RTK-GPS 在地籍测量中的应用

西昌学院毕业论文目录1前言 22RTK-GPS的概述 32.1RTK-GPS技术的简介 32.2RTK-GPS系统的组成 32.3RTK-GPS的基本原理 42.4RTK-GPS的精度 52.5RTK-GPS的技术优点 62.6RTK-GPS的局限性及解决办法 73RTK-GPS在界址点测量中应用 93.1精度要求 103.2控制测量 113.3实例应用 113.4精度分析 133.5测量数据的处理 144RTK-GPS在勘察定界中的应用 154.1实地放样 155应用体会 176结束语 17RTK-GPS在地籍测量中的应用作者：杨鸿指导老师：李静(07级土地资源管理专业)摘要：本文介绍了RTK技术工作原理及用RTK测量的优点和不足与减少误差的方法，重点对RTK在地籍测量中界址点测量和对在勘察定界中的应用进行了分析。并经行了全站仪测量和RTK测量数据的比较与分析，及操作程序。关键词：RTKGPS地籍测量界址点放样1前言

全球定位系统GPS（GlobalPositioningSystem）是由美国国防部主持研制，以空中卫星为基础的无线电导航系统。该系统能为全球提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。利用0阳进行静态定位或运动定位，可满足多方面的需要，由此使得GPS用户遍布全世界。实时动态测量技术又简称RTK(RealTimeKinematic)，是以载波相位观测量为根据的实时处理两个测站载波相位测量的差分测量技术。该测量系统是由GPS测量技术与数据传输技术相结合构成的组系统，是以WGS-84坐标为基础的全球通用的一种动态测量技术。它能够实时地提供测量点在指定坐标系中的三维坐标，并达到厘米级精度。RTK技术的出现是GPS技术的一个新突破，随着技术的成熟与RTK测量系统的市场化，它已经对传统测量的方方面面产生了很大影响。由于其在野外能够实时的提供测量点的三维坐标，具备灵活、快速、省时、省力等优点，能够显著地提高工作效率，目前，RTK-GPS技术已广泛应用于土地测绘、城镇规划、地球资源调查与管理、石油地质勘测等领域并发挥着亘大作用，深受广大测量单位的欢迎。随着我国土地使用制度改革的不断深化，RTK-GPS应用前景更加广阔。2RTK-GPS的概述2.1RTK-GPS技术的简介RTK(RealTimeKinematic)实时动态测量系统,它是集计算机技术、数字通讯技术、无线电技术和GPS测量定位技术为一体的组合系统;它是GPS测量技术发展中的一个新突破。RTK定位精度高,可以全天侯作业,每个点的误差均为不累积的随机偶然误差。实时动态测量的基本思路是:在基准站安设一台GPS接收机,对所有可见GPS卫星进行连续的观测,并将观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站(流动站);在流动站上,GPS接收机在接收卫星信号的同时,通过无线电接收设备,接收基准站传输的观测数2.2RTK-GPS系统的组成RTK-GPS系统由基准站、若干个流动站及无线电通讯系统三部分组成。基准站包括GPS接收机、GPS天线、无线电通讯发射系统、供GPS接收机和无线电台使用的电源(汽车用12伏蓄电瓶)及基准站控制器等部分。流动站由以下几个部分组成:GPS接收机、GPS天线、无线电通讯接听系统、供GPS接收机和无线电使用的电源及流动站控制器等部分。用框图表示参见图2.1：图2.1

RTK-GPS系统结构图2.3RTK-GPS的基本原理GPS系统包括三大部分:地面监控部分、空间卫星部分、用户接收部分,各部分均有各自独立的功能和作用有机整体系统。对于静态GPS测量系统,GPS系统需要二台或二台以上接收机进行同步观测,记录的数据用软件进行事后处理可得到两测站间的精密WGS-84坐标系统的基线向量,经过平差、坐标转换等工作,才能求得未知的三维坐标。现场无法求得结果,不具备实时性。RTK实时相对定位原理如图2.2所示：图2.2

RTK实时相对定位原理2.4RTK-GPS的精度

RTK-GPS作业也有其自身的局限性,例如其在测量过程中要求基准站与流动站共同观测五颗以上GPS卫星,这样才能达到固定解，达到仪器标称精度，因此容易受到测站周围地形地物的影响,另外地物反射造成的多路径效应也是影响RTK-GPS测量精度的一个重要因素。RTK-GPS基准站的差分数据是通过无线电台发射的数据链传送的,因此对无线电造成干扰的各种因素都会对RTK-GPS作业造成影响。由于这些因素的影响,降低了RTK-GPS的测量精度。RTK仪器的标称精度都采用a+b×D的表示方式表述,其中a为固定误差,一般以mm为单位;b为比例误差,以ppm(即10-6)为单位。D为基准站到流动站之间的距离。由RTK-GPS仪器的精度标称方式我们可以看出,利用RTK-GPS测量时得到的点位误差随流动站到基准站距离的增加而增大。2.5RTK-GPS的技术优点1、工作效率高：在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完4km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的设站次数，移动站一人操作即可，劳动强度低，作业速度快，提高了工作效率。2、定位精度高：只要满足RTK-GPS的基木工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为4km）RTK-GPS的平而精度和高程精度都能达到厘米级。3、全天候作业：RTK-GPS测量不要求基准站、移动站间光学通视，只要求满足“电磁波通视”，因此和传统测量相比，RTK测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来难于开展作业的地区，只要满足RTK的基木工作条件，它也能进行快速的高精度定位，使测量工作变得容易和轻松。4、RTK-GPS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、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。5、操作简单，易于使用：现在的仪器一般都操作性好，只要在设站时进行简单的设置，就可方便地获得三维坐标。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便地与计算机、其他测量仪器通信。2.6RTK-GPS的局限性及解决办法RTK具有上述的优点外也有其局限性，会影响到执行测量任务的能力。了解其局限性可确保RTK测量成功。最主要的局限性其实不在于RTK本身，而是源于整个GPS系统。如前所述，GPS依靠的是接收两万多公里高空的卫星发射来的无线电信号。相对而言，这些信号频率高、信号弱，不易穿透可能阻挡卫星和GPS接收机之间视线的障碍物。事实上，存在于GPS接收机和卫星之间路径上的任何物体都会对系统的操作产生不良影响。有些物体如房屋，会完全屏蔽卫星信号。因此,GPS不能在室内使用。同样原因,GPS也不能在隧道内或水下使用。有些物体如树木会部分阻挡、反射或折射信号。GPS信号的接收在树林茂密的地区会很差。树林中有时会有足够的信号来计算概略位置，但信号清晰度难以达到厘米水平的精确定位。因此，RTK在林区作业有一定的局限性。这并不是说，GPSRTK只适用于四周对空开阔的地区。RTK测量在部分障碍的地区也可以是有效而精确的。其奥秘是能观测到足够的卫星来精确可靠地实现定位。在任何时间、任何地区，都可能会有7到10颗GPS卫星可用于RTK测量。RTK系统的工作并不需要这么多颗卫星。如果天空中有5颗适当分布的卫星，就可作精确可靠的定位。有部分障碍的地点只要可以观测到至少5颗卫星，就有可能做RTK测量。在树林或大楼四周作测量时，只要该地留有足够的开放空间，使RTK系统可观测到至少5颗卫星，RTK测量就有成功的条件。在实际应用中，来自各方面的干扰，降低了RTK的可靠性和精度。能否连续地、可靠地接收基准站播发的信号，是RTK能否成功的另一因素。地物障碍强电磁干扰等阻碍基准站和流动站的“电磁通视”，造成数据的多路径效应，使数据失锁，达不到测量需要的数据的精确度。研究表明，为了保证地物点的测量精度，我们在测量时要采取以下措施:1、应将基准站架设在测区的中央,并避免选择在无线电干扰强烈的地区，远离高压线和无线电发50m以上。根据已知点进行点位校正和检核RTK的可靠性。2、基准站上的仪器应精确对中,严格整平,整平精度偏差不超过半格,对中不超过1mm。3、接收机接收卫星的高度角应设置为15°，移动站卫星高度角≥13°。4、基准站天线高度应在3个方向上量取3次,互差<3mm,取其平均值作为基准站的天线高度,取至mm。5、观测卫星个数不<5颗，RTK达到固定解时才能进行测量6、移动站应在基准站控制转换范围以内,距离基准参考<10km。7、每次观测前,应先对已知点或已测点进行检测,直到满足精度要求后再继续测量。3RTK-GPS在界址点测量中应用我国实行土地的社会主义公有制，即全民所用制和劳动群众集体所用制。土地产权是土地制度的核心。土地制度对于土地权利的种种约束表现为土地产权的约束。土地产权也像其他产权一样，必须有法律的认同并得到法律的保障。土地权属是指土地产权的归属，是存在于土地之中的排他性完全权利用RTK-GPS进行地籍测量可以保证地籍调查的准确性和科学性3.1精度要求土地权属界址包括界址线、界址点和界址标。所谓土地权属界址线是指相邻宗地的边界线。有的界址线与明显地物重合，如以围墙、墙壁、道路、沟渠等。界址点是指界址线或边界线的空间或属性的转折点。界址点坐标是在某一特定的坐标系中利用测量手段获取的一组数据，即界址点地理位置的数学表达。它是确定宗地地理位置的依据，是量算宗地面积的基础数据。界址点坐标对实地的界址点起着法律上的保护作用。界址点坐标的精度，可根据测区土地经济价值和界址点的重要程度来加以选择。在我国，考虑到地域之广大和经济发展不平衡，对界址点精度的要求也应有不同的等级。具体规定见下表3-1。表3.1《地籍测量规范》中对界址点的规定档次界址点相对于邻近控制点的点位中误差/m适用范围A1±0.05大、中城市的的繁华地区街道外（街坊）内的明显界址点A2±0.10中、小城市（城镇）一般地区或大型工矿区、新型住宅区。街道（街坊）内部的隐蔽界址点。A3±0.25其他地区3.2控制测量

根据国家土地局颁布的《城镇地籍调查规程》要求，地籍平面控制网可布设为二、三、四等三角网、三边网及边角网，一、二级小三角网（锁入一、二级导线网及相应等级的GPS网，并且各等级地籍宇面控制网点，根据城镇规模均可作为首级控制。四等网中最弱相邻点的相对点位中误差及四等以下网最弱点（相对于起算点）的点位中误差不得超过5cm。利用GPS技术进行地籍控制，役有常规三角网（锁）布设时要求近似等边及精度估算偏低时应加测对角线或增设起始边等繁锁要求，只要使用的GPS仪器精度与等级控制精度匹配，控制点位的选取符合GPS点位选取要求，那么所布设的GPS网精度就完全能够满足地籍规程要求。3.3实例应用本次测量采用的是南方GPSRTKS82双频机对雅安名山四川神虹化工有限责任公司厂址经行地籍测量，RTK测量时基准站设置在测区中部的一个高处的平台上，该处视野开阔且周围高大地物少，符合基准站的架设条件，与已知点的距离在1-5km之间。首先联测已知地方坐标的E级GPS点，为了减少投影变形，我们采用3度带投影，将中央子午线设为102°并解算出两坐标系之间的转换参数，然后进行图根点的观测。流动站在图根点上进行观测时，将天线安置在对点器上，当接收机状态初始化结束的时侯，就可以开始测量了。接收到的RTK-GPS测量的界址点坐标整理如下表3-2点名属性,E坐标N坐标Z坐标PT1JZD611894.0223323552.263577.444PT2JZD611904.0683323593.734577.612PT3JZD611906.0973323597.389577.636PT4JZD611910.4983323574.972577.663PT5JZD611913.0993323578.441577.819PT6JZD611919.0373323574.079577.734PT7JZD611916.3543323570.529577.681PT8JZD611926.7833323575.100577.551PT9JZD611894.9353323544.293577.731PT10JZD611922.0593323566.614577.569表3-23.4精度分析对于界址点的测量结果我们采用同样方法，用全站仪对界址点进行检验测量，并将全站仪的测量结果近似的看作界址点的真值进行精度分析，详细数据见表3-2。

表3-3两种仪器测量界址点的比较表界址点号X（m）Y（m）X`（m）Y`（m）△

X（cm）△

Y（cm）点位误差（cm）全站仪测量RTK测量j1611894.0353323552.271611894.0223323552.26j2611904.0933323593.729611904.0683323593.7342.5-0.52.5j3611906.0943323597.382611906.0973323597.389-0.3-0.70.8j4611910.4893323574.969611910.4983323574.972-0.9-0.30.9j5611913.0843323578.455611913.0993323578.441-j6611919.0393323574.101611919.0373323574.07j7611916.3683323570.517611916.3543323570.5291.4-1.21.8j8611926.7983323575.114611926.7833323575.100j9611912.9223323549.340611912.9353323549.331-j10611922.0613323566.628611922.0593323566.6表3-3我们根据上述结果得出如下结论：(1)RTK-GPS测量结果与全站仪测量结果互差均在厘米级，其中互差最大为2.5cm,最小为0.8cm。(2)、若以全站仪测定的点位坐标为准，RTK测量的界址点误差均在±5cm以内，RTK-GPS测量界址点位相对于全站仪测定点位误差按公式m=±计算，结果为1.7cm。(3)、对于界址点的误差来源，我们可以根据界址点的测量环境进行分析，由于界址点多存在于居民地之中，这里道路紧密，地形复杂，所以界址点附近存在有RTK-GPS的干扰源（如高压线、变压器、无线电发射源、高大建筑物等）。3.5测量数据的处理利用外业RTK测得的界址点坐标，经过RTK的手薄经行数据处理，使数据的形式为南方CASS成图软件的数据结构，根据成图软件制作宗地图和地籍图和界址点成果表，完成地籍测量成果。4RTK-GPS在勘察定界中的应用建设用地中的土地勘测定界是实地确定土地使用界线范围，测定界桩位置，计算用地面积等方面的测绘技术工作，它为各级政府的土地管理部门审批土地、地籍管理提供基础资料。建设用地勘测定界的工作程序为：审查用地文件及有关图件——现场踏勘——图上红线设计——实地放样——面积量算——绘建设地界图——填绘建设用地管理图———资料的管理——归档。在反复实地踏勘、图上设计、权属调查后制定放样数据。利用GPS的RTK技术进行勘测定界放样，能避免解析法放样、关系距离放样等放样方法的复杂性，同时也简化了建设用地勘测定界的工作程序，特别是对公路、铁路、河道、输电线路等线性工程和特大工程的放样更为有效和实用。4.1实地放样界址点放样是勘察定界的重要方面，它要求通过一定方法采用一定仪器把人为设计好的点位在实地给标定出来，过去采用常规的放样方法很多，如经纬仪交会放样，全站仪的边角放样等等，用RTK进行点位放样同传统放样一样，都需要两个以上的控制点，但不同的是传统的方法是通过距离或方向来放样定点，而RTK是用2~3个控制点进行点校正，就可在无光学通视（电磁波通视）的条件下进行点位的放样，这是传统方法难以实现的一般要放样出一个设计点位时，往往需要来回移动目标，而且要2-3人操作，同时在放样过程中还要求点间通视情况良好，在生产应用上效率不是很高，有时放样中遇到困难的情况会借助于很多方法才能放样，如果采用RTK技术放样时，仅需把设计好的点位坐标输入到电子手簿中，背着GPS接收机，它会提醒你走到要放样点的位置，既迅速又方便，由于GPS是通过坐标来直接放样的，而且精度很高也很均匀，因而在外业放样中效率会大大提高，且只需一个人操作。具体步骤如下

（1）、测前准备：获取2~3个控制点的坐标（如果没有已知数据可用静态GPS先进行控制测量），解算或用相关软件求出放样点的坐标，检查仪器是否能正常使用。（2）、站的架设：将基准站架设在较空旷的地方（附近无高大建筑物或高压电线等）架设完后安装电台，连接好仪器后开启基准站主机，打开电台并设置频率。（3）、建立新工程：开启移动站主机，待卫星信号稳定并达到5颗以上卫星时，先连接蓝牙，连接成功后设置相关参数：工程名称、椭球系名称、投影参数设置、参数设置（未启用可以不填写），最后确定，工程新建完毕。（4）、输入放样点界址点：打开坐标库，在此我们可以输入编辑放样点，也可以事先编辑好放样点文件，点击打开放样点文件，软件会提示我们是对坐标库进行覆盖或是追加。（5）放样界址点：选择测量

点放样，进入放样屏幕，点击打开按钮目，