《GNSS测量技术与应用》 课件 项目5 GNSS-RTK测图与放样

项目五

GNSS-RTK测图与放样任务5.1RTK实时动态定位测量基本概念01定位原理02系统构成03目录CONTENTE任务5.1RTK实时动态定位测量04优点缺点01基本概念实时差分动态定位技术（RTK）GPS测量技术与数据传输技术相结合而构成的组合系统。RTK测量技术以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术。仪器设备

至少2台接收机、数据通讯链、RTK软件特点和用途在短时间内获得厘米级精度02RTK的定位原理在已知点上设立基准站，对所有可见GPS卫星进行不间断连续观测，将观测数据及基准站坐标信息一起发给流动站；流动站不仅接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，根据相对定位、实时差分的原理，通过手簿中安装的软件，计算出两测站坐标差，加上基准站的已知坐标得出流动站的坐标。此时，流动站的坐标为WGS-84坐标系中坐标，通过坐标转换可以得到流动站在地方坐标系中的坐标，并显示在手簿上。RTK实时动态测量系统是集计算机技术、数字通信技术、无线电技术、和GPS技术为一体的组合系统，具有定位精度高、可全天候作业等特点。03RTK动态定位系统的组成基准站流动站03RTK系统基准站的组成和作用基准站包括：●基准站接收机●卫星接收天线●无线电数据链电台及发射天线●直流电源基准站的作用：求出GPS实时相位差分改正值，然后将改正值通过数传电台及时传递给流动站以精化其GPS观测值，进而得到更为精确的实时位置信息。03RTK系统基准站的组成和作用GPS－RTK作业能否顺利进行，关键因素是无线电数据链的稳定性和作用距离是否满足要求。它与无线电数据链电台本身的性能、发射天线类型、参考站的选址、设备架设情况以及无线电电磁环境等有关。基准站位置选择注意事项：★基准站上空开阔，以保证对卫星的连续跟踪和卫星信号的质量；★基准站周围200m内无大功率无线电发射设施、高压输电线，减少电磁波对卫星信号的干扰；★基准站远离高层建筑、大片水域等，减少多路径影响；★基准站应该交通便利、易于保存。03RTK系统流动站的组成和作用流动站的电台接收基准站电台发射的信号，同时也接收基准站观测的相同卫星的信号，用配备手簿上安装的软件进行实时解算。流动站数据链电台的功率为2W，其电源和卫星接收机共用，不需另配电池。04电台作业模式的优缺点利用电台传输基准站数据至流动站的模式为电台作业模式（经典RTK模式）。相比传统测量技术，常规RTK技术存在以下优点：1.观测时间短，有效地提高了工作效率，缩短野外作业时间，大大减少了劳动强度。2.定位精度高。只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为8km),RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级，这是普通测量方法很难达到的精度。3.全天候作业。RTK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，有利于按时、高效地完成外业测量工作。4.RTK测量自动化、集成化程度高，数据处理能力强。RTK可进行多种内、外业测量工作。移动站利用自带软件，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。电台作业模式的局限性：1.数据通讯信号受到遮挡，有盲区！2.电台信号容易受干扰，所以要远离大功率干扰源；3.作业距离一般距离为0-28公里，特别是山区或城区传播距离就会受到影响；4.电台的架设对环境有非常高的要求；5.设备较多，携带不方便。04作业模式项目五

GNSS-RTK测图与放样任务5.2GNSS-RTK的作业模式电台模式01GPRS模式02CORS模式03目录CONTENTE任务5.2GNSS-RTK的作业模式01电台模式1）系统原理01电台模式视野开阔2）作业方式01电台模式1

用户需要架设本地的参考站。2

误差随距离增长，可靠性和可行性随距离加大而降低。3误差增长使流动站和参考站距离受到限制。4

数据通讯通常采用无线电技术，流动站距离受到基准站电台天线高低及障碍物影响限制较大。3）局限性技术优化1：利用网络（GPRS技术）代替电台传输数据！Internet互联网数据传输方式：GPRS/CDMA拨号上网→Internet→服务器→

Internet→GPRS/CDMA拨号上网安装有手机卡安装有手机卡Internet互联网02GPRS模式1）系统原理02GPRS模式1.仪器配置简单，携带方便，减轻了野外作业的劳动强度。2.作业距离不受限制，测量范围更加广泛。3.基准站位置的选择更加不受限制，无需架设在高点。1.通讯的稳定性较差，容易受一些外部电磁信号干扰。2.作业范围取决于移动通讯的网络覆盖度。3.采用GSM或GPRS/CDMA通讯还会产生费用。局限性优点3）优点和局限性03技术优化2：利用CORS代替网络模式中的基准站！Internet互联网服务器数据传输方式：GPRS/CDMA拨号上网→Internet→服务器→

Internet→GPRS/CDMA拨号上网安装有手机卡Internet互联网与联网的电脑相连，不需要手机卡，连续运行！1）系统原理CORS模式032）作业方式CORS模式03

（1）改进了初始化时间、扩大了有效工作的范围。

（2）采用连续基站，用户随时可以观测，使用方便，提高了工作效率。

（3）采用了多个参考站的联合数据，可以有效地消除系统误差和周跳，大大提高了可靠性。

（4）用户不需架设参考站，真正实现单机作业，提高了仪器使用效率。

（5）使用固定可靠的数据链通讯方式，减少了噪声干扰。

（6）提供远程INTERNET服务，实现了数据的共享。

（7）扩大了GPS在动态领域的应用范围，更有利于车辆、飞机和船舶的精密导航。3）优点和局限性CORS模式033）优点和局限性用户需要架设本地的参考站（费用高）。1误差随距离增长。2误差增长使流动站和参考站距离受到限制，距离越远初始化时间越长。3可靠性和可行性随距离降低（40km）。4CORS模式谢谢项目五

GNSS-RTK测图与放样任务5.3CORS连续运行参考站系统CORS系统原理01CORS系统组成02CORS系统分类03目录CONTENTE任务3.CORS连续运行参考站系统04CORS系统优势及必要性01CORS系统原理CORS全称：连续运行参考站网络（ContinuouslyOperatingReferenceStations）CORS技术就是利用地面布设的一个或多个基准站组成GPS连续运行参考站（CORS），综合利用各个基站的观测信息，通过建立精确的误差修正模型，通过实时发送差分改正数，修正用户的观测值精度，在更大范围内实现移动用户的高精度导航定位服务。CORSRTK技术集Internet技术、无线通讯技术、计算机网络管理技术和GPS定位技术于一体，是参考站网络式GPS多功能服务系统的核心支持技术和解决方案。01CORS系统原理CORS的特点通俗的讲，就是大的测绘部门架设几个或者几十个上百个永久的基准站，覆盖一个比较大的区域，那么下次出去做外业测量就不用再架设基准站。

02CORS系统组成CORS组成数据通讯子系统数据中心子系统基准站网子系统用户服务子系统02CORS系统组成02CORS系统组成提供CORS系统的原始数据GNSS接收机+天线----核心基建：天线礅标、机房接地与避雷：避雷针、电涌防通讯：路由器供电：交流电、UPS基准站设备03CORS系统分类网络CORS多基站CORS单基站CORSCORS只有一个连续运行站。类似于一加一或一加N的RTK，只不过基准站由一个连续运行的基准站代替。分布在一定区域内的多台连续观测站，每一个观测站都是一个基准站，他们都将数据发送到一个服务器。流动站作业时，只要发送它的位置信息到服务器，系统自动计算流动站与基站间的距离，将距离近的基站差分数据发送给流动站。利用一套软件，对分布在一定区域内的多台基准站的坐标和实时观测数据进行系统综合误差改正建模，尽可能消除区域内流动站观测数据的系统综合误差，获得高精度的实时定位结果。04CORS系统优势及必要性优势无需架设基准站，单站即可作业操作简便扩大作业半径基准站架设节约成本：人力成本提高效率：工作效率、作业效率04CORS系统优势及必要性必要性1CORS的建立可以大大提高测绘精度、速度与效率，降低测绘劳动强度和成本。23CORS将是城市信息化的重要组成部分，并由此建立起城市空间基础设施的三维、动态、地心坐标参考框架，从而从实时的空间位置信息面上实现城市真正的数字化。CORS的建立，可以对工程建设进行实时、有效、长期的变形监测，对灾害进行快速预报。谢谢项目五

GNSS-RTK测图与放样任务5.4RTK控制测量控制测量基本知识01平面控制测量02高程控制测量03目录CONTENTE任务5.4RTK控制测量04成果数据处理01控制测量基本知识（1）分类及适用范围一、二、三级控制五等高程控制平面控制测量RTK控制测量高程控制测量

适用于范围：布设外业数字测图和摄影测量与遥感的控制基础，可以作为图根测量、像片控制测量、碎部点数据采集的起算依据。01控制测量基本知识（2）技术设计与精度要求地心坐标参心坐标坐标系统转换参数高程成果技术设计组织实施

精度要求：经、纬度记录精确至0.00001”，平面坐标和高程记录精确至0.001m。天线高量取精确至0.001m02平面控制测量RTK控制点平面坐标测量时，流动站采集卫星观测数据，并通过数据链接收来自基准站的数据，在系统内组成差分观测值进行实时处理，通过坐标转换方法将观测得到的地心坐标转换为指定坐标系中的平面坐标。（1）平面控制测量原理02平面控制测量（2）平面控制点测量主要技术标准02平面控制测量（3）RTK平面控制点测量的技术要求1.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。2.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。3.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。4.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5.选择无线电台通信方法时，应按约定的工作频率进行数据链设置，以避免串频。5.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。4.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。3.进行后处理动态测量时，流动站应先在静止状态下观测10-15min，然后在不丢失初始化状态的前提下进行动态测量。2.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。1.网络RTK测量流动站应在CORS网的有效服务区域内进行，并实现数据与服务控制中心的数据通讯。基准站流动站02平面控制测量（4）测区坐标系统转换参数的获取方法方法二方法三方法一在获取测区坐标转换参数时，可以直接利用已知的参数。在没有已知转换参数时，可以自己求解。2000国家大地坐标系与参心坐标系(如1954年北京坐标系、1980西安坐标系或地方独立坐标系)转换参数的求解，应采用不少于3点的高等级起算点两套坐标系成果，所选起算点应分布均匀，且能控制整个测区。方法四转换时应根据测区范围及具体情况，对起算点进行可靠性检验，采用合理的数学模型，进行多种点组合方式分别计算和优选。03高程控制测量RTK控制点高程的测定，通过流动站测得的大地高减去流动站的高程异常获得，高程异常值为：WGS-84椭球面与本地参考椭球面的高差。（1）高程控制测量原理03（2）高程控制点测量技术指标及要求

要求：RTK高程控制点测量流动站观测时应采用三角架对中、整平，每次观测历元数应不小于20个，采样间隔2s～5s，各次测量的大地高较差应不大于4cm。

高程控制测量04成果数据处理用RTK技术施测的平面控制点成果应进行100%的内业检查和不少于总点数10%的外业检测，平面控制点外业检测可采用相应等级的卫星定位静态(快速静态)技术测定坐标，全站仪测量边长和角度等方法，高程控制点外业检测可采用相应等级的三角高程、几何水准测量等方法，检测点应均匀分布测区。检测结果应满足表的要求（1）RTK控制测量外业采集的数据应及时进行备份和内外业检查04成果数据处理（2）RTK任务完成后，应提交下列资料1234技术设计、技术总结和检查报告。接收机检定资料。按要求应提交的控制点点之记。技术设计书要求的各类成果资料。04成果数据处理（3）RTK成果验收内容工作包括0102030405成果验收技术设计和技术总结是否符合要求。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。转换参考点的分布及残差是否符合要求。实地检验控制点的精度及选点、埋石质量。实地检验地形测量各质量元素的质量。谢谢项目五

GNSSRTK数字测图任务5.5GNSSRTK数字测图GNSSRTK数字测图卫星定位技术——人类利用人造地球卫星确定测站点位置的技术。卫星大地测量——利用人造地球卫星为大地测量服务的一门技术，它的主要内容是在地面上观测人造地球卫星，通过测定卫星位置的方法，来解决大地测量任务。数字测图是以计算机及其软件为核心在外接输入输出设备的支持下，对地形数据进行采集、输入、成图、输出、管理的过程。GNSSRTK数字测图该测量模式是位于基准站的GNSS接收机通过数据链将其观测值及基准站坐标信息一起发给流动站的GNSS接收机，流动站不仅接收来自基准站的数据，还接收GNSS卫星数据，并与基准站观测数据组成相位差分观测值，进行实时处理，直接测定地物点三维坐标成果，由于GNSS-RTK技术具有全天候、高精度、实时获取点位三维坐标等特点。平板仪测图全站仪测图GNSS-RTK测图平板仪测量是早期我国各生产单位用于测绘大比例尺地形图的一种传统方法。利用全站仪进行地形数据采集，电子手薄记录观测数据，同时人工绘制地形草图，测量工作完成后，将测量数据直接由记录器传输到计算机，再由人工按草图编辑图形文件，经人机交互编辑修改，最终生成数字地形图。GNSSRTK数字测图测区资料收集图根控制网布设碎部点测量地形图绘制成果检查验收GNSS-RTK数字测图的流程GNSSRTK数字测图测区高等级控制点已有各比例尺地形图交通图与行政区划图等资料收集BACGNSSRTK数字测图图根控制网是为满足测图需要而建立的控制网，建立图根控制网的目的就是获得能直接用于地形测图的控制点坐标，其控制点称为图根控制点或图根点。图根控制网的精度要求相对来说较低，一般要求图根点相对于图根起始点的点位中误差不大于图上0.1mm。GNSSRTK数字测图碎部测量就是测定碎部点的平面位置和高程，碎部测量是根据比例尺要求，运用地图综合原理，利用图根控制点对地物、地貌等地形图要素的特征点，用测图仪器进行测定并对照实地用等高线、地物、地貌符号和高程注记、地理注记等绘制成地形图的测量工作。GNSSRTK数字测图地形图绘制就是利用将外业测量的地形数据传输至计算机，利用专业的制图软件进行编辑，绘制，出图的过程。GNSSRTK数字测图123作业人员自查互查作业单位自查的业主成果验收二级检查测绘成果GNSSRTK数字测图基准站应架设于测区中心位置，选择环境空旷、视野开阔、地势较高的地方，避免架设在高压输变电、无线电通讯设备等影响GNSS信号接收与基准站无线电信号发射的区域在测绘过程中及时进行调整与矫正，以保证测量结果的可靠性及数据的准确性。移动站要求卫星高角度应大于15度，确保移动站所能观测到的GNSS卫星数不少5颗，根据仪器的固定误差与比例误差，移动站与基准站之间距离不大于一定距离移动站需要处于固定解后方可开始测量，直至测量任务结束。GNSS-RTK数字测图质量仪器架设测图工程设置坐标转换参数的求取待测量地物的取舍GNSSRTK数字测图1954北京坐标系对应的克拉索夫斯基椭球，其长半轴a为6378.245km，α为1:298.3；1980西安坐标系对应的IAG-75

椭球，其长半轴a为6378.140km，扁率α为1:289.257；国家2000大地坐标系对应的CGCS2000椭球,长半轴a为6378.137km，扁率α为1:298.257。测图工程设置包括椭球参数设置与投影设置椭球参数设置投影设置包括投影方式及中央子午线设置1:100万比例尺地形图采用兰伯特投影（正轴等角割圆锥投影）大于等于1:50万比例尺地形图均采用高斯-克吕格投影（等角横轴切椭圆柱投影）高斯投影分为3度投影或6度带投影，三度带中央子午线计算方法为3*N，6度带中央子午线计算方法为6N-3，其中N为带号。GNSSRTK数字测图GNSS接收机直接获取的点位坐标为WGS-84坐标系，转换参数的求取是利用GNSS-RTK进行数字测图的重要环节01020304公共点录入与测量公共点坐标匹配转换参数求取点位精度验证转换参数GNSSRTK数字测图数字测图是对地球表面的地物、地貌在水平面上的投影位置和高程进行测定，并按一定比例缩小，用符号和注记绘制成地形图的工作。地物类型地物类型举例水系江河、运河、沟渠、湖泊、池塘、井、泉、堤坝、闸等及其附属建筑物居民地城市、集镇、村庄、窑洞、蒙古包以及居民地的附属建筑物道路网铁路、公路、乡村路、大车路、小路、桥梁、涵洞以及其它道路附属建筑物独立地物三角点等各种测量控制点、亭、塔、碑、牌坊、气象站、独立石等管线与垣墙输电线路、通信线路、地面与地下管道、城墙、围墙、栅栏、篱笆等境界与界碑国界、省界、县界及其界碑等土质与植被森林、果园、菜园、耕地、草地、沙地、石块地、沼泽等。GNSSRTK数字测图GNSS测量技术与应用谢谢！第五章

GNSS-RTK测图与放样任务5.6GNSS-RTK施工放样施工放样是根据建筑物的设计尺寸，找出建筑物各部分特征点与控制点之间位置的几何关系，算得距离、角度、高程、坐标等放样数据，然后利用控制点，在实地上定出建筑物的特征点，据以施工，施工放样是保证工程顺利安全实施的重要前提。GNSS-RTK施工放样GNSS-RTK施工放样施工放样放样内容放样过程直接放样是根据放样依据和放样结果的几何位置关系，直接放样出实地位置。归化放样是在直接放样后，再精确测定其位置，与设计位置比较求出偏差，然后调整到设计位置。高程放样平面位置放样放样结果角度放样距离放样高程放样直接放样归化放样GNSSRTK施工放样放样前准备工作熟悉总体和细部结构设计图确定工程主要设计轴线，各部件之间的几何关系检查设计数据，计算放样数据，确定放样方案GNSSRTK施工放样控制点是从合法、有效途径获取，若控制点达不到放样所需精度和密度时，可重新布设控制网或对原有控制网加密。整体或局部设计图纸必须为业主确认签署的正式图纸或文件。图纸及控制点要求

放样方法及精度估算

放样程序

人员及设备配置54放样方案控制点