全球定位系統(tǒng)（gps）畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在大規(guī)模進行高等級公路建設(shè)的同時，人們清楚地意識到勘測質(zhì)量的好壞直接影響著整個工程的質(zhì)量。但遺憾的是，公路勘測設(shè)計仍然沒有擺脫傳統(tǒng)的勘測設(shè)計模式和方法，嚴重地制約了高等級公路建設(shè)地發(fā)展。如何有效地加快勘測速度，優(yōu)化設(shè)計方案是設(shè)計人員面臨的重要任務(wù)。</p><p>　　隨著計算機技術(shù)、遙感技術(shù)、測量技術(shù)

2、及其相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展，GPS已不單單是個概念，它不斷影響著傳統(tǒng)的測量方式。GPS線路控制開始提出并逐漸成現(xiàn)實。</p><p>　　GPS作為新一代的衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)，不僅具有全球性、全天候、連續(xù)性、實時性的精密三維導(dǎo)航與定位能力，而且具有良好的抗干擾性和保密性。相對于經(jīng)典測量學(xué)說，GPS定位技術(shù)具有觀測點之間無需通視、定位精度高、觀測時間短、提供三維坐標、操作簡便以及全天候作業(yè)等主要特點。給公路測設(shè)事業(yè)注入了

3、新的活力。</p><p>　　[關(guān)鍵詞]：GPS ； 測量 ； 精度； 線路控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In the large-scale proceeding high grade road that people clearly be aware that surveying q

4、uantity directly affect the quantity of whole engineering. But it is regret that the highway survey design still did not get away from the traditional surveying design mode and method, which seriously limit the developme

5、nt of high grade road. How to increase surveying speed and the design project is an important mission that design people must to face.</p><p>　　Along with the high-speed development of computer, remote sensi

6、ng, survey technique and correlative techniques, GPS already is not only a concept, it continuously affecting traditional survey method. The circuit with GPS controlled bringing up and come true.</p><p>　　GP

7、S is a new satellite navigates position system, it not only have global, all-weather, consecution, timely three dimension navigate with the fixed position ability, but also have the interference of good anti- with keep

8、secret. Opposite to classic survey theory, GPS have no to need to see each other and have many advantages such as high position accuracy, short prognosticate time, offering three dimension, easy operation and all-weather

9、 working. Three advantages gave road surveying new vitali</p><p>　　Keywords: GPS ； Survey； Accuracy ；Line control</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前言 4</b

10、></p><p>　　2 GPS系統(tǒng)的概述4</p><p><b>　　2. 1 簡介4</b></p><p>　　2. 2 GPS系統(tǒng)的構(gòu)成6</p><p>　　2. 3 GPS接收機如何分類8</p><p>　　2. 4 GPS的應(yīng)用特點及我國GPS發(fā)展現(xiàn)狀9&

11、lt;/p><p>　　3 線路控制測量11</p><p>　　3. 1 簡介11</p><p>　　3. 2 線路控制的任務(wù)和內(nèi)容12</p><p>　　3.3 線路工程GPS控制網(wǎng)的建立13</p><p>　　3.4 GPS控制網(wǎng)的布設(shè)14</p><p>　　3.5 GP

12、S控制網(wǎng)的觀測工作15</p><p>　　4 RTK在線路控制中的作用18</p><p>　　4.1 RTK技術(shù)簡介18</p><p>　　4.2 RTK的原理19</p><p>　　4.3 RTK 組成20</p><p>　　4.4　RTK正常工作的基本條件：21</p>&l

13、t;p>　　4.5 RTK數(shù)據(jù)鏈的傳輸特性及RTK適用范圍21</p><p>　　4.6 RTK技術(shù)的測量速度22</p><p>　　4.7 GPS-RTK技術(shù)優(yōu)點:23</p><p>　　5 GPS控制網(wǎng)工程實例24</p><p>　　6 結(jié)論及分析26</p><p><b>

14、;　　參考文獻28</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System－GPS)作為新一代的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，以其全球性、全天候、高精度、高效益的顯著特點，已經(jīng)引起了廣大

15、測量工作者的極大關(guān)注和興趣。近十多年來，GPS定位技術(shù)在它的基礎(chǔ)研究、科學(xué)實驗、硬件與軟件開發(fā)、推廣應(yīng)用等方面獲得了迅速發(fā)展，取得了令人矚目的成就。它標志著測量工程技術(shù)的重大突破和深刻改革，對測量科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，具有劃時代的意義。</p><p>　　目前，實時動態(tài)(Real-Time Kinematic－RTK)定位技術(shù)是當(dāng)前GPS應(yīng)用的一個新技術(shù)，它是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)。它能夠?qū)崟r地提供測

16、站點在指定坐標系中的三維定位成果，并達到厘米級高精度。有關(guān)文獻對這種定位技術(shù)早已論及，最近由于該技術(shù)在線路控制中提供高精度的三緯坐標，從而使得它在線路工程中得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　本文第一章主要涉及到GPS的基本概念，分類以及近年來出現(xiàn)的新的技術(shù)。第二章主要是線路控制的簡介和基本過程。第三章是GPS和線路控制的結(jié)合。第四章涉及到的是GPS在具體的線路中的應(yīng)用。第五章是關(guān)于對GPS在線路控制中的分析和

17、結(jié)論。</p><p>　　2 GPS系統(tǒng)的概述</p><p><b>　　2. 1 簡介 </b></p><p>　　全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System - GPS）是美國從本世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元,于1994年全面建成,具有在海、陸、空進行全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)

18、星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。經(jīng)近10年我國測繪等部門的使用表明，GPS以全天候,高精度,自動化,高效益等顯著特點，贏得廣大測繪工作者的信賴，并成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運載工具導(dǎo)航和管制、地殼運動監(jiān)測、工程變形監(jiān)測、資源勘察、地球動力學(xué)等多種學(xué)科，從而給測繪領(lǐng)域帶來一場深刻的技術(shù)革命。</p><p>　　全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,縮寫GPS)是美國第二代衛(wèi)星導(dǎo)航

19、系統(tǒng)。是在子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,它采納了子午儀系統(tǒng)的成功經(jīng)驗。和子午儀系統(tǒng)一樣，全球定位系統(tǒng)由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機三大部分組成。</p><p>　　按目前的方案，全球定位系統(tǒng)的空間部分使用24顆高度約2.02萬千米的衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座。(21+3)顆衛(wèi)星均為近圓形軌道，運行周期約為11小時58分，分布在六個軌道面上（每軌道面四顆），軌道傾角為55度。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任

20、何時間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（DOP）。這就提供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰Α?lt;/p><p>　　地面監(jiān)控部分包括四個監(jiān)控間、一個注入站和一個主控站。監(jiān)控站設(shè)有GPS用戶接收機、原子鐘、收集當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)的傳感器和進行數(shù)據(jù)初步處理的計算機。監(jiān)控站的主要任務(wù)是取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站。主控站設(shè)在范登堡空軍基地。它對地面監(jiān)控部實行全面控制。主控站主要任務(wù)是收集各監(jiān)

21、控站對GPS衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星鐘改正值。上行注入站也設(shè)在范登堡空軍基地。它的任務(wù)主要是在每顆衛(wèi)星運行至上空時把這類導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS衛(wèi)星每天進行一次，并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進行最后的注入。</p><p>　　全球定位系統(tǒng)具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點，是迄今最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進，硬、軟件的不斷完善

22、，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開拓， 目前已遍及國民經(jīng)濟各種部門，并開始逐步深入人們的日常生活。</p><p>　　GPS接收機可接收到可用于授時的準確至納秒級的時間信息；用于預(yù)報未來幾個月內(nèi)衛(wèi)星所處概略位置的預(yù)報星歷；用于計算定位時所需衛(wèi)星坐標的廣播星歷，精度為幾米至幾十米（各個衛(wèi)星不同，隨時變化）；以及GPS系統(tǒng)信息，如衛(wèi)星狀況等。</p><p>　　GPS接收機對碼的量測就可得到衛(wèi)星到接收

23、機的距離，由于含有接收機衛(wèi)星鐘的誤差及大氣傳播誤差，故稱為偽距。對0A碼測得的偽距稱為UA碼偽距，精度約為20米左右，對P碼測得的偽距稱為P碼偽距，精度約為2米左右。</p><p>　　GPS接收機對收到的衛(wèi)星信號，進行解碼或采用其它技術(shù)，將調(diào)制在載波上的信息去掉后，就可以恢復(fù)載波。嚴格而言，載波相位應(yīng)被稱為載波拍頻相位，它是收到的受多普勒頻 移影響的衛(wèi)星信號載波相位與接收機本機振蕩產(chǎn)生信號相位之差。一般在接收

24、機鐘確定的歷元時刻量測，保持對衛(wèi)星信號的跟蹤，就可記錄下相位的變化值，但開始觀測時的接收機和衛(wèi)星振蕩器的相位初值是不知道的，起始歷元的相位整數(shù)也是不知道的，即整周模糊度，只能在數(shù)據(jù)處理中作為參數(shù)解算。相位觀測值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相對定位、并有一段連續(xù)觀測值時才能使用相位觀測值，而要達到優(yōu)于米級的定位 精度也只能采用相位觀測值。</p><p>　　按定位方式，GPS定位分為單點定位

25、和相對定位（差分定位）。單點定位就是根據(jù)一臺接收機的觀測數(shù)據(jù)來確定接收機位置的方式，它只能采用偽距觀測量，可用于車船等的概略導(dǎo)航定位。相對定位（差分定位）是根據(jù)兩臺以上接收機的觀測數(shù)據(jù)來確定觀測點之間的相對位置的方法，它既可采用偽距觀測量也可采用相位觀測量，大地測量或工程測量均應(yīng)采用相位觀測值進行相對定位。</p><p>　　在GPS觀測量中包含了衛(wèi)星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應(yīng)等誤差，在定位計算時

26、還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，在進行相對定位時大部分公共誤差被抵消或削弱，因此定位精度將大大提高，雙頻接收機可以根據(jù)兩個頻率的觀測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在精度要求高，接收機間距離較遠時（大氣有明顯差別），應(yīng)選用雙頻接收機。 </p><p>　　在定位觀測時，若接收機相對于地球表面運動，則稱為動態(tài)定位，如用于車船等概略導(dǎo)航定位的精度為30一100米的偽距單點定位，或用于城市車輛導(dǎo)航定位的米級精度的偽

27、距差分定位，或用于測量放樣等的厘米級 的相位差分定位（RTK），實時差分定位需要數(shù)據(jù)鏈將兩個或多個站的觀測數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)揭黄鹩嬎恪?在定位觀測時，若接收機相對于地球表面靜止，則稱為靜態(tài)定位，在進行控制網(wǎng)觀測時，一般均采用這種 方式由幾臺接收機同時觀測，它能最太限度地發(fā)揮GPS的定位精度,專用于這種目的的接收機被稱為大地型接收機，是接收機中性能最好的一類。目前，GPS已經(jīng)能夠達到地殼形變觀測的精度要求。</p><p&

28、gt;　　2. 2 GPS系統(tǒng)的構(gòu)成</p><p>　　GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分-GPS衛(wèi)星星座；地面控制部分-地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分-GPS信號接收機。</p><p>　　2.2.1 GPS工作衛(wèi)星及其星座</p><p>　　由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，記作（21+3）GPS星座。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi)，軌道

29、傾角為55度，各個軌道平面之間相距60度， 即軌道的升交點赤經(jīng)各相差60度。每個軌道平面內(nèi)各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差90度，一軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)衛(wèi)星超前30度。</p><p>　　在兩萬公里高空的GPS衛(wèi)星，當(dāng)?shù)厍驅(qū)阈莵碚f自轉(zhuǎn)一周時，它們繞地球運行二周，即繞地球一周的時間為12恒星時。這樣，對于地面觀測者來說，每天將提前4分鐘見到同一顆GPS 衛(wèi)星。位于地平線以上的衛(wèi)星顆數(shù)隨著時間和地

30、點的不同而不同，最少可見到4顆， 最多可見到11顆。在用GPS信號導(dǎo)航定位時，為了結(jié)算測站的三維坐標，必須觀測4顆 GPS衛(wèi)星，稱為定位星座。這4顆衛(wèi)星在觀測過程中的幾何位置分布對定位精度有一定的影響。對于某地某時，甚至不能測得精確的點位坐標，這種時間段叫做"間隙段"。但這種 時間間隙段是很短暫的，并不影響全球絕大多數(shù)地方的全天候、高精度、連續(xù)實時地性質(zhì)。GPS工作衛(wèi)星的編號和試驗衛(wèi)星基本相同。</p>

31、<p><b>　　地面監(jiān)控系統(tǒng)</b></p><p>　　對于導(dǎo)航定位來說，GPS衛(wèi)星是一動態(tài)已知點。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷-描述衛(wèi)星運動及其軌道的 的參數(shù)算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常 工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運行，都要由地面設(shè)備進行監(jiān)測和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng) 另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標準-G

32、PS時間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測 各顆衛(wèi)星的時間，求出鐘差。然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星，衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文發(fā)給用戶設(shè)備。GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站。</p><p>　　2.2.2 GPS信號接收機</p><p>　　GPS 信號接收機的任務(wù)是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行，對所接收到的GPS信號進行變換、

33、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星 到接收機天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實時地計算出測站的三維位置，位置，甚至三維速度和時間。</p><p>　　靜態(tài)定位中，GPS接收機在捕獲和跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中固定不變，接收機高精度 地測量GPS信號的傳播時間，利用GPS衛(wèi)星在軌的已知位置，解算出接收機天線所在位置的三維坐標。而動態(tài)定位則是用GPS接收機測定一個運動物體的運行軌跡。GPS信號接收

34、機 所位于的運動物體叫做載體（如航行中的船艦，空中的飛機，行走的車輛等）。載體上的GPS接收機天線在跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中相對地球而運動，接收機用GPS信號實時地測得運動載體的狀態(tài)參數(shù)（瞬間三維位置和三維速度）。</p><p>　　接收機硬件和機內(nèi)軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包,構(gòu)成完整的GPS用戶設(shè)備。GPS接收機的結(jié)構(gòu) 分為天線單元和接收單元兩大部分。對于測地型接收機來說，兩個單元一般分成 兩個獨立的部件

35、，觀測時將天線單元安置在測站上，接收單元置于測站附近的適當(dāng)?shù)胤剑?用電纜線將兩者連接成一個整機。也有的將天線單元和接收單元制作成一個整體,觀測時將其安置在測站點上。</p><p>　　GPS接收機一般用蓄電池做電源，同時采用機內(nèi)機外兩種直流電源。設(shè)置機內(nèi)電池的目的在于更換外電池時不中斷連續(xù)觀測。在用機外電池的過程中，機內(nèi)電池自動充電。 關(guān)機后，機內(nèi)電池為RAM存儲器供電，以防止丟失數(shù)據(jù)。 </p>

36、<p>　　近幾年，國內(nèi)引進了許多種類型的GPS測地型接收機。各種類型的GPS測地型接收機用于精密相對定位時，其雙頻接收機精度可達5mm+1PPM.D，單頻接收機在一定距離內(nèi)精度可達10mm+2PPM.D。用于差分定位其精度可達亞米級至厘米級。目前，各種類型的GPS接收機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測。GPS和GLONASS 兼容的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)接收機已經(jīng)在使用中了。 </p><p>

37、　　2. 3 GPS接收機如何分類</p><p>　　GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號，是一種可供無數(shù)用戶共享的信息資源。對于陸地、海洋和空間的廣大用戶，只要用戶擁有能夠接收、跟蹤、變換和測量GPS信號的接收設(shè)備，即GPS信號接收機?？梢栽谌魏螘r候用GPS信號進行導(dǎo)航定位測量。根據(jù)使用目的的不同， 用戶要求的GPS信號接收機也各有差異。目前世界上已有幾十家工廠生產(chǎn)GPS接收機， 產(chǎn)品也有幾百種。這些產(chǎn)品可以按照原

38、理、用途、功能等來分類。</p><p>　　2.3.1 按接收機的用途分類</p><p>　　(1) 導(dǎo)航型接收機：此類型接收機主要用于運動載體的導(dǎo)航，它可以實時給出載體的位置和速度。這類接收機 一般采用C/A碼偽距,單點實時定位精度較低，一般為±25mm，有SA影響時為±100mm。 這類接收機價格便宜，應(yīng)用廣泛。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，此類接收機還可以進一步分為：

39、車載型--用于車輛導(dǎo)航定位；航海型--用于船舶導(dǎo)航定位；航空型--用于飛機導(dǎo)航定位。由于飛機運行速度快，因此，在航空上用的接收機要求能適應(yīng)高速運動。星載型--用于衛(wèi)星的導(dǎo)航定位。由于衛(wèi)星的速度高達7km/s以上，因此對接收機的要求更高。</p><p>　　(2) 測地型接收機：測地型接收機主要用于精密大地測量和精密工程測量。定位精度高。儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較貴。</p><p>　　(3)

40、授時型接收機:這類接收機主要利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時間標準進行授時，常用于天文臺及無線電通訊中時間同步。</p><p>　　2.3.2 按接收機的載波頻率分類</p><p>　　(1) 單頻接收機:單頻接收機只能接收L1載波信號，測定載波相位觀測值進行定位。由于不能有效消除 電離層延遲影響，單頻接收機只適用于短基線（<15km）的精密定位。 </p><

41、p>　　(2) 雙頻接收機: 雙頻接收機可以同時接收L1，L2載波信號。利用雙頻對電離層延遲的不一樣，可以消除電離層 對電磁波信號的延遲的影響，因此雙頻接收機可用于長達幾千公里的精密定位。</p><p>　　2.3.3 按接收機通道數(shù)分類</p><p>　　GPS接收機能同時接收多顆GPS衛(wèi)星的信號，為了分離接收到的不同衛(wèi)星的信號，以實現(xiàn)對衛(wèi)星信號的跟蹤、處理和量測，具有這樣功

42、能的器件稱為天線信號通道。根據(jù)接收機所具有的通道種類可分為：多通道接收機; 序貫通道接收機 ;多路多用通道接收機。</p><p>　　2.3.4 按接收機工作原理分類 </p><p>　　(1) 碼相關(guān)型接收機:碼相關(guān)型接收機是利用碼相關(guān)技術(shù)得到偽距觀測值。 </p><p>　　(2) 平方型接收機:平方型接收機是利用載波信號的平方技術(shù)去掉調(diào)制信號,來恢復(fù)完

43、整的載波信號 通過相位計測定接收機內(nèi)產(chǎn)生的載波信號與接收到的載波信號之間的相位差，測定偽距觀測值。 </p><p>　　(3) 混合型接收機:這種儀器是綜合上述兩種接收機的優(yōu)點，既可以得到碼相位偽距，也可以得到載波相位觀測值。</p><p>　　(4) 干涉型接收機:這種接收機是將GPS衛(wèi)星作為射電源，采用干涉測量方法，測定兩個測站間距離。</p><p>　　

44、2. 4 GPS的應(yīng)用特點及我國GPS發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　2.4.1 GPS導(dǎo)航定位的特點</p><p>　　(1) 全球地面連續(xù)覆蓋。由于GPS衛(wèi)星的數(shù)目較多且分布合理，所以地球上任何地點均可連續(xù)同步地觀測到4顆，從而保障了全球全天候連續(xù)地實時導(dǎo)航定位。</p><p>　　(2)功能多、精度高。GPS可為各類用戶連續(xù)地提供動態(tài)目標的三維位置，三維

45、速度和時間信息。</p><p>　　(3) 實時定位速度快。利用全球定位系統(tǒng)一次定位和測速工作在一秒至數(shù)秒鐘內(nèi)便可完成。這對高動態(tài)用戶來說尤為重要。</p><p>　?、?抗干擾性能好，保密性強。由于GPS采用了數(shù)字通訊的特殊編碼技術(shù)，即偽隨機編碼技術(shù)，因而GPS衛(wèi)星所發(fā)送的信號，具有良好的抗干擾性和保密性。</p><p>　　2.4.2 GPS應(yīng)用于測量的特

46、點</p><p>　　GPS定位技術(shù)的高度自動化和所達到的定位精度極具潛力，使廣大測量工作者產(chǎn)生了極大的興趣。尤其從1982年第一代大地型無碼GPS接收機Macrometerv-1000投入市場以來，在應(yīng)用基礎(chǔ)的研究、應(yīng)用領(lǐng)域的開拓、硬件和軟件的開發(fā)等方面都得到蓬勃發(fā)展。相對于經(jīng)典的測量學(xué)來說，這一技術(shù)的主要特點如下:</p><p>　　(1)觀測站之間無需通視。即要保持良好的通視條件

47、，又要保障三角網(wǎng)的良好圖形，這一直是經(jīng)典大地測量在實踐方面的困難之一。GPS測量不要求觀測站之間相互通視因而不需要建造戰(zhàn)標.這一優(yōu)點既可大大減少測t工作的經(jīng)費和時間(一般造標費用約占總經(jīng)費30%-50%)，同時也使點位的選擇變得甚為靈活。不過也應(yīng)指出，GPS測量雖然不要求測站之間相互通視，但必須保持觀測站以上空間開闊，以使接收GPS衛(wèi)星的信號不受干擾。</p><p>　　(2)定位精度高?，F(xiàn)己完成的大量實驗表明

48、，在小于50km的基線上，其相對定位精度可達.</p><p>　　(3)觀測時間短，效率高。目前，完成一條基線的精密相對定位所需要的觀測時間，根據(jù)要求的精度不同，一般約為1-3小時，為了進一步縮短觀測時間，提高作業(yè)速度，對于快速定位方法的應(yīng)用正受到廣泛的重視.近年來發(fā)展的短基線(例如不超過20km)快速相對定位法，其觀測時間僅需數(shù)分鐘。</p><p>　　(4)提供三維坐標。GPS測量

49、在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確測定觀測站的大地高程。GPS測量的這一特點，不僅為研究大地水準面的形狀和確定地面點的高程開辟了新途徑，同時也為其在航空物探航空攝影以及導(dǎo)航中的應(yīng)用提供了重要的高程數(shù)據(jù)。</p><p>　　(5)操作簡便，自動化程度高。GPS測量的自動化程度很高，在觀測中測量員的主要任務(wù)只是安裝并開關(guān)儀器，量取儀器高和監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)。而其它觀測工作如衛(wèi)星的捕獲跟蹤、觀測等均由儀器自動完

50、成。另外，GPS用戶接收機一般重量較輕，體積較小，攜帶和搬運更方便。</p><p>　　(6)成本低、經(jīng)濟效益高。由國內(nèi)外大地測量實測資料表明:用GPS定位技術(shù)建立控制網(wǎng)，比常規(guī)大地測量技術(shù)節(jié)省70%--80%的外業(yè)費用，這主要是節(jié)省了造標的費用及工作效率的提高，從而使工期大大縮短。隨著GPS接收機性能和價格比的不斷提高，經(jīng)濟效益將更加顯著。</p><p>　　(7)全天候作業(yè)。GPS

51、觀測工作可以在任何地點，任何時間連續(xù)地進行，一般不受天氣狀況的影響。</p><p>　　2.4.3 我國衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的發(fā)展、應(yīng)用狀況</p><p>　　由于GPS導(dǎo)航對現(xiàn)代軍事數(shù)字化建設(shè)越來越重要，人們也越來越關(guān)心它的安全性、干擾性、反誘騙性、完整性和連續(xù)性。商辦機構(gòu)總是要把最新開發(fā)的技術(shù)引到軍事系統(tǒng)中，因而軍民用戶都十分擔(dān)心美國所承諾的GPS所有政策的連續(xù)性，擔(dān)心未來政策可能對所

52、有導(dǎo)航帶來的潛在的危險。因此發(fā)展我國獨立的導(dǎo)航系統(tǒng)勢在必行。我國經(jīng)濟實力還比較弱，不可能拿出像美國發(fā)展GPS那樣規(guī)摸的300億美元，也不可能立即發(fā)展像俄羅斯GLONASS那樣規(guī)模的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。因此我國的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)宜分三步進行:</p><p>　　第一步:優(yōu)先發(fā)展廣域增強差分導(dǎo)航系統(tǒng)WAAS</p><p>　　第二步:組合用GPS和GLONASS系統(tǒng)</p><p

53、>　　第三步:發(fā)展獨立自主的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)</p><p>　　發(fā)展我國獨立自主的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也應(yīng)分兩步走:首先應(yīng)展局域自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)留有可發(fā)展成全球?qū)Ш较到y(tǒng)的余地。發(fā)展獨立自主的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一方面可以徹底擺脫外國導(dǎo)航系統(tǒng)的干擾和制約，為我軍的導(dǎo)航事業(yè)作出貢獻，另一方面也可以形成我國自己的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)。占領(lǐng)衛(wèi)星導(dǎo)航的國內(nèi)及部分國外市場，可大力促進我國國民經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展。此外，發(fā)展我國的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

54、可以促進全球?qū)Ш蕉ㄎ活I(lǐng)域向多元化方向發(fā)展，打破美、俄衛(wèi)星導(dǎo)航的國際壟斷。我國GPS的引進主要在80年代末，90年代初。主要利用美國的衛(wèi)星90年代我國先后建立高精度國家GPS A級網(wǎng)和B級網(wǎng)，A級網(wǎng)點共27點，平均邊長800公里;B級網(wǎng)點共818點，平均邊長沿海東部地區(qū)為50-70公里，中部地區(qū)為100公里，西部地區(qū)為200至250公里。兩網(wǎng)相對全球地心坐標系的定位精度分別達到0.04米和0.05米，其中一部分GPS點跟國家一、二等天文大

55、地網(wǎng)點重合。這兩級GPS定位網(wǎng)只在國際地球參考框架(ITRF)中建立的新一代坐標框架，并跟建立在我國天文大地網(wǎng)基礎(chǔ)上的1980年大地坐標系有坐標轉(zhuǎn)換關(guān)系，且求出了轉(zhuǎn)換參數(shù)。這就使我國大地測量坐標框架的建設(shè)達到了一</p><p><b>　　3 線路控制測量</b></p><p><b>　　3. 1 簡介 </b></p>&

56、lt;p>　　線路工程是指長寬比很大的工程，包括鐵路、公路、供水明渠、輸電線路、各種用途的管道工程等。這些工程的主體一般是在地表，但也有在地下的，還有的在空中，如地鐵、地下管道、架空索道和架空輸電線路等。用發(fā)展的眼光看，地下工程會越來越多。在線路工程遇到障礙物時，要采取不同的工程手段來解決，如遇山打隧道，過江河峽谷架橋梁等。線路工程建設(shè)過程中需要進行的測量工作，稱為線路工程測量，簡稱線路測量。</p><p&g

57、t;　　3. 2 線路控制的任務(wù)和內(nèi)容</p><p>　　3.2.1 線路控制的任務(wù)</p><p>　　線路測量是為各種等級的公路和各種管道設(shè)計和施工服務(wù)的。它的任務(wù)有兩方面：一是為線路工程的設(shè)計提供地形圖和斷面圖；二是按設(shè)計位置要求將線路(公路和管道)敷設(shè)于實地。它包括下列各項工作： (1) 收集規(guī)劃設(shè)計區(qū)域各種比例尺地形圖、平面圖和斷面圖資料，收集沿線水文、地質(zhì)以及控制點等有

58、關(guān)資料。  (2) 根據(jù)工程要求，利用已有地形圖，結(jié)合現(xiàn)場勘察，在中小比例尺圖上確定規(guī)劃路線走向，編制比較方案等初步設(shè)計。 (3) 根據(jù)設(shè)計方案在實地標出線路的基本定向，沿著基本走向進行控制測量，包括平面控制測量和高程控制測量。   (4) 結(jié)合線路工程的需要，沿著基本定向測繪帶狀地形圖或平面圖，在指定地點測繪工點地形圖。測圖比例尺根據(jù)不同工程的實際要求選定。   (5) 根

59、據(jù)定線設(shè)計把線路中心線上的各類點位測設(shè)到實地，稱為中線測量。中線測量包括線路起止點、轉(zhuǎn)折點、曲線主點和線路中心里程樁、加樁等。  (6) 根據(jù)工程需要測繪線路斷面圖和橫斷面圖。比例尺則依據(jù)工程的實際要求確定。  (7) 根據(jù)線路工程的詳細設(shè)計進行施工測量。工程竣工后，對照工程實體測繪竣工平面圖和斷面圖。</p><p>　　3.2.2 線路控制的特點</p><

60、;p><b>　　(1)全線性</b></p><p>　　測量工作貫穿于整個線路工程建設(shè)的各個階段。以公路工程為例，測量工作開始于工程之初，深入于施工的具體點位，公路工程建設(shè)過程中時時處處離不開測量技術(shù)工作。</p><p><b>　　(2)階段性</b></p><p>　　這種階段性既是測量技術(shù)本身的特點，也

61、是線路設(shè)計過程的需要。體現(xiàn)了階段性，反映了實地勘察、平面設(shè)計、豎向設(shè)計與初測、定測、放樣各階段的對應(yīng)關(guān)系。階段性有測量工作反復(fù)進行的含義。</p><p><b>　　(3)漸近性</b></p><p>　　線路工程從規(guī)劃設(shè)計到施工、竣工經(jīng)歷了一個從粗到精的過程。線路工程的完美設(shè)計是逐步實現(xiàn)的。完美設(shè)計需要勘測與設(shè)計的完美結(jié)合，設(shè)計技術(shù)人員懂測量，測量技術(shù)人員懂設(shè)計

62、，完美結(jié)合在線路工程建設(shè)的過程中實現(xiàn)。</p><p>　　3.3 線路工程GPS控制網(wǎng)的建立</p><p>　　全球定位系統(tǒng)是新一代衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)，具有全球性，高精度，高效益的顯著特點。近年來，GPS定位技術(shù)在基礎(chǔ)研究，科學(xué)實驗，硬件與軟件的開發(fā)，推廣應(yīng)用方面取得了可喜的成果。這就為路線工程控制測量的應(yīng)用，奠定了良好的理論實踐基礎(chǔ)。目前，GPS測量技術(shù)在路線工程測量中應(yīng)用主要是建立

63、路線工程測量控制網(wǎng)。</p><p>　　本章主要介紹三個方面：路線控制測量的基本要求；GPS控制網(wǎng)的布設(shè)方法；GPS控制網(wǎng)的觀測工作。</p><p>　　3.3.1 路線控制測量的基本要求</p><p>　　路線工程的最大的特點是呈帶狀延伸形，其縱向長度從幾十公里到數(shù)千公里不等，此類工程一般要分段進行，而作為路線工程的整體最后必須按要求貫通起來，路線及其橋梁

64、，隧道等大型的工程還要和沿線的城市的相關(guān)的設(shè)施正確連接；另外，建立的路線控制網(wǎng)又要將是其他的沿線工程的測量控制基礎(chǔ)。因此，路線控制測量是十分重要的。是保證線路工程質(zhì)量的基礎(chǔ)技術(shù)工作。</p><p>　　路線控制測量包括平面控制測量和高程控制測量。</p><p>　?。?）路線平面控制測量</p><p>　　路線平面控制測量，包括路線，橋梁，隧道及其它的大型建筑

65、物的平面控制測量。路線控制網(wǎng)是平面控制測量的主干控制網(wǎng)，沿線的各種工程的平面控制均應(yīng)聯(lián)系該控制網(wǎng)。主干控制網(wǎng)適宜權(quán)限貫通，統(tǒng)一平差。</p><p>　　路線平面控制網(wǎng)的建立方法，可采用全球定位系統(tǒng)測量，三角測量，三邊測量，導(dǎo)線測量。本章主要討論GPS在線路控制中的應(yīng)用。</p><p>　　當(dāng)采用GPS控制網(wǎng)時，分為一級，二級，三級、四級共四個等級，其主要技術(shù)指標符合表3-1的規(guī)定。&l

66、t;/p><p>　　表3-1 GPS控制網(wǎng)主要技術(shù)指標</p><p>　　平面控制網(wǎng)應(yīng)沿路線布設(shè)，距路中心的位置宜大于50米而且小于300米，同時應(yīng)便于測角，測距及地形測量和定測放線。路線平面控制點的設(shè)計，應(yīng)考慮沿線的橋梁，隧道等構(gòu)造物布設(shè)控制網(wǎng)的要求。大型的構(gòu)造物的兩側(cè)應(yīng)分別布設(shè)一對平面控制點。</p><p>　?。?/p>

67、2）路線高程控制測量</p><p>　　線路高程系統(tǒng)，適宜采用1985國家高程基準。同一條線路應(yīng)才用同一個高程系統(tǒng)，不能采用同一高程系統(tǒng)時，應(yīng)給定高程的轉(zhuǎn)換關(guān)系。獨立工程或三級以下公路聯(lián)測有困難時，可采用假定高程。</p><p>　　公路高程控制測量采用水準測量。在采用水準的確有困難的山嶺地帶及沼澤，水網(wǎng)地區(qū)，四，五等水準測量可才用光電測距三角測量。</p><p&

68、gt;　　公路水準測量等級及適宜條件見表3-2</p><p>　　表3-2 公路水準測量等級</p><p>　　當(dāng)光電測距三角高程測量應(yīng)采用高一級的水準測量聯(lián)測一定數(shù)量的GPS控制點，作為三角測量的起閉依據(jù)。視距的長度不得大于1千米，垂直角不得超過15度。高程導(dǎo)線的最大長度不應(yīng)該超過響應(yīng)的等級水準路線的最大長度。</p>

69、;<p>　　內(nèi)業(yè)計算時，垂直角度的取位的精度應(yīng)精確到0.1"，高程的取值應(yīng)精確到1mm。</p><p>　　水準測量的取位，應(yīng)符合表3-3的規(guī)定。</p><p>　　表3-3 水準測量的計算數(shù)字取位</p><p>　　3.4 GPS控制網(wǎng)的布設(shè)</p><p>　　

70、GPS控制網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)根據(jù)公路等級，沿線地形地物，作業(yè)時衛(wèi)星狀況，精度要求等因素進行綜合設(shè)計，并編寫技術(shù)設(shè)計書。</p><p>　　路線過長時，可視需要將其分為多個投影帶，在各個分帶交界附近布設(shè)一對相互通視的GPS點。同一路線工程的特殊構(gòu)造物的測量控制網(wǎng)應(yīng)同路線控制網(wǎng)一次完成設(shè)計，施工，平差。當(dāng)特殊構(gòu)造物測量控制網(wǎng)的等級要求過高時，宜以其作為首級控制網(wǎng)，并以擴展其它的測量控制網(wǎng)。</p><p

71、>　　當(dāng)GPS作為路線工程的首級控制網(wǎng)，而且需采用其他測量方法進行加密時，應(yīng)每隔5千米設(shè)置一對相互通視的GPS點。當(dāng)GPS首級控制網(wǎng)直接作為施工控制網(wǎng)時，每個GPS點至少應(yīng)與一個相臨點通視。設(shè)計GPS網(wǎng)時，應(yīng)由一個或若干獨立的觀測環(huán)構(gòu)成，并且包含較多的閉合條件。GPS控制網(wǎng)由非同步GPS觀測邊構(gòu)成多邊形閉合環(huán)或附合路線時，其邊數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定：一級GPS控制網(wǎng)應(yīng)不超過5條；二級GPS控制網(wǎng)應(yīng)不超過6條；三級GPS控制網(wǎng)不超過7條；

72、四級GPS控制網(wǎng)應(yīng)不超過8條。一二級GPS控制網(wǎng)應(yīng)采用網(wǎng)連式，邊連式布網(wǎng)；三，四級GPS控制網(wǎng)適宜采用點連式布網(wǎng)。GPS控制網(wǎng)不應(yīng)出現(xiàn)自由基線。GPS控制網(wǎng)應(yīng)同附近的等級高的國家平面控制網(wǎng)聯(lián)測，聯(lián)測點數(shù)應(yīng)不少于3個，并力求分布均勻，而且能控制本控制網(wǎng)，路線附近具有高等級的GPS點時，應(yīng)予以聯(lián)測。同一路線工程的GPS控制網(wǎng)分為多個投影帶時，在分帶交界附近應(yīng)同國家平面控制網(wǎng)聯(lián)測。GPS點盡可能和高程點聯(lián)測，可采用使GPS點與水準點重合，或G

73、PS點與水準點聯(lián)測的方法。此時的GPS點同時兼作路線工程的高程的高程控制點。平原和微丘地形聯(lián)測點的數(shù)量不適宜少于6個，必須大于3個；</p><p>　　3.5 GPS控制網(wǎng)的觀測工作</p><p>　　GPS的外業(yè)的觀測利用接收機接收來自GPS衛(wèi)星發(fā)出的無線電信號，它是外業(yè)的核心工作。</p><p>　　GPS控制網(wǎng)觀測的基本的技術(shù)指標應(yīng)符合表3-4</

74、p><p>　　表3-4 GPS網(wǎng)觀測的基本技術(shù)指標</p><p>　　外業(yè)觀測前要作好周密的計劃。首先應(yīng)編制GPS衛(wèi)星可見性預(yù)見表。預(yù)見表包括衛(wèi)星星號，衛(wèi)星高度角，最佳觀測星組，最佳觀測時間等。</p><p>　　3.5.1 安置天線</p><p>　　為了避免嚴重的重影及多路徑現(xiàn)象干擾信號

75、的接收，確保觀測成果質(zhì)量，必須妥善安置天線。天線要盡量利用腳架安置，直接在點上對中。當(dāng)控制點建有尋常標時，應(yīng)在安置天線之前先放倒戰(zhàn)標，只有在特殊的情況下，此時歸心元素應(yīng)以解析法測定。天線的定向標志線應(yīng)指向正北。定向誤差不應(yīng)大于5度。天線底盤的圓水準器泡必須居中。天線安置后，應(yīng)在每時段觀測前后各量天線高一次。對備有專門測高標尺的接受設(shè)備，將標尺插入天線的專用孔中，下端垂準中心標志，直接讀出天線高。對其他的接受設(shè)備，可采用測量方法，從腳架互

76、成120度的三個空擋測量天線底盤下表面至中心標志面的距離，互差小于3毫米時，取平均值為L，若天線的底盤半徑為R時，廠方提供的平均相位中心至底盤下表面的高度為HC，按下面的式子計算天線高：</p><p>　　h=(L2_R2)1/2+HC (3-1) </p><p>　　3.5

77、.2 觀測作業(yè)</p><p>　　觀測作業(yè)的主要任務(wù)是捕捉GPS衛(wèi)星信號，并對其進行跟蹤，處理，量測，以獲取所需要的定位信息和觀測數(shù)據(jù)。</p><p>　　在天線的附近安放接收機，接通接收機至電源，天線，控制器的連接電纜，并通過預(yù)熱和靜置，即可起用此接受機進行觀測。接受機開始記錄數(shù)據(jù)后，觀測員可用專用功能鍵和選擇菜單，查看測站信息，接收衛(wèi)星數(shù)量，實時定位的結(jié)果和變化。觀測員要操作細心

78、，觀測期間嚴防接收設(shè)備震動。防止人員和其他的物體碰動天線和阻擋信號。</p><p>　　3.5.3 外業(yè)記錄成果</p><p>　　在外業(yè)觀測過程中，所有的信息資料和觀測都要妥善的記錄，記錄的形式有以下兩種：</p><p><b>　?。?）觀測記錄</b></p><p>　　觀測記錄是由接收設(shè)備自動完成的，

79、均記錄在存儲介質(zhì)上，記錄的項目包括：載波相位觀測值及其響應(yīng)的GPS時間，GPS衛(wèi)星星歷參數(shù)，測站和接收機的初始信號（測站名，測站號，時段號，天線和接收機編號，天線高）</p><p>　　存儲介質(zhì)的外面應(yīng)貼標簽，注明文件號，點名，時段號，采集日期，觀測手簿編號等。</p><p>　　接收機內(nèi)存數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)錄到外存介質(zhì)上時，不得進行任何的刪改，不得調(diào)用任何對數(shù)據(jù)實施重新加工組合的操作指令。&

80、lt;/p><p><b>　?。?）觀測手簿</b></p><p>　　觀測手簿是在接收機啟動與作業(yè)過程中，由觀測員及時填寫，路線工程GPS控制網(wǎng)的觀測手簿見表3-5</p><p>　　表3-5 GPS觀測手簿 工程名稱</p><p

81、>　　4 RTK在線路控制中的作用</p><p>　　4.1 RTK技術(shù)簡介</p><p>　　4.1.1 RTK技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展</p><p>　　差分GPS定位技術(shù)是一種高效的定位技術(shù)，它是利用2臺以上GPS接收機同時接收衛(wèi)星信號，其中一臺安置在已知坐標點上作為基準站，另一臺用來測定未知點的坐標——稱移動站，基準站根據(jù)該點的準確坐標求出其到衛(wèi)星的距

82、離改正數(shù)并將這一改正數(shù)發(fā)給移動站，移動站根據(jù)這一改正數(shù)來改正其定位結(jié)果,從而大大提高定位精度。RTK（Real Time Kinematics）技術(shù)是載波相位差分技術(shù)，是實時處理兩個測站載波相位觀測量的差分方法，它又分為修正法和差分法,修正法是將基準站的載波相位修正值發(fā)送給移動站,改正移動站的接受到的載波相位，再解求坐標，也稱準RTK。差分法是將基準站采集到的載波相位發(fā)送給移動站，進行求差解算坐標，也稱真正的RTK. RTK的關(guān)鍵技術(shù)主

83、要是初始整周模糊度的快速解算，數(shù)據(jù)鏈的優(yōu)質(zhì)完成—實現(xiàn)高波特率數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃院蛷娍垢蓴_性?！?常規(guī)的GPS測量方法，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態(tài)實時差分（Real - time kinematic）方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)</p><p>　　高精度的GPS測量必須采用載波相位觀測

84、值，RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結(jié)果，并達到厘米級精度。在RTK作業(yè)模式下，基準站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結(jié)果，歷時不到一秒鐘。流動站可處于靜止狀態(tài)，也可處于運動狀態(tài)；可在固定點上先進行初始化后再進入動態(tài)作業(yè)，也可在

85、動態(tài)條件下直接開機，并在動態(tài)環(huán)境下完成整周模糊度的搜索求解。在整周末知數(shù)解固定后，即可進行每個歷元的實時處理，只要能保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站可隨時給出厘米級定位結(jié)果。</p><p>　　RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，RTK定位時要求基準站接收機實時地把觀測數(shù)據(jù)（偽距觀測值，相位觀測值）及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動站接收機，數(shù)據(jù)量比較大，一般都要求9600的波特率，這在

86、無線電上不難實現(xiàn)。 RTK要求實時提供流動站相對于參考站的三維定位結(jié)果,并完成相應(yīng)的坐標變換和投影計算，它必須有一個強有力的軟件系統(tǒng)來支持上述任務(wù)的實現(xiàn)。同時，這個軟件還應(yīng)該繼續(xù)支持原有的各種靜態(tài)，及RTDGPS作業(yè)模式，且這個軟件應(yīng)是開放的,即可隨時由用戶自行進行版本升級，且應(yīng)與其他測量儀器進行數(shù)據(jù)共享。 由于地面測量時通訊的作用距離受發(fā)射臺與接收臺之間的地形與地物的影響，想模式往往難以實現(xiàn).為了實際作業(yè)的需要,需要引進信號轉(zhuǎn)播技術(shù)，

87、數(shù)據(jù)通訊設(shè)備組成一個數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　4.2 RTK的原理</p><p>　　在RTK作業(yè)模式，參考站借助數(shù)據(jù)鏈調(diào)制解調(diào)器，將其觀測值及站點的坐標信息一起發(fā)給流動站.流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自參考站的數(shù)據(jù)，還要條集GPS 觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實進處理，幾乎瞬時地給出厘米級點位(相對于參考站)。流動站即可處在靜止狀態(tài)，也可處于運動狀態(tài)；在一固定點上先進

88、行初始化后再進入動態(tài)作業(yè)，也可以在動態(tài)條件下直接開機，并在動態(tài)環(huán)境下完成整周未知數(shù)的搜索求解.在整周未知數(shù)解集固定下來以后，即可進行每一歷無的實時處理。只要能保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測值的連續(xù)鎖定和具有必要的幾何圖形強度，則測程在10km以內(nèi)的流動站可隨時給出厘米級點位成果。</p><p>　　4.3 RTK 組成</p><p>　　4.3.1 RTK 的硬件組成及其各部分的作用<

89、/p><p>　　圖4-1 RTK基準站的連接方法</p><p>　　圖4-2 RTK 流動站的連接方法</p><p>　　見圖4-1，4-2，</p><p>　　(1)GPS 天線作用</p><p>　　天線單元包含接收天線和前置放大器兩部分,其中前置放大器的作用是將由極微弱的GPS 信號的電

90、磁波能量轉(zhuǎn)換成為弱電流放大。</p><p>　　(2)GPS 接收機的作用</p><p>　　接收、跟蹤、變換、和測量GPS 衛(wèi)星所發(fā)射的GPS 信號,以達到導(dǎo)航和定位的目的。</p><p><b>　　(3)手簿的作用</b></p><p>　　接收坐標信息,并且求算各點的坐標,然后把其存儲在里面。</p

91、><p><b>　　(4)電臺的作用</b></p><p>　　將基準站的信息和基準站求出的衛(wèi)星距離改正數(shù)傳送到流動站。</p><p>　　4.3.2 RTK作業(yè)的軟件環(huán)境</p><p>　　RTK要求實時提供流動站相對于參考站的三維定位結(jié)果，并完成相應(yīng)的坐標變換和投影計算，它必須有一個強有力的軟件系統(tǒng)來支持上述

92、任務(wù)的實現(xiàn)。同時，這個軟件還應(yīng)該繼續(xù)支持原有的各種靜態(tài) ，動態(tài)及RTDGPS作業(yè)模式。并且這個軟件應(yīng)是開放的，即可隨時由用戶自行進行版本升級，而且應(yīng)與其他測量儀器進行數(shù)據(jù)共享。</p><p>　　4.3.3 調(diào)制解調(diào)器的配置</p><p>　　由于地面測量時通訊的作用距離受發(fā)射臺與接收臺之間的地形與地物的影響，理想模式往往難以實現(xiàn)。為了實際作業(yè)的需要，需要引進信號轉(zhuǎn)播技術(shù)，使數(shù)據(jù)通訊設(shè)

93、備組成一個數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　4.4　RTK正常工作的基本條件：</p><p>　　(1)　基準站和移動站同時接收到5顆以上GPS衛(wèi)星信號。 (2)　基準站和移動站同時接收到衛(wèi)星信號和基準站發(fā)出的差分信號。 (3)　基準站和移動站要連續(xù)接收GPS衛(wèi)星信號和基準站發(fā)出的差分信號。即移動站遷站過程中不能關(guān)機，不能失鎖。否則RTK須重新初始化。</p>

94、<p>　　4.5 RTK數(shù)據(jù)鏈的傳輸特性及RTK適用范圍</p><p>　　要使RTK連續(xù)快速地獲得固定解，就必須使RTK移動站連續(xù)、可靠、快速地接收到基準站發(fā)來的數(shù)據(jù)鏈信號，數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)母呖煽啃院蛷娍垢蓴_性主要受地形地勢的影響。目前，RTK系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸多采用超高頻（JHP）和高頻（HF）播發(fā)差分信號，這三種頻率的特點.如表4-1所示</p><p>　　表4-1

95、 三種頻率信號的特點</p><p>　　目前，在國際測繪領(lǐng)域的RTK應(yīng)用中，無論單頻和雙頻RTK系統(tǒng)，都采用UHF電臺播發(fā)差分信號。UHF是超短波，若基準站的發(fā)射天線和流動站的接收天線均沒有足夠的高度，超短波沿地球表面繞射傳播，這樣，電磁波在傳播過程中不斷被地面吸收而迅速衰減，嚴重地限制了RTK的有效工作半徑；若基準站的發(fā)射天線和流動站的接收天線均有一定的高度且在直視距離

96、內(nèi)，超短波將以直線波和地面反射波組成的相干傳播方式傳播，使RTK的有效工作半徑大大增強，一般可達15KM ，最大可達40多KM，但是，如果基準站的發(fā)射天線和流動站的接收天線由于障礙物阻隔不在直視距離內(nèi)時，情況就較為復(fù)雜，在城鎮(zhèn)的密樓區(qū)，基準站的發(fā)射天線和流動站的接收天線在不能直接通視時主要靠反射波取得改正數(shù)據(jù)，這樣，RTK的有效作業(yè)半徑就會很小，有時只有幾百米。在野外，如果障礙物是樹林等電磁波可以有效穿透的物體時，數(shù)據(jù)鏈可正常傳輸；如果

97、障礙物是較低的山體，流動站的接收天線可能接收到從障礙山體繞射過來的電磁波和從旁邊較高山體反射過來的電磁波，這樣RTK能正常工作，實驗表明有時障礙山體后面的電磁波場強由于多路信號迭加而增強。如果障礙物是很高的山體，電磁波的繞射和</p><p>　　（1）把RTK的基準站布設(shè)在RTK有效測區(qū)中央最高的控制點上。</p><p>　?。?）使用高增益天線及高靈敏度接收機。 （3）提高基準

98、站和流動站天線的架設(shè)高度， 流動站天線可采用長垂準桿架設(shè) 以保證成果精度。 （4）縮短各點到基地站的距離，使其能滿足“電磁波通視”，在地形、地物遮擋時，另增設(shè)中繼站。　 但是，這些措施在外業(yè)時將增加很多困難，因此，采用RTK技術(shù)要求CM級定位精度時，一般都限定移動站至基地站的距離為幾公里。</p><p>　　4.6 RTK技術(shù)的測量速度</p><p>　　R

99、TK技術(shù)的測量速度主要由初始化所須時間決定，初始化所須時間又由RTK技術(shù)差別（各種機型有不同的快速解算技術(shù)）、接收衛(wèi)星的數(shù)量和質(zhì)量、RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量等因素決定，快速解算技術(shù)越先進，在一定的高度角下接收到的衛(wèi)星數(shù)量越多、質(zhì)量越好，RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量越高，初始化所須時間就越短。在良好的環(huán)境條件下，RTK初始化所須時間一般為幾十秒，；不良環(huán)境條件下（尚滿足RTK基本工作條件），技術(shù)先進的RTK也需要幾分鐘到十幾分鐘，其他機型RTK需要幾

100、十分鐘甚至不能測量。如美國ASHTECH生產(chǎn)的Z-X雙頻RTK在良好的環(huán)境條件下，初始化所須時間為2-10S，在不良環(huán)境條件下，仍能較順利地進行RTK測量，主要是這種機型擁有先進的Z-跟蹤專利技術(shù)、快速RTK（INSTANT-RTK）技術(shù)和多路徑消減專利技術(shù)，試驗表明，即使測區(qū)內(nèi)有一部分地方環(huán)境惡劣，其觀測值點位中誤差仍在±2.41CM以下。</p><p>　　4.7 GPS-RTK技術(shù)優(yōu)點:<

101、/p><p>　?。?）在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測完4KM半徑的測區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點數(shù)量和測量儀器的“搬站”次數(shù)，僅需一人操作，在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即得一點坐標，作業(yè)速度快，勞動強度低，節(jié)省了外業(yè)費用，提高了勞動效率。 （2）定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累。只要滿足RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為4KM），RTK的平面精度和高程精度都能達到

102、厘米級。如Ashtech的 Z-X RTK的點位精度可由于優(yōu)于2.5CM。 （3）降低了作業(yè)條件要求。RTK技術(shù)不要求兩點間滿足光學(xué)通視，只要求滿足“電磁波通視”，因此，和傳統(tǒng)測量相比，PTK技術(shù)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測量看來由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿足RTK的基本工作條件，它也能輕松地進行快速的高精度定位作業(yè)。使測量工作變得更容易更輕松。 （4）RTK作業(yè)自動化、

103、集成化程度高，測繪功能強大。RTK可勝任各種測繪內(nèi)、外業(yè)。流動站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動實現(xiàn)多種測繪功能，使輔助測量工作極大減少，減少人為</p><p>　　5 GPS控制網(wǎng)工程實例</p><p>　　某公路的建設(shè)，就是充分利用了GPS控制網(wǎng)的優(yōu)勢，使工程建設(shè)無論從質(zhì)量上還是從速度上贏得了勝利。</p><p>　　現(xiàn)在我們就用此公路的建設(shè)為

104、例，說明GPS控制網(wǎng)的用法及優(yōu)勢。在應(yīng)用的過程中，采用了易測雙頻雙星GPS接收機。通過同步觀測，分別建立了四個GPS同步三角形和一個GPS同步四邊形。其中，控制網(wǎng)中的已知點為N5點和N6點。在觀測過程中，在這兩個點架設(shè)接收機進行不停機觀測，而后跑動另外的接收機，分別組成同步多邊形。對觀測過程作了如實的記錄見附表。圖形如5-1</p><p>　　圖5-1 線路控制網(wǎng)</p><p>

105、;　　易測GPS靜態(tài)測量外業(yè)記錄</p><p>　　表5-1 記錄數(shù)據(jù)表</p><p>　　觀測日期：2010年3月17日 GPS控制網(wǎng)名:一號公路建設(shè) 施工單位：某某建筑公司</p><p>　　開始觀測時間：9時10分 結(jié)束觀測時間：15時45分</p><p>　　以此逐個計算分析，實

106、習(xí)結(jié)束后，通過GPS平差軟件求出各個控制點的坐標和高程，作為以后建設(shè)的依據(jù)。成果見表5-2</p><p>　　表5-2 成果表</p><p>　　由平差軟件求出各個控制點的三緯坐標后，就可以作為首級網(wǎng)的控制點，從而利用這些點的坐標去求測量或者放樣其他次級點位。使放樣的點位在精度上得到保證。另外，無論在工程上還是在實習(xí)中，如在測