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GPSRTK技术在工程测量中的应用

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GPS RTKGPS RTK技术技术 在工程测量中的应用在工程测量中的应用 GPS测量定位发展情况 1定位模式 绝对定位 相对定位 差分定位 5天线的运动状态 静态定位 动态定位 相对于地 固坐标系 3获得定位 结果的时效 事后定位 实时定位 2观测值类型 伪距测量 载波相位测量 非差定位 4数据处理方式 差分GPS分类② v单基准站GPS差分 v局部区域差分 v广域差分 位置差分 伪距差分 载波相位差分 GPS RTK定位系统组成 1.GPS接收机:双(多)频接收机是理想选择。 2.无线电数据链 1)基准站发射电台:一般为外置的独立电台。 2)流动站接收电台:可以内置在GPS接收机内部,也 有外置的独立电台。 3)中继站电台(非必要):既能接收基准站发送的信号 又能将接收的信号发送出去,一般是外置的独立电台。 基于移动通讯技术的数据传输链路(网络RTK)。 3.电子手簿(控制器):设置测量形式和相关参数、实 时阅读、存储测量坐标等。 Trimble 5000 GPS RTK设备 5700面板示意图5700电池及存储卡 Trimble 5000 GPS RTK设备 5700接口示意图Zephyr Geodetic GPS天线 Trimble 5000 GPS RTK设备 5800接口示意图 5800接收机 和天线一体机 Trimble 5000 GPS RTK设备 TSCe控制器接口 TSCe控制器 Trimble 5000 GPS RTK设备 TrimMark3电台接口TrimMark3电台外观电台鞭状天线 Trimble 5000 GPS RTK设备 电台传输速率选择 电台频道选择 Trimble 5700基准站构成 1.基准站GPS接收机 2.Zephyer GPS天线 3.接收机到GPS天线电 缆 4.Trimmark3电台 5.接收机到电台数据线 6.电台鞭状天线 7.电台到鞭状天线电 缆 8.电台电源线 9.汽车电瓶(12v直流,自 备) 10. TSCe或ACU手簿 11. 接收机到手簿电缆 12. 三脚架(两个,一个 用于架设GPS天线,另一个用 于架设电台鞭状天线) 13. 基座及连接器(与三 脚架配套) 14. 电台天线支撑杆(含 配套与三脚架连接簿钢圆盘) Trimble 5700基准站构成 Trimble 5700流动站构成 1.流动站GPS接收机 (含电池) 2.Zephyer GPS天线 3.接收机到GPS天线电 缆 4.电台鞭状天线 5.接收机到鞭状天线电 缆 6.TSCe或ACU手簿 7.接收机到手簿电缆 8.手簿托架 9.流动站对中杆 10. 流动站背包 GPS RTK作业流程和实施 u收集测区的控制点资料; u求解转换参数; u参考站的选定和建立; u流动站的设置; u开始测图或放样。 坐标系统 坐标系统转换 GPS直接定位结果是WGS84椭球下的空间直角坐标 或大地坐标 。 而实际使用的坐标是基于其他椭球(如克氏椭球、75 国际椭球等)的空间直角坐标,或空间大地坐标,或平面 直角坐标+水准高程,即存在着卫星定位成果与传统地面 测量成果之间的转换问题。 坐标系统转换步骤 WGS84椭球下的空间直角或大地坐标 其他椭球下的空间直角或大地坐标 椭球转换(如七参数转换) 高斯坐标正算 平面直角坐标 水准正常高 高程异常 求解转换参数 GPS静态测量中,坐标转换是在事后处理时进行的。而 GPS RTK是用于实时测量的,要求立即给出当地的坐标,这 使得坐标转换工作更显得重要。 求解转换参数 (1).已知点最好选在测区四周及中心,均匀分布,能有 效的控制测区。如果选在测区的一端,应计算出满足给定的 精度和控制的范围。切记不可从一端无限制地向另一端外推 。 (2).为了提高精度,最好选3个以上的点利用最小二乘法 求解转换参数。为了校验转换参数的精度和正确性,还可以 选用几个点不参与计算,而带入公式起校验作用,经过校验 满足要求的转换参数认为是可靠的。 (3).在不考虑七参数中尺度比和旋转参数时,可以现场 求定三个平移参数。 求解转换参数 方法一:使用一些工具软件。 求解转换参数 方法二:使用TGO中点校正功能在室内计算。 求解转换参数 方法三:野外工作时,利用控制器软件Trimble Survey Controller中的点校正功能 。 参考站的选定 参考站的安置是顺利实施动态GPS的关键之一,参考站 的安置要满足下列条件: ①参考站应有正确的已知坐标。 ②参考站应选在地势较高(还要考虑交通方便)、天空 较为开阔、周围无高度角超过10°的障碍物、有利于卫星信 号的接收和数据链发射的位置。 ③为防止数据链丢失以及多路经效应的影响,周围无 GPS信号反射物(大面积水域,大型建筑物等),无高压线 、电视台、无线电发射站、微波站等干扰源。 ④参考站应选在土质坚实、不易破坏的位置。 参考站的设置 基准站的设置包括:建立项目和坐标系统管理、基准站 电台频率的选择、RTK工作方式的选择、基准站坐标的输入 、基准站工作启动等。 1.建立项目和坐标系统管理 1)建立工作项目的名称、数据单位的选择等。 2)坐标系统管理 参考椭球的选择或椭球参数的输入。 投影方式和投影带的选择或建立。 大地水准面资料的选择。 平面转换参数的输入。 高程转换参数的输入等。 参考站的设置 2.基准站电台频率的选择 根据对本地区无线电频率的了解,选择一种理想的频率 ,流动站和基准站必须使用同一个频率。基准站电台频率可 以在计算机上设置和选择,当基准站电台带有显示面板时, 可以通过面板设置。 3.RTK工作方式的选择 用电子手簿选择GPS工作方式为RTK作业方式。 参考站的设置 4.基准站坐标的输入 设置本站为基准站,一般将基准站置于坐标已知的控制 点上,所以可以输入已知点的点名、平面坐标和海拔高(如 需要时也可以输入其他坐标系统坐标)及GPS天线高度。 5.基准站RTK工作启动 以上设置完成后,可以启动GPS RTK基准站,开始测量 并通过电台发送数据。 流动站的设置 流动站GPS的设置包括:建立项目和坐标系统管理、流 动站电台频率的选择、有关坐标的输入、RTK工作方式的选 择、流动站RTK工作启动等。 1.建立项目和坐标系统管理 1).建立工作项目的名称、数据单位的选择等。 2).坐标系统管理。 2.流动站电台频率的选择 根据对本地区无线电频率的了解,选择一种理想的频率 ,流动站和基准站必须使用同一个频率。流动站电台频率可 以在计算机上设置和选择,也可以通过电子手簿设置。 流动站的设置 3.有关坐标的输入 在电子手簿中输入测区中其他控制点的坐标,以供求解 坐标转换参数或作为测量过程中的检查点使用。 4.RTK工作方式的选择 用电子手簿选择GPS工作方式为RTK作业方式。 GPS RTK测量成果的精度评定 精度评定与静态测量基线处理的精度评定相似,一般使 用以下指标: 1.载波相位的整周模糊度是否固定 GPS测量规范规定流动站距离基准站的距离不能超过 15km,载波相位的整周模糊度能够得到固定解,这样定位精 度才能达到厘米级。 2.均方根RMS RMS在这里表示RTK定位点的观测值精度,它是包括大 约70%的定位数据误差圆的半径。只有点位观测值精度达到 要求时,载波相位的整周模糊度才能够得到固定解,坐标精 度才能满足精度要求。 GPS RTK测量成果的质量控制 GPS RTK常用的质量控制方法有外部检核和内部检核, 其中内部检核包括快速静态比较法、重测比较法、电台变频 法等。外部检核主要是使用全站仪、经纬仪、水准仪、钢卷 尺等传统测量仪器测量边长、角度、高查等几何量进行比较 ,这种方法也是最有效的方法,但存在工作量大的缺点。内 部检核效率高,但一些系统性错误(如参数设置)不容易检 查出来。实际操作时宜根据现场情况结合使用,并将其作为 测量成果资料的一部分。 GPS RTK测量成果的质量控制 快速静态比较法:在进行RTK观测的同时,对某些RTK 点再作一次快速静态观测,事后对这些点的RTK成果和静态 测量成果进行比较分析。由于在正常的RTK观测过程中,基 准站和流动站一般不记录原是观测数据,因此需要约定同时 记录5~10分钟的原是观测数据。这种方法不能进行实时检 查,一旦发现不合格,就只有返工重测了。 重测比较法:每次重新初始化成功后,先重测附近已经 观测过的RTK点1~3个,并现场比较其成果,从而判断初始 化是否正确可靠。如果附近有其他已知点,可以在这些已知 点上重测比较,这是最可靠的方法,尤其是在施工放样中广 泛采用。 GPS RTK测量成果的质量控制 电台变频法:在测区内布设两个或以上的基准站,各自 采用不同的频率发射查分改正信号。流动站上采用一个电台 频率观测后,切换到另一个电台频率上重新观测,并比较两 次测量的成果。优点是可以完全实时地对RTK测点进行质量 控制,但投入成本也较大。
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