GPS測量畢業(yè)設計論文.doc

完整 設計沈陽農(nóng)業(yè)大學高等職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設計（論文） 題目： GPS測量 系 別： 建測系 專業(yè)年級： 10級工程測量技術(shù)1班 學生姓名： 年 月 日指導教師： 年 月 日評 閱 人： 年 月 日學 號： 137637028 年 月 日 目 錄前 言- 2 -第一章 GPS-RTK技術(shù)介紹- 2 -一、 GPS-RTK技術(shù)的原理- 2 -二、 GPS-RTK技術(shù)測量特點- 2 -第二章 GPS-RTK在工程中的應用- 2 -一、 地形測量- 2 -二、 地籍測量- 2 -三、 線路測量- 2 -（一）架空線路測量- 2 -（二）管線測量- 2 -四、 渠道測量- 2 -五、 放樣- 2 -（一）點放樣- 2 -（二）線放樣- 2 -第三章 GPS-RTK的具體操作- 2 -一、 架設基準站- 2 -二、 新建工程- 2 -第四章 GPS-RTK的發(fā)展- 2 -參考文獻- 2 -頂崗實踐中主要工作內(nèi)容介紹- 2 -致 謝- 2 -22沈陽農(nóng)業(yè)大學高等職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 第一章 GPS-RTK技術(shù)介紹沈陽農(nóng)業(yè)大學高等職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 前言前 言GPS-RTK（Globle Positioning System-Real Time Kinematic）技術(shù)，是以載波相位測量為根據(jù)的實時差分GPS測量技術(shù)，它是目前應用最廣泛的GPS測量技術(shù)。大二期間學習了GPS這門課程，并對GPS-RTK技術(shù)有了初步了解，在學校的安排實習和社會實踐中也真正接觸到了它。也能用它進行一些簡單的測繪活動。體會到了先進儀器與技術(shù)的方便與快捷。由于學生學習和工作實踐中，與之多為接觸。曾用之進行過地籍測量、地形測量、線路測量、放樣等。故對它也有了初步了解。本論文中就GPS-RTK技術(shù)的原理、特點、應用、具體操作及發(fā)展淺談一下我的理解。由于GPS-RTK技術(shù)發(fā)展日新月異，同時學生水平有限，論文中難免出現(xiàn)錯誤或疏漏之處，懇請老師批評指正并提出寶貴的修改意見，在此表示誠摯的感謝。 編者 2013年5月13日 關鍵詞：GPS-RTK 原理 特點 應用 具體操作 發(fā)展第一章 GPS-RTK技術(shù)介紹 GPS-RTK技術(shù)的原理 圖1-1 實時動態(tài)定位測量 圖1-2 基準站 GPS-RTK（Globle Positioning System-Real Time Kinematic）技術(shù)，是以載波相位測量為根據(jù)的實時差分GPS測量技術(shù)。所謂載波相位測量就是利用載波進行偽距測量。根據(jù)接收機的運動狀態(tài)不同分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位。此技術(shù)由于接收機處于運動狀態(tài)實時可以測量點的位置。利用兩臺GPS接收機分別安置在基線兩端，同時觀測相同的衛(wèi)星，通過兩測站同步采集GPS數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理以確定基線兩端點的相對位置或基線向量的方法叫做相對定位。這種相對定位的過程稱差分GPS定位。作業(yè)過程中這兩臺GPS接收機一臺是流動站或稱用戶站（如圖1-1），另一臺叫基準站（如圖1-2）?；鶞收緦⑼接^測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設備實時發(fā)送給用戶觀測站即流動站。在用戶站上，GPS接收機在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，通過無線電接收設備，接收基準站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)和改正數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位原理，實時地計算并顯示用戶站的三維坐標及其精度。用戶站與手簿通過藍牙連接，數(shù)據(jù)都存儲并顯示在手簿上（如圖1-3）。 圖1-3 手簿 目前動態(tài)測量采用兩種作業(yè)模式：1 自由RTK。首先在某一起始點上靜止地觀測，以便采用快速解算整周模糊數(shù)的方法實時地進行初始化工作。初始化后，流動的接收機在每一測站上，靜止觀測數(shù)歷元，并連同基準站的同步觀測數(shù)據(jù)，實時地解算流動站的三維坐標。2 自動RTK。同樣方法先完成初始化工作，然后，運動的接收機按預定的采樣時間間隔自動進行觀測，并連同基準站的同步觀測數(shù)據(jù)，實時地確定采樣點的空間位置。對運動目標來說，可以在衛(wèi)星觀測點上，靜止地觀測數(shù)分鐘，以便重新初始化，或者利用動態(tài)初始化（AROF）技術(shù)，重新初始化，而對于海上和空中的運動目標來說，則只有運用AROF技術(shù)，重新完成初始化工作。 GPS-RTK技術(shù)測量特點 GPS系統(tǒng)是目前在導航定位領域應用最廣泛的系統(tǒng)，他以高精度、全天候、高效率、多功能、易操作等特點著稱，比其他導航定位系統(tǒng)更具有優(yōu)勢。GPS-RTK技術(shù)測量特點：1) 定位精度高在實時動態(tài)定位（RTK）中，定位精度可達到厘米級，能滿足各種工程測量的要求。其精度隨著GPS定位技術(shù)及數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展還將進一步提高。2) 實時定位利用全球定位系統(tǒng)進行導航，可實時確定運動目標的三維位置和速度。3) 觀測時間短 流動站初始化觀測1-5 min后，并可隨時定位，每站觀測時間僅需幾秒鐘。4) 觀測站之間無需通視 經(jīng)典測量技術(shù)需要保持良好的通視條件，而GPS測量只要求測站15以上空間開闊，與衛(wèi)星保持通視即可，既不需要觀測站之間通視又不需要建造覘標。這一優(yōu)點既可以大大減少測量工作的經(jīng)費和時間，同時又可以使選點工作變的非常靈活。還可省去經(jīng)典測量中傳算點和過渡點的測量工作。5) 操作簡便 測量自動化程度高。開機初始化后，手簿與接收機通過藍牙自動連接。對于手簿，按“A”鍵表示測量點位，再次回車表示以存儲，兩次“B”鍵表示查看存儲數(shù)據(jù)。非常簡便。GPS用戶接收機一般重量較輕、體較小，手簿也很便于攜帶。6) 可提供全球統(tǒng)一的三維地心坐標 經(jīng)典大地測量將平面和高程采用不同的方法分別施測。GPS測量中，在精確測定平面位置的同時，可以精確測量觀測站的大地高程。GPS定位是在全球統(tǒng)一的WGS-84坐標系統(tǒng)中計算的，因此全球不同點的測量成果是相互關聯(lián)的。7) 全球全天候作業(yè) GPS衛(wèi)星較多，卻分布均勻，保證了全球地面被連續(xù)覆蓋，使得在地球上認何地點、任何時候進行觀測工作，通常情況下，除雷雨天氣不宜觀測外，一般不受天氣狀況影響。沈陽農(nóng)業(yè)大學高等職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 第二章 GPS-RTK在工程中的應用第二章 GPS-RTK在工程中的應用一、 地形測量地形測量【topographic survey】指的是測繪地形圖的作業(yè)。即對地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置和高程進行測定，并按一定比例縮小，用符號和注記繪制成地形圖的工作。地形測量的內(nèi)容簡言之包括自然地物和人工地物。自然地物就是自然形成的江河湖泊等。變化明顯的可以在南方CASS軟件中以相應的符號表示。如坡、坎、陡崖、沖溝等。變化不明顯或者反應一定范圍地勢高低的的要構(gòu)等高線。對于人工地物如房屋、圍墻、魚塘、電纜等都需要一一測出。利用GPS-RTK將地勢變化點和所有地物測定出來后，再將數(shù)據(jù)導入電腦，在相應軟件繪制成圖。一切建設大到設計一個西氣東輸工程小到設計一座樓房，之前都離不開對建設區(qū)域及附近的地形有所了解。這就需要進行測地形圖。GPS-RTK先進技術(shù)的發(fā)展以其諸多的優(yōu)勢搶占市場。大大提高了工作效率，廣受大家的青睞。圖2-1-1 九龍河地形截圖圖2-1-2 鬧得海水庫地形截圖二、 地籍測量地籍測量是土地管理工作的重要基礎，它是以地籍調(diào)查為依據(jù)，以測量技術(shù)為手段，從控制到碎部，精確測出各類土地的位置與大小、境界、權(quán)屬界址點的坐標與宗地面積以及地籍圖，以滿足土地管理部門以及其它國民經(jīng)濟建設部門的需要。利用GPS-RTK，兩個人組成一個小組。一人拿手簿繪草圖，另一人舉桿測房檐和界彼墻。對于一般無房檐或小房檐的房子，通過接收機豎直或稍微傾斜使接收機的相位中心照準房角直接測出三個房角坐標（根據(jù)三點畫房方法成圖）。對于大房檐采用四點瞄方向法（如圖2-2-1）。 圖2-2-1 有房檐的房子測量方法如圖測出1、2、3、4點后，1與2連線通過3偏移，3與4連線通過2偏移，然后根據(jù)三點畫房的方法畫出圖。另外遇到高樓或不易測得的地方還可以采用距離交會法，量距法等?？傊擅罾孟鄬﹃P系，測出地籍圖。在小區(qū)內(nèi)一般高大建筑物比較多，這時候要使用全站儀配合GPS-RTK進行測量。在空曠的地方利用GPS-RTK留兩個控制點，作為全站儀碎步測量的測站點和后視定向點。 線路測量架空線路測量測量工作在送電線路工程建設中起著重要作用，其主要表現(xiàn)在：一是在工程規(guī)劃階段要根據(jù)地形圖設計線路的基本走向，得到線路的長度、曲折系數(shù)等基本數(shù)據(jù)，用以編制投資匡算，進行工程造價控制，論證規(guī)劃設計的可行性；二是在工程設計階段要依據(jù)地形圖及其他信息進行選擇和確定線路路徑方案，實地對路徑中心進行測定，測量所經(jīng)地帶的地物、地貌，并繪制成具有專業(yè)特點的送電線路平斷面圖，為線路電氣、桿塔結(jié)構(gòu)設計、工程施工及運行維護提供科學依據(jù)；三是在施工階段，要依據(jù)上述平斷面圖，對干桿塔位置進行復核和定位，要依據(jù)桿塔中心樁位準確地測設桿塔基礎位置，對架空線弧垂要精確測量；四是施工完畢后，對基礎、桿塔、架空線弧垂的質(zhì)量需進行檢測，確保施工質(zhì)量符合設計要求，以保證送電線路的運行安全。送電線路測量工作包括選線測量、定線測量、平斷面測量、交叉跨越測量和定位測量。管線測量 地下管線測量有著自身的特點，探測的對象包括埋設于地下的給水、排水、燃氣、熱力、工業(yè)等各種管道以及電力、電信電纜。由于地下管線埋設的復雜性決定了我們需要實測的管線點位也就特別多，外業(yè)測量任務也就特別重。管線點包括線路特征點和附屬設施（附屬物）中心點，可分為明顯管線點和隱蔽管線點兩類。它的分布很有特點：在市區(qū)內(nèi)主要分布的各條馬路的路面及人行道上，相對集中且呈帶狀分布；在郊區(qū)主要是石油、給水、電信等長途輸送管道，線路單一且距離較長。針對上述特點若采用傳統(tǒng)測量方法則必須先沿測區(qū)布設大量的導線點，再采用全站儀進行施測，每個施測小組至少34人方可進行工作，而且由于通視條件的約束，往往需要頻繁的轉(zhuǎn)移測站，工作效率很低。特別是針對郊區(qū)的單一管線測量，僅從時效上來講是讓人難以忍受的。而RTK 技術(shù)的運用恰恰解決了這種中、長距離測量的難題。相對于傳統(tǒng)測量方法，RTK 測量主要有以下特點：1、距離遠 RTK作業(yè)半徑是指流動站與基準站的直線距離，一般能達到6km左右，若衛(wèi)星條件理想，電臺信號強，可達到10km-15km。適合帶狀測區(qū)以及長途輸送管道的實際特點。 2、精度高RTK測量標稱精度可達到為：1cm 1ppm（平面），2cm 1ppm（高程）。而常規(guī)測量中地下管線點的測量精度：平面位置中誤差不得大于5cm(相對于臨近控制點)，高程測量中誤差不得大于3cm(相對于臨近控制點)。相比較，優(yōu)勢盡顯。3、速度快RTK通過實時處理能在2s內(nèi)即可測得三維坐標。如采用1+2配置，即一臺基準站，兩臺流動站，兩個測量小組可以同時施測，必要時還可以1+3配置。這就適應了實測的管線點位多的要求。4、簡便、一體化便攜式 RTK技術(shù)的自動化程度高，觀測人員主要是擺好基準站，然后進行流動站工作，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成。流動站重量較輕，便于攜帶，減輕了現(xiàn)場測量人員的勞動強度，而且可以一個人單獨作業(yè)，提高了工作效率。 5、測站之間無需通視，是相互獨立的觀測值，不存在誤差積累傳播。渠道測量渠道是農(nóng)業(yè)工程的重要組成部分，根據(jù)渠道的作用，一般分為灌溉渠道、排水渠道和引水渠道三類。灌溉渠道的作用就是將水庫或河流的水引入農(nóng)田。渠道包括渠首、渠道、渡槽、倒虹吸、涵洞、節(jié)制閘、分水閘等一系列的配套建筑物，堤線是嚴江河、湖、水庫、海域等修筑的現(xiàn)狀擋水建筑物。渠道和堤線測量，在勘測設計階段的主要測量內(nèi)容有踏勘、選線、中線測量、縱橫斷面測量（大型工程必要時應進行帶狀地形圖測量）以及相關工程的調(diào)查工作等。其主要的目的是計算工作量，優(yōu)化設計方案，為工程設計提供資料。在施工管理階段，需進行施工測量。施工測量應按設計和施工的要求，測設中線和高程的位置，以作為工程細部測量的依據(jù)。施工測量的精度，應以滿足設計和施工要求為準。渠道和堤線，包括新建、改建的運河，均應按規(guī)劃（或稱選線）和設計（或稱定線）兩個階段進行測量。渠道測量的工作步驟可以分為以下幾步：1. 準備工作 明確測量的任務和具體要求，以及與今后設計相關且需要現(xiàn)在調(diào)查清楚的問題。明確是新建渠道還是改建渠道，渠道有無地質(zhì)資料或類似工程可供參本渠道工程參考的地質(zhì)資料。2. 渠道現(xiàn)狀（樹形）導線圖的繪制 渠道現(xiàn)狀圖應明確標出渠道的各個起點、終點、拐角、拐點等的位置，分水閘、節(jié)制閘、橋涵等配套建筑物的位置，上下級渠道和各個建筑物的名稱。3. 根據(jù)渠道現(xiàn)狀導線圖進行渠道及其配套建筑的測量 渠道測量的技術(shù)要求應按水利水電工程規(guī)范（規(guī)劃設計階段）執(zhí)行。4. 渠道沿線查看 渠道放線測量的同時應注意觀察沿線的地形地貌、植被情況，并以樁號為準做好記錄。新建渠道應查看是否穿越農(nóng)田或林帶、居民點等；已有渠道應查看已建建筑物的使用狀況，并做好記錄。注意查看渠道眼線是否有可供施工用的道路、水源、料場。較大的重要的交叉建筑還要測大比例尺地形圖。放樣（一）點放樣 將圖紙上的坐標利用儀器測設到在實地位置的工作叫放樣。 利用RTK放樣前一般要在坐標管理庫中輸入點的坐標，再進行放樣點的選取。放樣時氣泡居中，根據(jù)手簿屏幕顯示（如圖2-4-1 點放樣），向一定方向移動桿，使坐標偏移量達到最小。整個過程要保持氣泡居中，這樣才能保證放樣點位置的準確性。 圖2-4-1 點放樣（二）線放樣 線放樣時輸入線的起點和終點，手簿便能自動反算出邊長。從屏幕上可以看出偏離距。在地形測量中特別是斷面測量，線放樣就顯得很重要。根據(jù)偏離距進行碎步點采集，這樣找到圖上會看出這些點幾乎都在相應的線上，便于做斷面圖。在有的管線測量中，常有利用線放樣，根據(jù)里程進行百米樁進行定位。詳看（圖2-4-2 線放樣）圖2-4-2 線放樣沈陽農(nóng)業(yè)大學高等職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 第三章 GPS-RTK的具體操作第三章 GPS-RTK的具體操作一、架設基準站 基準站（如圖3-1-1）架設的好壞，將影響移動站工作的速度，并對移動站測量質(zhì)量有著深遠的影響，因此用戶注意使觀測站位置具有以下條件：1.在10度截止高度角以上的空間部應沒有障礙物；2.鄰近不應有強電磁輻射源，比如電視發(fā)射塔、雷達電視發(fā)射天線等，以免對3.RTK電信號造成干擾，離其距離不得小于200m；4.基準站最好選在地勢相對高的地方以利于電臺的作用距離；5.地面穩(wěn)固，易于點的保存；6.用戶如果在樹木等對電磁傳播影響較大的物體下設站，當接收機工作時，接收的衛(wèi)星信號將產(chǎn)生畸變，影響RTK的差分質(zhì)量，使得移動站很難FIXED。 圖3-1-1 基準站 2、 新建工程 待基準站數(shù)據(jù)鏈燈，藍牙燈，衛(wèi)星燈等正常亮時，打開手簿進行藍牙連接。注意電臺通道、差分格式、藍牙連接模式等都要與基站一致方能連接上。而后依次按要求填寫或選取如下工程信息：工程名稱（一般以當天日期為名）、橢球系名稱、投影參數(shù)設置、四參數(shù)設置（未啟用可以不填寫）、七參數(shù)設置（未啟用可以不填寫）和高程擬合參數(shù)設置（未啟用可以不填寫），最后確定，工程新建完畢。 注意在工具-其他設置中將桿高改為相應對中桿的高度。（如下圖） 圖3-2-1 新建工程 圖3-2-2 參數(shù)設置、 參數(shù)設置完后，便可以進行測量了。其中常用的鍵便是：“A”鍵存儲， 兩次“B”鍵提取坐標?？梢愿鶕?jù)自己的習慣，任意修改點名。沈陽農(nóng)業(yè)大學高等職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 第四章 GPS-RTK的發(fā)展沈陽農(nóng)業(yè)大學高等職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 第四章 GPS-RTK的發(fā)展第四章 GPS-RTK的發(fā)展Real Time Kinematic，簡稱RTK)的基本思想是在基準站上安置一臺GPS接收機，對所有可見GPS衛(wèi)星進行連續(xù)地觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)，通過無線電傳輸設備，實時地發(fā)送給用戶觀測站。在用戶站上，GPS接收機在接收GPS 衛(wèi)星信號的同時，通過無線電接收設備，接收基準站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位的原理，實時的計算并顯示用戶站的三維坐標及其精度。RTK技術(shù)是建立在流動站和基準站誤差強相關的假設基礎上，當流動站和基準站距離較近時，假設可較好成立，但當它們距離逐漸變遠時，誤差相關性便越來越差，各項誤差迅速增加，從而導致難以確定整周模糊度，無法獲得固定解。網(wǎng)絡RTK，又稱多基站RTK，它可以克服常規(guī)RTK的不足，實現(xiàn)差分作用廣、定位精度高的優(yōu)點。且可靠性、可用性比常規(guī)RTK有了很大提高。雙星系統(tǒng)（GPS+GLONASS雙系統(tǒng)導航定位）是GPS RTK發(fā)展的熱點，它可接收14-20顆衛(wèi)星左右，是常規(guī)RTK所無法比擬的，該技術(shù)使GPS設備具備最短時間達到厘米級精度的能力與最強的抗干擾遮擋能力。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，RTK技術(shù)已由傳統(tǒng)的1+1或1+2發(fā)展到了廣域差分系統(tǒng)WADGPS，有些城市建立起CORS系統(tǒng)，這就大大提高了RTK的測量范圍，當然在數(shù)據(jù)傳輸方面也有了長足的進展，由原先的電臺傳輸發(fā)展到現(xiàn)在的GPRS和GSM網(wǎng)絡傳輸大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率和范圍。在儀器方面，現(xiàn)在的儀器不僅精度高而且比傳統(tǒng)的RTK更簡潔、更容易操作！沈陽農(nóng)業(yè)大學高等職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 參考文獻參考文獻1. 張毅. 鑄造工藝CAD及其應用M，北京：機械工業(yè)出版社，1994，14-15.2. 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