时间问 题。 在山区、林区或城镇密楼区作业时 ,GPS 卫星信号被阻挡机会较多 ,容易造成失锁 ,需要经常地重新初始化 ,这样测量的精度和效率就受到影响。 解决这个问题的方法主要是选用初始化能力强、所需时间短的 RTK 机型 ,如拥有先进技术的 ASHTECH ZX 双频 RTK 测量系统。 随着科学的不断进步 ,RTK技术将得到越来越广泛的应用 ,在未来也将会有更加先进的技术应用到测量行业中。 RTK成果精度的因素 一般来说 , 影响 RTK 成果精度的因素主要是 GPS 观测其有误差源 , 除此之外 , 还有受基线解算精度、基准站点位精度、坐 标系转换精度的影响 , 但是在 RTK 作业中 , 基线解算精度可以达到 10cm+1μmD。 基准站点位精度平均在 3cm 之内。 坐标系转换精度 , 对于 10km 基线亦在 3cm以内 , 动态作业由于测距偏心 , 天线高误差等 , 一般也在 3cm 以内 , 至于正常高拟合与内插精度取决于连测点数目与分布、拟合模型等 , 一般在 5cm～ 10cm 内是能够做到的。 RTK 技术是 GPS 定位技术的一个新的里程牌 ,它不仅具有 GPS技术的所有优点 ,而且可以实时获得观测结果及精度 ,大大提高了作业效率并开拓了 GPS 新的应用领域。 由于载波相 位测量 ,差分处理技术、整周未知数、快速求解技术以及移动数据通信技术的融合 ,使 RTK在精度、速度、实时性上达到了完满的结合 ,并使得 RTK定位技术大大扩展了它的应用范围。 展望 与我国的北斗卫星导航系统 GPS 是 近年来开发的最具有开创意义的高新技术之一，其全球性、全能性、全天候性的导航定位、定时、测速优势必然会在诸多领域中得到越来越广泛的应用 [7]。 黑龙江工程学院成人教育学院本科生毕业论文 8 在发达国家， GPS 技术已经应用于交通运输和道路工程之中。 北斗卫星导航系统 ﹝ BeiDou（ COMPASS） Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。 系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。 北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括 5 颗静止轨道卫星和 30 颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、注入站和监测站等若 干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。 卫星导航系统是重要的空间信息基础设施。 中国高度重视卫星导航系统的建设，一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。 2020 年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。 该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。 特别是在 2020 年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。 为更好地服务于国家建设与发展，满足全 球应用需求，我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。 我们相信我国北斗系统也会 随着我国经济的发展，在高等级公路的快速修建和其在道路工程中的应用也会更加广泛和深入，并发挥更大的作用。 黑龙江工程学院成人教育学院本科生毕业论文 9 第 2章 GPSRTK测量相关概念 RTK测量技术是经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。 GPS测量模式可分为静态测量和动态测量 ， 而静态测量又分为常 规静态测量模式和快速测量模式。 动态测量模式分为准动态测量模式和实时动态测量模式，而实 时动态测量模式又分为 DGPS和 RTK方式。 RTK技术与其他测量模式相比，具有 定位精度高、测量自动化、集成化程度高、数据处理能力强、操作简单、使用方便的等特点。 RTK系统主要由基准站接收机、数据链及移动接收机三部分组成。 通常是利用 2台以上的 GPS接收机同时接收卫星信号，其中一台安置在已知点上作为基准点，另一台用 来未知点坐标，称移动站。 基准站根据该点的准确坐标可求出其他卫星的距离改正数，并将这一改正数发送给移动站；移动站根据距离改正数来改正其定位结果，大大提高了定位精度，从而使实时提供测站点在指定坐标系中的 三维定位结果达到厘米级精度。 RTK 技术根据差分方法的不同分为修正法和差分法。 修正法是将基准站的载波相位修正值发送给移动站，改正移动站的接收载波相位，再求解三维坐标；差分法是将基准站采集到的载波相位发送给移动站，进行求差解 算三维坐标。 RTK系统正常工作必须具备三个条件：第一，基准站和移动站同时接收 5颗以上的 GPS卫星信号；第二，基准站与 移动站同时接收卫星信号和基准站台发出的差分信号；第三，移动站要连续接收 GPS卫星信号和基准站发出的差分信号，也就是说移动站在移动过程中不关机，不能失锁，否则 RTK 必须重 新初始化。 实际工作中的 GPS测量可划分为方案设计、外业实施及内业数据处理三个阶段。 GPS 测量的方案设计依据国家有关规范（规程）、 GPS 网的用途、用户要求等对网形、精度和基准等进行具体设计。 GPS 测量规范是指国家测绘管理部门或行业部门制定的技术法规，包括： ⑪ 2020 年国家质量技术监督检疫总局和中国国家标准化管理委员会发布的《全球定位系统（ GPS）测量规范》，简称《规范》。 黑龙江工程学院成人教育学院本科生毕业论文 10 ⑫ 1998 年建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量规程》，简称《规程》。 ⑬ 各部委根据本部门 GPS测量实际情况制定的其他 GPS测量规程和细则。 外业测量开始前，要进行对点的校核，找准控制点（至少三个），即开始进行中线测量工作 [2]。 中线测量，测量时选路线前进方向进行变化位置放置流动站，每一个里程为一段分隔距离，由已知控制点，流动站手簿软件即可显示此点距离中桩偏移距离及实际高程，根据显示数据，移动流动站至地形变化点的中桩位置，偏值精度到正负 5cm，即可打桩并记录桩号、高程。 由此可继续进行下一里程的中线测量，每 20公里进行中桩记录，由此可实时测得所有里程全部中 桩点的三维坐标。 横断面点测量，在已知中桩的垂直方向上，移动流动站依次至此桩的横断面方向地形变化点处，在距中线左右各 20范围内测出中线垂直方向上点的三维坐标，为绘制横断面需求，保持左右方向上的点大致在一个方向上，并根据实际地形的变化走势，在地形复杂的沟、渠、坎、土堆、坑、塘等加密测量特征点 ,特征点最好高低、上下对应。 相对的地势平坦区，只采集必要的主要边界点即可，并在现场绘制草图 ,以便内业数据处理。 坐标系和我国常用坐标系 测量常用 坐标系 一、 WGS－ 84世界大地坐标系 WGS－ 84 坐标系的定义是 :原点位于地球质心 O， Z 轴指向 定义的协议地球极 (CTP)方向 ,X轴指向 CTP赤道的交点 ,Y轴与 X轴、Z轴构成右手坐标系。 与 WGS－ 84 坐标系对应的椭球是 “WGS － 84椭球 ”。 其数学参数为 : 长半轴 :a = 6378137177。 2m； 扁 率 :α = 1/ = ； ※ WGS－ 84 坐标系统从 1987 年 1 月 10 日开始使用。 二、 1954 年北京坐标系 1954年北京坐标系是前苏联 1942年坐标系 的延伸 ,其大地原点在前苏联的普尔黑龙江工程学院成人教育学院本科生毕业论文 11 科沃 ,与之相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。 其对应的数学参数为 : 长半轴 : a = 6378245m； 扁 率：α = 1/ = ； 三、 1980 年国家大地坐标系 1980 年国家大地坐标系的大地原点在陕西省泾阳县永乐镇 ,与之相应的椭球为1975 年国际椭球 ,椭球短轴平行于地球质心指向我国地极原点 方向。 其对应的数学参数为 : 长半轴： a = 6378140m； 扁率：α = 1/= 四、 2020 国家大地坐标系 2020 国家大地坐标系是全球 地心坐标系 在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的 质量中心。 Z轴指向 定义的协议极地方向（ BIH国际时间局）， X 轴指向 定义的零子午面 与协议赤道的交点， Y轴按右手坐标系确定。 2020 国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下： 长半轴 a=6378137m； 扁率 f=1/ 五 、地方独立坐标系 在我国的一些城市或矿区基于实用和方便的目的 ,建立了地方独立坐标系 ,与之对应的是 “ 地方参考椭球 ”( 例如：高程投影面选为当地的平均海拔面 ,进行高斯投影时中央子午线通常选择在当地中央位置附近 )。 “ 地方参考椭球 ” 与国家参考椭球相比其数学参数可表示为 :  。 /。  LLaNdNdadaaa黑龙江工程学院成人教育学院本科生毕业论文 12 GPS 定位成果的坐标转换 利用重合点坐标将 GPS 点在 WGS－ 84 坐标系的坐标转换为某国家坐标系或地方独立坐标系的坐标 所有 GPS网点于 WGS－ 84 坐标系统的坐标：     GG ZYXHLB ,  网中的重合点同时也有在某国家坐标系或地方独立坐标系统中的坐标 :       DDD ZYXHLByx ,,  其中 :  ZYX  , 为平移三参数； ),( ZYX  为旋转三参数； k 为尺度比参数。 此坐标转换模型亦称为相似变换模型，或称为布尔萨 （ Bursa）模型。 布尔萨（ Bursa）模型亦可写成如下形式：  TZYXKZYXR   。 0001GiGiGiXYXZYZGiGiGiDiDiDiZYXZYXkZYXZYX。 :。 GiGiGiGiDiDiDiDiiGiDiZYXXZYXXRCXX其中010000100001GiGiGiGiGiGiGiGiGiiXYZXZYYZXC黑龙江工程学院成人教育学院本科生毕业论文 13 针对布尔萨（ Bursa）模型说明： 1)、如何利用此模型进行坐标系统的转换 ? 2)、若需要转换的是坐标差  ZYX  , ,则应该没有三个平移参数 ,此时仅有旋转三参数和尺度参数。 3)、若由    GD ZYXZYX ,  则可仍然利用此模型 ,但必须将七个转换参数反号。 4)、所求得的七个转换参数应该一起 (整套 )使用 ! 5)、对于同一 GPS 网 ,如果重合点数目不同或重合点在 GPS 网中的位置不同 ,则所求出的七个转换参数的数值将是不一样。 6)、对于一个 GPS网所求出的七个转换参数 ,其具有时间性和区域性。 7)、所求出七个转换参数的精度取决于重合点所具有的双重坐标的精度和重合点在 GPS 网中的分。