1、-本科毕业论文（20 届）RTK 在房产平面控制测量中的应用及误差分析所在学院专业班级 测绘工程学生姓名指导教师完成日期-RTK 技术在房产平面控制测量中的应用及误差分析【摘要】本文从RTK技术与房产控制测量方面 着手，介绍了RTK技术的相关概念性质及其特点、房产控制测量的相关任务内容，实时动态测量技术在房产平面控制测量中的应用原理和工作步骤以及RTK测量误差分析和相关建议。【关键词】RTK技术；房产平面控制测量； RTK测量误差分析-目录1.引言 .12.RTK 技术 .12.1 RTK 技术的概念 .12.2 实时差分测量 .12.3 RTK 测量系统设备 .12.4 RTK 技术特点 .
2、23.房产平面控制测量 .23.1 目的和作用 .23.2 房产平面控制网的布设原则和要求 .33.3 房产平面控制测量精度要求. 34.RTK 在房产平面控制测量中的应用原理 .35.RTK 在房产平面控制测量中的工作流程 .35.1 基准站的选取 .35.2 求取坐标转换参数 .45.3 检验 RTK 仪器 .45.4 RTK 控制测量工作步骤 .45.5 数据处理和精度检核 .45.6 工程案例 .46.RTK 测量误差分析及建议 .66.1 星历误差 .66.2 卫星钟误差 .66.3 相对论效应 .66.4 电离层折射误差 .66.5 对流层折射误差 .76.6、多路径效应 .76.
3、7 天线相位中心位置偏差 .76.8 观测误差 .77.结语 .78.致谢 .8参考文献 .9-11.引言随着社会的不断进步变化和科学技术的发展，测绘工作也有了翻天覆地的变化，测量方式由传统手动、半智能的测量工作过渡到了如今的全智能自动化。使得测量工作变得更加简便、轻松，避免了大量的人力物力资源的浪费。而实时动态（real time kinematic, RTK）测量系统是全球定位系统GPS（global positioning system）测量技术发展过程中一个具有历史性意义的突破，它以其高精度、高效率、全天候作业等优点而受到广大测绘工作者的喜爱。尤其是在现代化城市建设中随着高楼大厦的不断
4、出现，房地产权属范围的不断变换和转移处理过程中，以往常规的测量技术往往会受到时间、空间上的限制，已不能满足测绘工作者的测量需要，RTK技术则弥补了这一缺陷，使其在房产控制测量中显得越来越重要。2.RTK 技术2.1RTK 技术的概念实时动态（RTK）测量系统是 GPS 测量和数据传输两项技术相结合而形成的体系，是把载波相位观测量作为依据的实时差分 GPS 测量技术。2.2 实时差分测量RTK测量技术在测量工作时按照仪器架设位置可分为基准站和用户站，用于基准站上的 GPS 接收机一般都放在已知点上且是不能移动的，而用户站可用于野外数据采集。基准站和用户站都有 GPS 接收机，在测量作业过程中，G
5、PS 信号从卫星分别传送到用户站和基准站。在实际测量工作中信号传播过程中往往会受到大气影响而产生误差，信号在真空的中的传播速度是固定的，然而它在空气中传播速度会受到温度、密度等因素的影响，而这些误差无法精确测定，而且空气中其温度和大气压强都是实时变化的，所以实际上基准站和用户站的实际准确位置都无法测定。但是由于卫星离地球的距离相对于基准站和用户站之间的距离是非常远的，因此可以当成信号从卫星传到基准站跟从卫星传到用户站的路径一样，其误差也一样，所以把这两个误差当作误差常数就可以抵消，便可得到用户站到基准站的一个距离向量，即三维坐标差。而基准站坐标已知，那么用户站的坐标就是基准站坐标加上这个坐标差
6、。这种方法就是差分。2.3 RTK 测量系统设备RTK GPS 测量系统按照软硬件可划分为 GPS 接收机、数据传输设备和 RTK 测量的软件系统。其设备功能如表 2-1 所示：表 2-1 RTK 测量系统设备组成表RTK 测量系统设备 功能介绍GPS 接收机RTK 测量系统该有两台及两台以上的 GPS 接收机仪器，一台安放在基准站，且已知点观察条件良好。把一个或者多个设备分别安装在不同的流动站上，定位仪接收器一般是单频道或者是双频道，在系统中同时有好多个用户接受器时，这时一般采用双频接收器，时间间隔要与接收器的时间间隔要保持一致。数据传输设备数据传输系统是连接基准站及流动站的设备，该设备是进
7、行实时动态测量的核心设备之一，它由两部分组成:调制解调器和无线电台。其中前者的作用在于实现信号的模式转换，在发送方该装置-2将数据信息进行调制和编码，而无线电台将处理过的信号发送出去，在接收方该装置再将无线电台收到的信号进行译码和解调，然后传送给用户设备。RTK 测量的软件系统软件系统的功能和性能，直接决定测量工作的可行性、结果的可靠性及其精确程度。其应具备的基本功能：可以迅速求解出整周模糊度；快速准确定位用户站在地心坐标系中的具体位置；通过既知的相关参数实现坐标系统的转换，解算出不同坐标系间的转换参数；对各种结果的准确度进行评价分析；能够选择不同的作业模式并实现其相互之间的转换。2.4 RT
8、K 技术的特点1）定位精度高RTK 工作时，只要在 RTK有效的工作范围内，便无需搬站，减少很多人为粗差出现的可能，并且坐标采集时的精度更是能达到厘米级，数据安全可靠。2）观测站之间无需通视不仅要保持良好的通视环境，又要有良好的测量控制网结构，是传统测量技术在实践方面的局限性，而 RTK测量则不用满足观测站之间相互通视的条件，可以减少人力、物力资源的浪费，并且能够节约时间提高工作效率。3）观测距离远在普通地形地势下，RTK 测量能够完成以 5-10km 为半径的测区，相对传统控制测量而言，可以大幅度减少控制点的数量，在正常环境下一般几秒钟就可得到一点坐标，缩短了工作时间，大大提高了劳动效率。4
9、）作业效率高在以往传统测量方法工作时，不仅所携带的仪器设备繁多，而且由于需不断的搬站，对人力物力等均存在很大的损耗，更是由于人为辅助工作太多，大大增加粗差存在的概率，降低工作效率。而RTK每次设站，所覆盖的范围极大，并且所需的仪器设备也减少很多，观测时间也只需要几分钟，在工作过程中更是很少出现粗差，大大提高作业的效率。5）全天候作业GPS 卫星数量多数均匀分布，可以保证任何时间及地点所观察到的数量最少是四，可以进行持续导航的全方位定位，且多数状况天气变化都不影响。6）操作简便RTK 的操作更为简便，对测量人员的门槛要求也大大降低，并且更是拥有强大的数据输出输入功能，数据处理更为简便。仪器重量轻
10、体积小，易于携带搬运的特点，这也能够为观测者减轻野外测量工作的劳动强度。3.房产平面控制测量3.1 目的与作用房产平面控制测量是建立房产平面控制网并测定其控制点坐标的测量工作。其目的是建立高精度的、具备一定密度的、能够长期保存稳定使用的房产平面控制网。其作用是为房产要素测量提供起算数据，为房产测量工作提供一个高精度的控制框架和定位基准，并且尽量减小误差的积累。随着房地产权的不断变化和城市的发展，房产测量的数据需实时更新，才能更好的满足人们的需要，在这变更和修测的过程中，都必须要有一定的密度和精度、能够长期使用保存的、稳定的控制点作为起算数据。3.2 房产平面控制网的布设原则和要求-31)布设原
11、则房地产平面控制网布设应遵循：从整体到局部、从高级到低级分级布网，也可越级布网。2)基本要求控制网该优先选择国家统一的平面坐标系，可减少重复的测量工作；房产平面控制点间具有较高的相对精度；控制点有一定的分布密度；控制点要埋设长期固定的标志；控制点的坐标能够保持稳定；控制点应该选在远离无线电发射源的空旷位置；控制点周围不应有能够太大干扰接收卫星信号的东西，比如大型水库、高楼大厦等。3.3 房产平面控制测量精度要求房产平面控制测量基本精度要求，平面控制网处于末尾级别时，控制点间的点位中误差在0.025m 之间，最大不得超过 0.05m。房产地物点和要素点，控制点间的点位中误差在 0.05m 之间。
12、4.RTK 在房产平面控制测量中的应用原理GPS-RTK 测量方式是当下最便捷以及普及程度相当高的一种测量技术，它是一种用观察载波相位为观测基础的测量技术，RTK 技术以 GPS 的相对定位概念为基础进行延伸，其基本工作原理：在测量范围内，选择一已知点作为固定站，连续观测卫星，同时详细的记录所得数据与信息，运用无线电设备，将所得数据实时传送回用户站，使用 GPS 接收相关信号，另外由无线接收设备将对基准站数据进行接收，然后按照相对定位的理论，及时计算出流动站的立体坐标和精确程度（也就是基准站与用户流动站坐标差、 ，还有基准坐标获得各点的 WGS84 坐标，经过坐标转换参数计算出流动站各点的 、
13、）。其工作原理如图 3-1 所示：观测数据 观测数据图 3-1 RTK 工作原理图GPS 信号基准站接收机 用户站接收机解算两站间的基线向量解算 WGS-84 坐标用户站的三维坐标无线传播设备-45.RTK 的技术在房产平面控制测量中的工作流程5.1 基准站的选取基站的选择是至关重要的，因为它的好坏会直接影响到流动站勘测的工作速度和质量。基准站应该选在地势开阔且地面牢固、附近没有很强的信号干扰的地方。另外还应该注意的是，基准站和流动站之间的距离要在 1-10km 范围之内，以免影响到基准站的信号传输质量。5.2 求解坐标转换参数在实际运用 RTK技术进行控制测量过程中，因为 RTK 一般采用的
14、是 WGS-84 坐标系，所以需要建立 WGS-84 坐标与当地坐标的相对应关系，即求解坐标转换参数。 5.3 检验 RTK 仪器RTK的精度直接影响到数据传输的质量和此次测量工作的质量，因此在每次测量之前进行检核是很有必要的。检核的时候，基站与流动站设置的问题能够被及时的发现，也能检验 RTK的精度是否符合要求。一般采用下列两种方法：一是定点检测法。用 RTK勘测定点坐标的控制点，把得到的结果和已知的坐标相比较，就能知道它的精度能否符合要求。二是重测比较法。将仪器初始化，并对测过的控制点重新测量，对比两次的测量结果，即可达到检验的目的。5.4 RTK 控制测量工作步骤先架设好三脚架，安装好接
15、收机，对中整平后，再打开手簿，新建一个文件夹，然后打开新建的文件夹，输入各项参数后，最后进入测量。5.5 数据处理和精度检核外业结束后，通过数据线将手薄与计算机相连，经匹配的传输软件将外业测量成果以文本的格式传到计算机上，再通过平差处理，打印出控制点的测量成果，得到满足规范的 RTK测量准确度。5.6 工程案例1）工程概况该项目的控制点位于厦门市海沧区，在天竺山西路的厦门市委党校，是厦门市测绘与基础地理信息中心建议的 2006年布置的 I级导线点，它的精度符合标准，可以作该项目的起算控制点。2）RTK 测量在该测区内布设 14个网点，在测区附近有三个是已知点，在其中一个地势开阔的已知点 H00
16、1设置基准站，将手薄与基准相连接，在已知点上进行点校正，根据 WGS-84 坐标与当地坐标的相对应关系计算求得坐标转换参数，最后分别测量其他未知点的三维坐标，控制网布设如图 5-1所示：-5图 5-1 控制网3）内业处理将数据导入电脑中，采用南方测绘公司提供的平差易软件进行平差计算，在软件中设置好各项参数，然后进行平差处理。成果如下表所示：表 5-1 平面点位误差表点名 长轴 短轴 点位中误差S1 0.007 0.003 0.007S2 0.014 0.004 0.015S3 0.015 0.004 0.015S4 0.018 0.005 0.018S5 0.019 0.005 0.020S6
17、 0.022 0.005 0.022S7 0.025 0.005 0.025S8 0.025 0.006 0.025S9 0.023 0.007 0.024S10 0.019 0.008 0.021S11 0.017 0.006 0.018S12 0.015 0.005 0.016S13 0.010 0.004 0.011S14 0.006 0.003 0.006表 5-2 平面点间误差表-6点名 点名 MT MD D/MD T-方位 D-距离H001 S1 0.0066 0.0028 112000 321.4003 314.442H002 S14 0.0056 0.0028 116000 3
18、24.0241 325.383S1 S2 0.0089 0.0028 110000 327.5024 310.215S2 S3 0.0041 0.0029 43000 240.3519 122.968S3 S4 0.0042 0.0028 41000 330.3154 115.788S4 S5 0.0051 0.0026 51000 240.2941 134.328S4 S6 0.0054 0.0027 52000 327.0622 140.586S5 S9 0.0067 0.0026 67000 252.3742 175.318S6 S7 0.0061 0.0026 59000 263.16
19、15 155.386S7 S8 0.0046 0.0027 44000 213.3022 117.291S8 S9 0.0047 0.0027 45000 174.4158 121.059S9 S10 0.0059 0.0028 55000 148.5904 154.581S10 S11 0.0070 0.0029 66000 60.1650 189.621S11 S12 0.0070 0.0029 77000 62.1144 219.998S12 S13 0.0078 0.0028 108000 145.2628 304.236S13 S14 0.0064 0.0028 112000 141
20、.5440 314.296表 5-3 控制点成果表点名 X Y 备注H001 19423.217 42755.697 固定点H002 19157.246 42943.680 固定点H003 18985.082 43029.731 固定点S1 19669.873 42560.673 待测点S2 19932.491 42395.550 待测点S3 19872.104 42288.430 待测点S4 19972.912 42231.469 待测点S5 19906.755 42114.562 待测点S6 20090.959 42155.119 待测点S7 20072.752 42000.804 待测点
21、S8 19974.952 41936.056 待测点S9 19854.411 41947.240 待测点S10 19721.931 42026.891 待测点S11 19815.936 42191.570 待测点S12 19918.556 42386.168 待测点S13 19668.004 42558.747 待测点S14 19420.636 42752.630 待测点6.RTK 测量误差分析及建议6.1 星历误差卫星星历误差是指采用计算卫星天体运动的方法来提供卫星空间位置与实际位置之间的偏差，计算卫星天体运动的数据来源有两种，即广播星历和实测星历。-7削弱星历误差的方法在 GPS 的定位过
22、程中，由于卫星星历的误差对其相邻的两个检测站的影响非常大，因此，完全能够用这两个测站点的星历上的误差的相关性，对观测到的测量值做差，用这种方式降低星历误差的影响，以此来获取极度准确的坐标。建立卫星跟踪网独立测轨，因为在某些对于用户而言非常重要的时间段，美国极有可能降低与卫星相关的某些参数的精准度，来阻碍用户的活动，而且还会为某些特定用户提供一些与卫星星历相关的准确数据。基于上述原因，用户可以采取有利措施实现独立测轨以削弱星历误差。采用轨道改进法，这种办法的基本思想：经过平差模式将计算卫星天体运动方法中的卫星轨道参数作为未知参数放进平差模式中，经过平差就会求出观测站的位置和轨道偏差的改正数。6.
23、2 卫星钟误差由于卫星位置随着时间而改变，GPS 测量是以精确测时作为保障。当测量出卫星传输信号到观测站的时间，便得到了两者间的距离。由此判断，GPS 的测量精度与时钟误差有着重要联系。减弱卫星钟误差的方法，把每时每刻所看到的接收机钟差的数值看成一个单独的未知数，在处理数据时和未知参数时放到一起去求解。6.3 相对论效应相对论效应是依据卫星种和接收机在不同的运动过程中而出现相对钟误差的现象。要避免相对论效应产生的影响的方法：在生产卫星钟时预先把频率降低 4.449*10-10f，因为卫星钟的标准频率为 10.23MHz，所以厂家在生产时应把频率降为 10.23MHz*（1-4.449*10 -
24、10）=10.2299999945MHz。就可以使得卫星钟受到相对论效应影响后，卫星钟频率变为标准频率10.23MHz。6.4 电离层折射误差电离层折射误差的产生与电离层有关，因为 GPS 信号在卫星和接收机直接传送时，需要经过电离层，信号在电离层传播时，速度会发生改变，信号经过电离层的时间也会发生改变，该时间与光在真空中的速度相乘得到的距离，不再是卫星到接收机的真实几何距离。由此而来的偏差就是电离层折射误差。利用同步观测值求差，假设用两台接收器，从极限的两断进行分别观测。并且去这两组数据之间差，就可以降低电离折射的影响，如果两个观测站之间的距离比较近时，这样，卫星到两个观测站之间点刺波传播过
25、程的大气层状态基本一致，所以，同步检测的之间的差会降低。此外还可利用双频观测量、电离层改正模型来削弱电离层折射误差的效果。6.5 对流层折射误差对流层直接接触地面并从其表面摄取辐射热能，温度与高度呈负相关，当 GPS信号穿过该层时，传输路径不直，引起测量距离有偏差，这便是对流层折射误差。减少对流层折射偏差的办法：在观测站直接检测它的气象参数值，并且使用对流层模型进行修正；导入描述对流层影响的另外增加的待估参数值，在数据处理过程中一同取得；使用同步观测数求解偏差。6.6 多路径效应多路径效应指接收天线能够接受到其附近事物与地面反射的或常见的卫星信号。信号叠加使得天线相位中心点出现了移动，进而使观测量出现误差。削弱多路径效应误差的措施：选择适当的地理位置。测站必须远离对信号接受和发射产生干扰的地点。对接收机的要求，信号接收装置应对某些干扰信号具备一定强度的抑制作用。6.7 天线相位中心位置偏差在观测中，如果输入信号的强弱有变化，天线中心的位置也会有着相应的变化，若信号输入的方向有所变化，相位中心也会随之变化，这样就导致了在实际操作时的中心位置与概念上的中心位置有了差异，这种差异就称作相位中心位置的偏差。在具体观察过程中运用同种规格的天线，在多个以上的观测站上进行观察同组卫星，就能够利用观测求差方法来减弱相位中心偏差的结果。
