GPS在大地控制测量中的应用

heart

1. 概述
GPS定位技术以其精度高、速度快、费用省、操作简便等优良特性被广泛应用于大地控制测量中 。时至今日，可以说GPS定位技术已完全取代了用常规测角、测距手段建立大地控制网。 我们一般将应用GPS卫星定位技术建立的控制网叫GPS网。归纳起来大致可以将GPS网分为两大类： 一类是全球或全国性的高精度GPS网，这类GPS网中相邻点的距离在数千公里至上万公里， 其主要任务是做为全球高精度坐标框架或全国高精度坐标框架，为全球性地球动力学和空间科学方面的科学研究工作服务，或用以研究地区性的板块运动或地壳形变规律等问题。另一类是区域性的 GPS网，包括城市或矿区GPS网，GPS工程网等，这类网中的相邻点间的距离为几公里至 几十公里，其主要任务是直接为国民经济建设服务。
2. 全球或全国性的高精度GPS网
作为大地测量的科研任务是研究地球 的形状及其随时间的变化，因此建立全球覆盖的坐标系统一的高精度大地 控制网是大地测量工作者多年来一直梦寐以求的。直到空 间技术和射电天文技术高度发达，才得以建立跨洲际的全球大地网，但由于VLBI、SLR 技术的设备昂贵且非常笨重，因此在全球也只有少数高精度大地点，直到GPS技术逐步 完善的今天才使全球覆盖的高精度GPS网得以实现，从而建立起了高精度的（在1-2CM） 全球统一的动态坐标框架，为大地测量的科学研究及相关地学研究打下了坚实的基础。
1991年国际大地测量协会（LAG）决定在全球范围内建立一个IGS（国际GPS地球动力学服务） 观测网，并于1992年6-9月间实施了第一期会战联测，我国借此机会由多家单位合作，在全国范围内 组织了一次盛况空前的“中国‘92 GPS会战”，目的是在全国范围内确定精确的地心 坐标，建立起我国新一代的地心参考框架及其与国家坐标系的转换参数；以优于10-8量 级的相对精度确定站间基线向量，布设成国家高精度卫星大地网的骨架，并奠定地壳运动 及地球动力学研究的基础。
作为我国高精度坐标框架的补充以及为满足国家建设的需要，在国家A级网的基础上建立了国家 B级网（又称国家高精度GPS网）。布测工作从1991年开始，经过5年 努力完成外业工作，内业计算已基本完成，不日将公布使用。全网基本均匀布点，覆盖 全国，共布测730个点左右，总独立基线数2200多条，平均边长在我国东部地区为50km，中部地区为 100km，西部地区为150km，经整体平差后，点位地心坐标精度达±0.1m，GPS基线边长 相对中误差可达 2.0*10e-8，高程分量相对中误差为3.0*10e-8。
新布成的国家A、B级网已成为我国现代大地测量和基础测绘的基本框架，将在国民经济建设中 发挥越来越重要的作用。国家A、B级网以其特有的高精度把我国传统天文大地网进行了 全面改善和加强，从而克服了传统天文大地网的精度不均匀 ，系统误差较大等传统测量手段 不可避免的缺点。通过求定A、B级GPS网与天文大地网之间的转换参数，建立起了地心 参考框架和我国国家坐标的数学转换关系，从而使国家大地点的服务应用领域更宽广。 利用A、B级GPS网的高精度三维大地坐标，并结合高精度水准联测，从而大大提高了确定我国大地水准面的精度，特别是克服我国西部大地水准面存在较大系统误差的缺陷。
3. 区域性GPS大地控制网
所谓区域GPS网是指国家C、D、E级GPS网或专为工程项目布测的工程GPS网。这类网的特点 是控制区域有限（或一个市或一个地区），边长短（一般从几百米到20KM），观测时间短 （从快速静态定位的几分钟至一两个小时）。由于GPS定位的高精度、快速度、省费用 等优点，建立区域大地控制网的手段我国已基本被GPS技术所取代。就其作用而言分为 建立新的地面控制网；检核和改善已有地面网；对已有的地面网进行加密；拟合 区域大地水准面。
1.建立新的地面控制网
尽管我国在70年代以前已布设了覆盖全国的大地控制网，但由于人为的破坏，现存控制点 已不多，当在某个区域需要建立大地控制网时，首选方法就是用GPS技术来建网。
2.检核和改善已有地面网
对于现有的地面控制网由于经典观测手段的限制，精度指标和点位分布都不能满足国民经济 发展的需要，但是考虑到历史的继承性，最经济、有效的方法就是利用高精度GPS技术对原有老网进行全面 改造、合理布设GPS网点，并尽量与老网重合，再把GPS数据和经典控制网一并联和平差处理， 从而达到对老网的检核和改善的目的。
3.对老网进行加密
对于已有的地面控制网，除了本身点位密度不够以外，人为的破坏也相当严重，为了满足 基本建设的急需，采用GPS技术对重点地区进行控制点加密是一种行之有效的手段。布设加密网 要尽量和本区域的高等级控制点重合，以便较好地把新网同老网匹配好，从而避免 控制点误差的传递。
4.拟合区域大地水准面
GPS技术用于建立大地控制网，在确定平面位置的同时，能够以很高的精度确定控制点间 的相对大地高差，如何充分利用这种高差信息是近几年许多学者热烈讨论的一个话题。由于地形图 测绘和工程建设都依据水准高程，因此必须把GPS测的的大地高差以某种方式转化成水准 高差，才便于工程建设使用。通常的方法是：1）采用一定密度及合理分布的GPS水准高成联测点 （即GPS点上联测水准高程），用数学手段拟合区域大地水准面。2）利用区域地球重力场 模型来改化GPS大地高为水准高。

测量客

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heart

分析GPS RTK技术在工程测量中的应用
摘要：随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。通过RTK技术能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，本文首先分析了GPS RTK技术在工程测量中的应用，其次，就GPS RTK技术在工程测量中处理数据方法和GPS RTK技术在工程测量中应用的优点进行了探讨，具有一定的参考价值。
　　关键词：GPS RTK技术；工程测量；应用；优点
　　1.前言
　　GPS就是全球定位系统,它是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代紧密卫星导航定位系统。GPS卫星定位测量是研究利用GPS系统解决大地测量问题的一项空间技术。随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。通过RTK技术能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。
　　2. GPS RTK技术在工程测量中的应用
　　RTK（Real - time kinematic）实时动态差分法。这是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。
　　（1）控制测量
　　为满足城市建成区和规划区测绘的需要，城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀。GPS 静态测量，点间不需通视且精度高，但数据采集时间长，还需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则必须返工。应用RTK技术将无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。
　　（2）线路中线定线
　　RTK测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样，放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，即可放样。放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。
　　（3）建筑物规划放线
　　建筑物规划放线，放线点既要满足城市规划条件的要求，又要满足建筑物本身的几何关系，放样精度要求较高。使用RTK进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系，对于短边，其相对关系较难满足。在放样的同时，需要注意的是测量点位的收敛精度，如果点位收敛精度不高的情况下，强制测量则有可能带来较大的点位误差。在点位精度收敛高的情况下，用RTK进行规划放线一般能满足要求。
　　 （4）用地测量
　　在建设用地勘测定界测量中，RTK技术可实时地测定界址点坐标，确定土地使用界限范围，计算用地面积，在土地分类及权属调查时，应用RTK技术可实时测量权属界限、土地分类修测，提高了测量速度和精度。
　　3. GPS RTK技术在工程测量中处理数据方法
　　实时动态测量RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。在RTK作业模式下，基准站通过数据锭—调制解调器，将其观测值及站点的坐标信息用电磁信号一起发送给流动站。流动站不仅接收来自基准站的数据．同时本身也要采集GPS卫星信号，并取得观测数据，在系统内组成差分观测值进行实时处理，瞬时地给出精度为厘米级(相对于参考站)的流动站点位坐标。
　　在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测位(仍距和载波相位观测值)和测站坐标信息(如基准站坐标和天线高度)—但传送给流动站，流动站在完成初始化后，二方面通过数据链接接收来自基被站的数据，另外，自身也采集rTP3观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，再经过坐标转换、高程拟合和投影改正，即可给出实用的厘米级定位结果。

ayong1009

好帖子，学习了

ayong1009

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好帖子，xie

xuxian1111

希望有不一样的收获！