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第8章GPS实时动态定位GPS测量定位技术

《GPS测量定位技术》主讲人:周建郑

黄河水利职业技术学院

第八章GPS实时动态定位原理第一节RTK概述

第二节RTK系统基准站的组成和作用第三节RTK流动站的组成和作用

第四节RTK定位测量的外业准备工作第五节RTK的作业方法

第六节GPS网络RTK技术

用RTK技术进行工程测量

摄影测量控制点加密安徽黄山公路比较线测量

第一节RTK 概述

载波相位差分法差分法:修正法:将基准站采集的载波相位

发送给用户,进行求差解

算坐标。将基准站的载波相位修正

值发送给用户,改正用户

接收到的载波相位,再解

求坐标。

{RTK (Real-Time-Kinematic )技术是GPS 实时载波相位差分的简称。

一、RTK 的工作原理基准站接收机流动站接收机

GPS 卫星

如图8—1所示

图8-1 RTK的工作原理

??? 1.实时差分GPS ,精度为1~3m ;2.广域实时差分GPS ,精度为1~2m ;

3.精密差分GPS ,精度为1~5cm ;

4.实时精密差分GPS ,精度为1~3cm 。

以采用值的类

型为依据可分为4类:

二、RTK 的系统组成

...1260...1a b c V A RTK a GPS b c TSC ?????????????????????

基准站GPS接收机及接收天线1.基准站无线电数据链电台及发射天线

直流电源系统的组成流动站接收机及接收天线2.流动站无线电数据链接收机及天线控制器及软件天宝RTK 系统由下列两部分组成:

第二节RTK系统基准站的组成和作用RTK系统基准站由基准站GPS接收机及卫星接收天线、无线电数据链电台及发射天线、直流电源等组成。

如图8-2所示:

图8-2 Trimble4800GPS—RTK基准站配置图

GPS-RTK作业能否顺利进行,关键的问题是无线电数据链的稳定性和作用距离是否满足要求。它和无线电数据链电台本身的性能,发射天线的类型,参考站的选址,设备的架设,环境无线电的干扰情况等有直接的关系。

参考站发射天线和流动站接收天线之间无遮挡信号的障碍物,这些障碍物在陆地上主要由地形、建筑物、无线电信号发射台等;在海上则主要是地球曲率的影响。为了尽量避免参考站设备之间相互干扰,在作业时,大于25W的数据链电台发射天线距离GPS接收天线至少2m,最好6m以上;发射天线与电台的连接电缆必须展开,以免形成新的干扰源。

为了尽量避免参考站设备之间相互干扰,在作业时,大于25W的数据链电台发射天线距离GPS接收天线至少2m,最好6m以上;发射天线与电台的连接电缆必须展开,以免形成新的干扰源。

RTK 数据链无线电发射机(TRIMMRK Ⅱ)的工

作频率为UHF 频段(400~480MHZ ),当功率一定时,发射距离随天线高度增加而增加,如下式所示:

124.24H H =?+

发射距离(半径)()式中:4.24——为天宝经验值;

H1 ——电台的天线高;

H2 ——流动站的天线高;(式8—1)

例:天宝4800GPS接收机使用的TRIMMRKⅡ无线电数据链电台发射功率为25W,电台天线高为9m,流动站的天线高为2m,试计算流动站工作的最远距离?

解:已知H1 = 9 m,H2 = 2m,根据公式可计算出流动站在开阔地带工作的最远距离为:

发射距离(半径)()

=?+=

4.249218.71()

km 注:该距离是在无任何遮挡物的空旷地带的理论值,实际上要根据实地情况来确定,要留有余量,根据经验,在城市要将电台天线架设在高楼顶上,才可能达到10公里左右的距离。

第三节RTK流动站的组成和作用

流动站的组成如图8—3所示

流动站的作用:

从基准站接收到的信号由流动站的UHF电台接收,流动站同时也接收相同的卫星信号,用配备的TSCE控制器进行实时解算。

流动站数据链电台的功率为2W,其电

源和卫星接收机共用,不需另配电池。

基准站GPS接收机与TRIMMRKⅡ电台之间的数据传输波特率为38400,TRIMMRKⅡ电台与流动站GPS接收机之间的数据传输波特率为4800,流动站中的UHF数据链电台与流动站GPS接收机之间的数据传输波特率为38400。

图8-3 数据链传输的波特率关系

为了保证流动站的测量精度和可靠性,应在整个测区选择高精度的控制点进行检测校对,选择的控制点应有代表性,均匀地分布在整个测区。

1.基准站可以安置在已知点上,也可以不安置在已知点上。若安置在已知点上,则输入已知点的坐标,进行坐标的转换(WGS—84转换成BJ54或其它坐标系)。

2. 基准站若安置在未知点上(在城市测量中,有时为了控制更远和更大的范围,根据RTK的特点,可将基准站架设在没有控制点的高楼顶上),在启动基准站时,则需输入该点的WGS—84坐标,进

行坐标的转换(WGS—84转换成BJ54或其它坐标系)。求得WGS—84坐标的方法是:开机后,在TSCE控制器上经经过初始化操作后,显示一软键here (译成汉语为“这里”),直接按该键即可

求得该点的WGS—84坐标。

全球卫星定位系统在实时动态测量(RTK)中的现况

全球卫星定位系统在实时动态测量(RTK)中的现况分析【摘要】随着全球定位系统(gps)技术的快速发展, rtk(realtime kinematic)测量技术也日益成熟。rtk技术,是测量技术与数据传输技术的结合,是测量技术中的一个新突破,极大地提高了测量工作作业的效率。本文主要阐述了rtk技术的含义、工作原理、优缺点,还分析了rtk技术在城市测量中的注意事项。【关键词】rtk;gps;城市测量;定位 全球卫星定位系统技术的应用 1.rtk技术的发展现状 全球卫星定位系统技术的发展是一个漫长的过程,从上个世纪七十年代由美国率先发起研制,如今发展已初具规模。全球卫星定位系统主要是为了实现实施三维导航与定位能力和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(real-time kinematic)测量技术也日益成熟,测量技术逐步在测绘中得到应用,尤其是在城市各方面测量中的应用。rtk测量技术因其精度高、实时性和高效性,已逐步应用于城市图根测量、工程放样、碎部测量、地籍测量等诸多方面,并且正在向城市一、二级导线(gps)控制测量方向拓展,使得其在城市测绘中的应用越来越广。rtk技术,是测量技术与数据传输技术的结合,是测量技术中的一个新突破。常规的gps测量方法,如静态、快速静态等方法都需要事后进行解算才能获得可使用的坐标数据,而rtk是能够在

野外实时得到较高精度数据的测量方法,它采用了载波相位动态实时差分(real-time kinematic)方法,是gps应用的重大里程碑。它的出现为工程放样、地形测图以及各种控制测量带来了新曙光,极大地提高了外业作业效率。gps的出现是测绘行业的一次革命,而rtk技术的出现,使得gps可以更广泛地应用于测绘行业的各个方面。现在许多城市已在或准备建立城市gps综合服务网,直接为城市测量、交通、公安及气象等领域服务。利用gps综合网基准站连续发布的高精度gps信息,使得城市gps用户能够快速实时、准确地确定其空间地理信息,届时,rtk将会更方便、更精确、更灵活、更可靠。随着rtk技术的不断发展与完善,它将成为未来城市测量的主导测量模式,开辟城市测量的新理念。 2.rtk技术所存在的问题 rtk技术灵活、方便的特点使其在城市测量中有广阔的应用前景,但是由于城市现代通信业的高度发达,城市建筑的高大化和装潢材料的强反射性,市区道路车流量大且行动缓慢等因素,使得rtk作业受到一定的影响。主要表现在:受卫星状况的影响,受电离层影响,受数据链电台传输距离影响,受对空通视环境影响,受高程异常问题影响,等等。还有rtk技术的精度也是一个长期以来为大家所关注的一个方面。 3.rtk测量的基本原理 rtk 测量模式要求至少两台同时工作的gps接收机。在两台套接

空间定位技术论文

空间定位技术与定位信息 学院: 专业: 学生姓名: 学号:

合成孔径雷达(InSAR) 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种高分辨率的二维成像雷达。它作为一种全新的对地观测技术,近20 年来获得了巨大的发展,现已逐渐成为一种不可缺少的遥感手段。与传统的可见光、红外遥感技术相比,SAR 具有许多优越性,它属于微波遥感的范畴,可以穿透云层甚至在一定程度上穿透雨区,而且具有不依赖于太阳作为照射源的特点。微波遥感还能在一定程度上穿透植被,可以提供可见光、红外遥感所得不到的某些新信息,使其具有全天候、全天时的观测能力,这是其它任何遥感手段所不能比拟的。 传统的SAR 技术只能获得目标的二维信息,它缺乏获取地面目标三维信息和监测目标微小形变的能力。通过将干涉测量技术与传统SAR 技术结合而形成的合成孔径雷达干涉技术(Synthetic Aperture Radar Interferometry,InSAR)提供了获取地面三维信息的全新方法。 一、InSAR技术基本原理 InSAR的原理是通过两副天线同时观测或通过一副天线两次平行观测,获取地面同一景观的复图像对,根据地面各点在两幅复图像中的相位差,得出各点在两次成像中微波的路程差,从而获得地面目标的三维信息。[1] 雷达数据干涉处理要满足几个条件[2],第一,基线长度要满足相干的要求;第二,相干图像获取期间成像区变化要足够小;第三,将数据处理成SLC(单探视复数)格式。 InSAR 数据处理的核心算法包括SAR 图像配准、干涉相位图的生成和滤波、相位解缠、干涉基线参数确定或估计等。其数据处理流程和处理步骤可以概括如下: (1)获取满足InSAR处理条件的机载或星载雷达数据; (2)对每一频段数据按斜距坐标生成复数SAR图像; (3)根据两个复数图像,计算图像中每一个配准像元的相位差,即干涉相; (4)用相位解缠技术解2π模糊性; (5)将解缠过的相位差转换为地物高程角;

空间定位技术作业参考答案

研究生试卷 2013年— 2014年度第二学期 课程名称:空间定位技术评分:_________ 专业:测绘工程年级: 2013 研究生姓名: * * * 学号:********** 任课教师姓名: * * * 注意事项 1.答题必须写清题号; 2.字迹要清楚,保持卷面清洁; 3.试题随试卷交回; 4.考试课按百分制评分,考查课按5级分制评分; 5.阅完卷后,一周内将试卷、试题、成绩单由任课教师签名后,送有关部门。

合成孔径雷达干涉测量(InSAR) 摘要:本文主要介绍了合成孔径雷达干涉测量技术的发展简史、基本原理、及其3种基本模式,并且对其数据处理的基本步骤进行了概述。最后,还讲述合成孔径雷达干涉测量的主要应用,并对其未来发展进行了展望。 关键字:合成孔径雷达,合成孔径雷达干涉测量,微波遥感,影像 1.发展简史 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种高分辨率的二维成像雷达。它作为一种全新的对地观测技术,近20年来获得了巨大的发展,现已逐渐成为一种不可缺少的遥感手段。与传统的可见光、红外遥感技术相比,SAR 具有许多优越性,它属于微波遥感的范畴,可以穿透云层,甚至在一定程度上穿透雨区,而且具有不依赖于太阳作为照射源的特点,,具有全天候、全天时的观测能力,这是其它任何遥感手段所不能比拟的。微波遥感还能在一定程度上穿透植被,可以提供可见光、红外遥感所得不到的某些新信息。随着SAR 遥感技术的不断发展与完善,已经成功应用于地质、水文、海洋、测绘、环境监测、农业、林业、气象、军事等领域。 L. C. Graham 于1974 年最先提出了合成孔径雷达干涉测量(InSAR )三维成像的概念,并用于金星测量和月球观察。后来Zebker、G. Fornaro及A. Pepe等做出了进一步的研究,以解决InSAR 处理系统中有关基线估计、SAR 图像配准、相位解缠和DEM 生成等方面的问题。自1991 年7 月欧空局发射载有C 波段SAR 的卫星ERS- 1 以来,极大地促进了有关星载SAR 的InSAR 技术研究与应用。由于有了优质易得的InSAR 数据源,大批欧洲研究者加入到这个领域,亚洲(主要是日本)的一些研究者也开展了这方面的研究。日本于1992 年2 月发射了JERS- 1,加拿大于1995 年初发射了RADARSAT,特别是1995 年ERS- 2 发射后,ERS- 1 和ERS- 2 的串联运行极大地扩展了利用星载SAR 干涉的机会,为InSAR 技术的研究提供了数据保证。目前用于InSAR 技术研究的数据来源主要有:ERS- 1/2、SIR- C/X SAR、RADARSAT、JERS- 1、TOPSAR 和SEASAT 等。 1979年9月,我国自行研制的第一台合成孔径雷达原理样机在实验室完成,并在试飞中获得我国第一批SAR 影像。1989年起国家科委设立了“合成孔径雷达遥感应用实验研究项目”,拉开了大规模雷达遥感研究的帷幕。目前国内外许多部门和科研机构正积极从事着InSAR 技术机理及其应用的研究,已经取得了许多成果,InSAR 技术的前景日益看好。

顶管施工动态测量实时控制可视化系统的研究开发

2012年12月第6期 城市勘测 Urban Geotechnical Investigation &Surveying Dec.2012No.6文章编号:1672-8262(2012)06-117-04 中图分类号:P209 文献标识码:A 顶管施工动态测量实时控制可视化系统的研究开发 郭志丹* ,李奇 *收稿日期:2012—02—28 作者简介:郭志丹(1984—),男,助理工程师,主要从事测绘、地籍调查以及地理信息系统软件开发等工作。 (河南省中纬测绘规划信息工程有限公司,河南焦作454000) 摘 要:以非开挖管道工程施工测量控制为例,介绍了全站仪、便携式电脑、数据处理及可视化软件的结合而组成的施工测量控制系统。主要阐述了动态数据传输、数据处理、可视化系统开发的过程及方法。关键词:全站仪;实时;动态测量;可视化;系统开发 1概述 随着城市建设的大规模发展,城区内需要敷设的各种大口径管道越来越多。而其中的主要困难是敷设管道需经过人口稠密区或大型建筑物、构筑物及支流小河等。所以非开挖敷设管道技术— ——顶管法施工在近年得到广泛的应用。顶管施工技术的优势:①不开挖地面,能穿越公路、铁路、河流,甚至可以在建筑物底下穿过, 是一种安全有效地进行环境保护的施工方法;②顶管施工管道的上部土层未经扰动,管道的管节端不易产生段差变形,管材寿命大于开挖埋管施工的管材;③采用房下顶管施工方法能节约大笔征地拆迁费用,减少动迁用房,缩短了管线长度。顶管施工使用较多的是刃口推进技术,刃口推进技术又称手掘式顶管施工技术,管径一般在800mm 3000mm 。该技术设备投入少,工艺简单,工期短,小型施工企业即可完成。如北京清河污水干线;西安咸阳机场,广州、杭州、福州、武汉等地都有顶管施工的实例。 顶管工程的测量精度的高低决定了管道方向的准确与否,直接关系到整个工程的成败。为确保非开挖式管道工程施工的质量, 提高施工效率,降低工程成本,结合顶管刃口推进法工程施工技术的特点,我们研究开发了基于独立坐标系下的“顶管施工动态测量实时控制可视化系统” 。该系统包含数据采集、数据处理、精度分析、可视化程序开发四个部分。 “顶管施工动态测量实时控制可视化系统”,采用独立坐标系下一站式实时动态中线方向和高程控制测量,仪器与便携式电脑连接配以自行开发的数据处理软件相结合(如图1所示),具备了以下功能:①全站仪直接获取工具管顶部中心方向偏差和高程;②动态显示工具管顶部中心轨迹,水平、高程限差边界可视 化;③预置偏差警示提示区间,顶进管距实时显示;④便携式电脑直接访问全站仪数据库自动获取观测数据,处理数据建立偏差分析数据库,评定结果质量。 图1全站仪顶管测量控制系统示意图 2 独立坐标系下顶管施工动态测量实时控制可视化系统的要求 2.1 开发顶管施工动态测量实时控制可视化系统的目的 该系统是在平面直角独立坐标系下,由全站仪、便 携式电脑、数据处理及可视化软件组成系统。建立平面直角独立坐标系是以方便求出顶管的方向、 高程偏差为原则;利用全站仪实时测量顶管水平方向和管道中心标高,以保持管道的设计坡度始终满足限差要求;利用便携式电脑通过自行开发的软件直接访问全站仪的数据库获取实时测量数据, 经计算机处理后可视化显示出管道平面轨迹、高程方向的轨迹以及限差区间和界线,以便及时为施工人员提供管道的前进趋势和修正数据。2.2 开发顶管施工动态测量实时控制可视化系统的数学模型研究 (1)建立平面直角独立坐标系 以全站仪安置处O 点为独立坐标系的坐标原点,

实时动态(RTK)测量中坐标转换参数计算的几种方法

实时动态(RTK)测量中坐标转换参数计算的几种方法 摘要:RTK所接收到的数据是WGS-84坐标系下的数据,而我们使用的坐标系一般是1954北京坐标系、1980年国家大地坐标系以及一些城市工矿使用的独立坐标,因此,需要将RTK接收到的WGS-84坐标转换成我们工程所使用的坐标系坐标。为此,如何计算这些坐标系统转换参数成为RTK使用过程中的一个非常重要的环节。 关键词:GPS-RTK测量坐标转换 1、RTK技术概述 实时动态(RTK)测量系统,是GPS测量技术与数据传输技术的结合,是GPS测量技术中的一个新突破。GPS测量中,静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算处理才能获得待测点的坐标,而RTK测量实时差分定位是一种能够在野外实时得到厘米级精度的测点坐标。 RTK实时测量技术具有全天候、作业效率高、定位精度高、操作简便等优点,因而得到了广泛的应用,而且技术设备越来越先进与方便。RTK测量系统一般由以下三部分组成:GPS接收设备、数据传输设备、软件系统。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成,它是实现实时动态测量的关键设备。 2、RTK实时测量坐标参数转换 RTK所接收到的数据是WGS-84坐标系下的数据,而我们一般使用的坐标系是1954北京坐标系、1980年国家大地坐标系以及一些城市工矿使用的独立坐标,因此,需要将RTK接收到的WGS-84坐标转换成我们使用的1954北京坐标系坐标或1980年国家大地坐标系坐标或城市工矿使用的独立坐标系坐标。为此,如何计算坐标系统转换参数成为RTK使用过程中的很重要的一个环节。 根据RTK的原理,参考站和流动站直接采集的都为WGS84坐标,参考站一般以一个WGS84坐标作为起始值来发射,实时地计算点位误差并由电台发射出去,流动站同步接收WGS84坐标并通过电台来接收参考站的数据,条件满足后就可达到固定解,流动站就可实时得到高精度的相对于参考站的WGS84三维坐标,这样就保证了参考站与流动站之间的测量精度。如果要符合到已有的已知点上,需要把原坐标系统和现有坐标系统之间的转换参数求出。 3、三参数转换

室内定位技术发展与应用研究

第 40卷第6期 测绘与空间地理信息 V 〇L40,N 〇.62017 年 6 月 GEOMATICS & SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY Jim.,2017 室内定位技术发展与应用研究 周源,刘禹鑫,林富明 (国家测绘地理信息局黑龙江基础地理信息中心,黑龙江哈尔滨150081) 摘 要 :目前,全球卫星导航系统是获取室外环境位置信息最常用的技术手段,但由于卫星信号易被遮挡,并不 适用于室内或者高楼林立的复杂场合,因此,室内定位技术作为室外定位的有力补充迅速发展。本文通过介绍 目前主流室内定位方式及关键技术,结合室内定位技术的研究现状,深入挖掘了室内定位技术的潜在价值及广 阔前景,并提出具体创新应用方向,力求构建深层面的智慧位置平台。 关键词:室内定位;WI - F I ;定位数据;关键技术;应用前景;位置服务中图分类号:P 236 文献标识码:A 文章编号:1672 -5867(2017)06 -0054 -04 Research on the Development and Application of Indoor Positioning Technology ZHOU Yuan , LIU Yu -xin , LIN Fu - ming (Heilongjiang Geomatics Center of NASMG, Harbin 150081, China) Abstract : At present , the Global Navigation Satellite System (GNSS ) is the most commonly used technical means accessing to outdoor environment location information , but the satellite signal is easily blocked and does not apply to the complex situations , such as indoor or high - rise buildings , so as the powerful supplement of outdoor positioning , indoor positioning technology is rapidly developing . Through the introduction of the method and key technology of current mainstream indoor positioning and combined with the research status of indoor positioning technology , the paper deeply digs the potential value and broad prospects of the indoor positioning technolo -gy , puts forward the specific innovation application , and strives to build the Smart Location Platform .Key words : indoor positioning ; WI - FI ; location data ; key technology ; application prospect ; LBS 〇引言 随着人类社会的进步,人们越来越关注自身的精确 位置信息,以及兴趣点的定位与导航。GNSS 提供了有效 的室外定位手段,成为很多人的必备工具。但是卫星导 航也有它的不足:在高楼林立的城市区域以及大型场馆 的室内环境,卫星定位的精度会大幅降低,甚至无法定 位。随着人们对精准性和速度的要求越来越高,对室内 定位的需求也十分迫切,定位与位置服务“最后一公里”问题日益突出,室内定位凸显了其作用与价值。 常规的室内定位技术手段是:通过在室内有效布置 基站,用户凭借手机等工具在基站中产生包括距离和信 号强度等指纹特征,再根据多个基站的指纹交叉确定用 户的位置。目前,已经投入应用的基站类型包括Wi - Fi 、 收稿日期=2016 -08 -29 基金项目=2016年国家基础测绘科技计划项目测绘新技术系统开发与示范应用子课题室内外高精度无缝定位技术研究与智慧位置 示范系统构建(2016 KJ 0102)资助 作者简介:周源(1981 -),男,吉林省吉林市人,工程师,硕士 ,2007年毕业于东北林业大学森林经理学专业,主要从事地理信息系 统研发、位置服务应用研究工作。 蓝牙、室内LED 灯、有源RFID 、UW B 等多种方式。此外, 有研究机构正积极开展基于多媒体的室内定位技术研 究,并获得初步成果。完善的室内定位技术,将是整合Wi -Fi 、蓝牙等基站数据的解算,配合手机或平板设备的陀 螺仪、摄像头、麦克风等自身硬件姿态参数,得出最终用 户位置,通过多种途径,实现室内条件下的精准定位。 1室内定位及应用关键技术 1.1主要室内定位方法 目前,室内定位技术百花齐放,除主流的Wi - Fi 、蓝 牙定位技术,还有红外线定位技术、超声波室内定位技 术、射频识别(RFID )室内定位技术、ZigBee 室内定位技 术、超宽带室内定位技术[1]。另外,基于计算机视觉、图 像、磁场以及信标等定位方式也已处于开发研究试验阶

GPS动态测量

RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度。在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据,还要采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态,也可处于运动状态。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。 1 总则 1.1 为了GPS RTK技术在治黄测绘及其它相关领域内推广应用,统一RTK作业方法、仪器使用要求、数据处理方法,特制定本规程。 1.2本标准参照与引用的标准 1.2.1 《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18314-2001); 1.2.2 《全球定位系统城市测量技术规程》(CJJ73-97); 1.2.3 《公路全球定位系统(GPS)测量规范》(JTJ/T066-98); 1.2.4 《全球定位系统(GPS)测量型接收机检定规程》(CH8016-1995)。 1.3 本规程适用于四等平面以下、等外水准控制测量、放样测量、地形测量(包括水下地形测量)、断面测量,以及当采用RTK技术辅助水文测验、河道冲淤监测时亦可参照本规程。 2 术语 2.1全球定位系统(GPS ) Global Position System GPS是由美国研制的导航、授时和定位系统。它由空中卫星、地面跟踪监控站、和用户站三部分组成,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力。GPS系统的特点是高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等。 2.2 实时动态测量(RTK) Real Time Kinematic RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度。在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据,还要采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态,也可处于运动状态。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。

GPS空间定位技术实习报告

GPS测量实习报告 目录 一、前言 (2) 二、测量依据及原则 (2) 三、控制测量 (4) 四、观测记录数据表及内业数据处理程 (10) 五、实习体会及问题 (11)

一.前言 1.1实习目的 1.1.1落实GPS测量实验教学环节,根据测绘工程专业教学计划安排,在完成课程《GPS测量原理和应用》和课堂实习任务后,我们将进行为期一周左右的时间进行野外综合性教学实习。 1.1.2通过这次实习与课堂实习相比,可以更加系统学习本课测;它完全从实际出发,加深对书本知识的进一步理解、掌握GPS平面网,熟练操作仪器(校正、放养、测量等),培养学生动手能力;使理论联系实际、加强独立工作能力、综合分析问题和解决问题的能力、组织管理能力等方面的重要教学环节,也是一次具体的、全面的技术实践活动。 1.1.3对外业观测数据进行处理及质量检核 1.2实习任务及要求 1.2.1进行四等控制测量,建立GPS控制网。 1.2.2完成一个控制网的外业观测及内业计算 1.2.3严格按照《全球定位系统(GPS)测量规范》要求,设计控制网。 1.2.4编写具体的布网方案和作业方法。 1.2.5选用统一坐标系。 1.2.6掌握rtk-gps接收机的使用。 二.测量依据及原则 2.1采用西安80坐标系 2.2《全球定位系统(GPS)测量规范》 2.3《技术设计书》 2.4《城市测量规范》 2.1测区范围及任务 本测区位于东经114度,测区位于长安大道以北,明月路和崇文路之间,龙翔大道以南,面积约为3km^2;测区位于半平原半丘陵地区,地势起伏不大,但高楼比较密集,通视条件较差,给我们联系带

来不便。 2.2已有资料 1.新城区的地图 2.本测区有E级GPS点可以利用 3.控制测量时的点之记

GPS RTK实时动态测量

GPS RTK实时动态测量实验报告 姓名:汪涛 班级: 2004一班 专业:地理信息系统 组号: 3 组 郑州大学环境与水利学院 2007年7月7日

实验名称 GPS RTK实时动态测量实验 一、实验概述 本次实验是在原有传统控制测量的数据点上进行GPS RTK实时动态测量,选取的是郑州大学新校区环保馆前空地。 二、实验目的 1.了解GPS RTK测量系统的组成,理解其基本原理; 2.学会正确设置GPS RTK测量系统的基准站和流动站并在点位上进行实时 动态测量; 三、实验原理 介绍GPS RTK实时动态测量技术的基本原理也即载波相位差分定位技术,主要介绍求差法即可。要有数学公式。 GPS RTK实时动态测量技术其基本原理是采用了载波相位差分定位技术。该定位技术具体而言又可分为两种方法,第一种方法,基准站实时将载波相位的改正量发送给用户站,以对流动站的载波相位进行改正实现定位。该方法称之为改正法,另一种为求差法,这种方法则是将基准站的载波相位发送给流动站,在用户站对载波相位观测值求差,获得诸如静态相对定位的公式(1)、(2)、(3)的单差、双差、三差求解模型,并采用与静态相对定位类似的求解方程进行求解。 公式(1)单差观测方程: 公式(2)双差观测方程: 公式(3)三差观测方程: 与静态相对定位不同的是,动态相对定位求解的是用户的位置,因此其定位的程序为: 并由流动站将观测值求差进行坐标解算此处给出求差法的定位程序: (1)基准站站在保持不动的情况下,静态观测若干历元,并将基准站上的载波相位观测值通过数据链传送给流动站,在流动站对载波相位观测值求差,

获得静态相对定位的单差、双差和三差模型,然后按照静态相对定位法求出整周未知数,这一过程称为初始化阶段。 (2)将求出的整周未知数代入双差模型,此时双差只包括ΔX、ΔY、ΔZ三个坐标位置分量,所以只要有4颗以上的卫星的一个历元的观测值,就可实时地求解出三个位置分量。 (3)将求出的坐标增量ΔX、ΔY、ΔZ加入已知的基准站的WGS-84地心坐标X k’、Y k’、Z k’即可得到流动站的地心坐标,即 然后利用已经获得的坐标转换参数,将流动站的坐标转换到当地的空间直角坐标系中。 四、实验设备 GPS RTK测量系统主要由GPS接收机、数据传输系统、软件系统三部分组成。(1)GPS接收机 GPS RTK测量系统中至少包含两台GPS接收机,其中一台安置于基准站上,另一台安置在测站上。基准站一般都设在测区较高位置,且观测条件良好的已知点上。在作业中,基准站的接收机应连续跟踪全部可见GPS卫星,并将观测数据传输系统实时地发送给流动站,GPS接收机可以是单频或双频,但一般多是双频,基准站和流动站的接收机采样本应相同。 (2)GPS接收机 基准站同流动站之间的联系是靠数据传输系统(简称数据链)来实现的。数据传输设备是完成实时动态测量的关键设备之一,由调制解调器和无线电台组成。在基准站上,利用调制解调器将有关数据进行编码调制,然后由无线电发射台发射出去。在流动站上利用无线电接收机将其接受下来,再由解调器将数据还原,并发送给流动站上的GPS接收机。 (3)RTK测量的软件系统 其软件系统的主要功能如下: 1.整周未知数的快速解算。 2.根据相对定位原理,实时解算流动站在WGS-84坐标系中的三维坐标。 3.根据已知转换参数,进行坐标系统的转换。 4.求解坐标系之间的转换参数。 5.解算结果的质量分析与评价。 6.作业模式(静态、准静态、动态)的选择与转换。 7.作业内容(放样、道路中线测量等)的选择。 8.测量结果的显示与绘图。 五、实验步骤 本次实验采用拓扑康GPS RTK测量系统,该系统包含了至少两台接收机,一台接收机作基准站;另一台接收机作流动站,与其相连的天线在待测点上对中整平。在测区中央选择一个有一定高度且视野开阔的未知点,并将基准站接收机架

GPS实时动态(RTK)测量在工程测量中的应用研究 郑娟娟

GPS实时动态(RTK)测量在工程测量中的应用研究郑娟娟 发表时间:2018-05-18T10:59:03.090Z 来源:《基层建设》2018年第2期作者:郑娟娟 [导读] 摘要:GPS-RTK技术是基于GPS技术的高精度定位方法,能够快速获取测量领域定位数据,测量精度较高。 身份证号码:65422319840908XXXX 摘要:GPS-RTK技术是基于GPS技术的高精度定位方法,能够快速获取测量领域定位数据,测量精度较高。通常GPS由动态和静态两种方法构成,对精度要求较高,通常为厘米级。该技术是利用载波相位动态实时差分方法实现测量精度的提升,在控制测量、地形测图、工程放样等方面应用效果较好。 关键词:GPS实时动态(RTK)测量;工程测量;应用 1GPS-RTK测量技术概述 1.1GPS-RTK测量技术的优势 GPSRTK技术工作可以GPS定位,大大改变测量方法,实现快速和高精度测量提供技术支持。RTK是载波相位差技术,可以实时测量指定坐标系的三维坐标。实现高精度GPS测量技术需要应用载波相位观测值,而RTK技术基于载波相位观测值基于实时动态定位技术,测量精度可达到厘米级。 1.2GPS-RTK测量技术的工作原理 在静态相对定位测量操作中使用GPSRTK技术,可以对各种高精度测量要求进行控制操作测量,并实时获取定位结果和精度,大大提高测量效率。GPSRTK组件包括GPS接收机、基站、移动台、实时差分软件系统和数据链路。选择精确度更高的控制点作为测量操作的基准,基站的GPS接收机,卫星连续观测以及通过数据链路获得的观测数据和坐标信息到流动站。流动站同时接受卫星信号和基站数据,应用软件系统,差分和平方处理,以获得三维坐标和精度的流站实现工程测量。 2GPS实时动态测量的流程与作业 2.1收集数据资料 为了提高测量的精度以达到工程测量的需求,必须根据工程测量需要对已知数据资料进行收集,包括图纸和控制点的坐标数据等;对测量区域内的条件和环境等进行分析,查看是否适合应用实时动态(RTK)测量技术进行测量。并对收集到的控制点坐标的准确性进行检验,保证结果的准确性,避免对后期的测量工作产生不利影响。 2.2设置基准站和流动站 通常基准站的设置需要假设基准站设备,虽然测量不受通视条件的限制,但数据信号发送和接收会受到外界环境的遮挡,必须要将基准站架设在空旷的区域,保证视野开阔,不受建筑物和大树等影响;要对控制点数据进行审核,量取天线高等,并多次测量天线高取平均值。流动站设置需要初始化处理,根据基准站等设置好控制点坐标、坐标系和其他要求等。 2.3选择合适的坐标系统并根据具体区域进行转换,尤其是对坐标系参数的设置,以保证测量过程中的数据适合当前的坐标系。设置完后即可开始测量,测量人员根据测量要求,对需要测量的点位进行测量即可。 2.4通过后期差分软件对测量数据进行平差处理,并对解算的结果进行分析,摒除错误数据等。 3GPS-RTK测量的类型 3.1临时基站RTK测量 作为一种常用的测量类型,临时基站RTK测量技术的有效应用,可以获得精确度较高的测量数据。当然,前提是要有效地设置临时基站进行RTK测量。具体做法如下。 1)基准站的观测点位选择和系统设置。基于以往的测量经验,可以确定测站位置的选择对观测数据质量和无线电传播有一定的影响。为了避免测量工作受到负面因素的影响,应科学地选择基准站的观测点位并合理地设置系统,即根据工作任务慎重选择基准站的观测点位。还要按照相关标准化要求,科学地建立项目和坐标管理系统、选择适合的GPS-RTK工作方式、准确输入基准点坐标等。 2)流动站GPS的设置。因流动站GPS能接收基准站的信号,所以在测量过程中,流动站GPS是非常重要的组成部分。相关工作人员应按照相关要求合理地设置流动站GPS,即对流动站电台频率、GPS-RTK工作方式、项目和坐标系统等方面予以良好的设置。 3)中继站电台的设立。对于中继站电台的设立也不能忽视,需要相关工作人员按照标准要求,合理地设立。 3.2网络RTK测量 所谓网络RTK测量,是利用基准站的载波相位观测数据,与流动站的观测数据进行实时差分处理,并解算整周模糊度。与临时基站RTK测量有很大的不同,网络RTK测量不需要架设基准站,只要保证相关技术充分发挥作用,就可以使其具有较高的适用性。 4GPS-RTK技术在工程测量中的应用 4.1控制测量 对于大型建筑物如大型隧道、桥梁、30km以上道路等可利用GPS静态定位技术建立控制网。而RTK动态测量可对公路工程进行放样。在工程实际作业中,RTK定位精度完全可以满足外业放样要求,并且测量点位之间也不要求通视,极大提高了测量效率。在道路放样中使用时,采用合理的数据链方案,提高长边静态测量精度,而且用户在实际测量中,可以依据需求决定测量是否继续进行。 4.2线路勘测 线路勘测方法是否合理对勘测结果会产生直接的影响,所以线路勘测中必须选择合理的勘测方法,确保勘测工作的合理。具体勘测中,要充分利用原路基。应用RTK技术时,可选择车载流动站,然后选择已知点作为参考站,沿着原路中线对数据进行采集。在地形图上,作业人员完成定位后,采用电子账簿计量,并且要确保中桩点坐标数据、计量数据的准确与合理。按照RTK系统的具体要求进行放点定位,避免误差过大,误差要控制在允许范围内,确保测量数据的准确性。 4.3城市控制网络具有精度高、应用频繁、面积大的特点。 但是,城市施工速度较快,施工中控制线容易损坏,影响工程勘察的进度和质量。在一般项目中,控制网络的高精度要求。应用GPSRTK技术来控制测量,可以在测量区域设置基站,应用移动站对每个控制点的仰角和平面坐标,如直接测量,对于现场无法设置控制

中国卫星遥感与定位技术应用的现状和发展

中国卫星遥感与定位技术应用的现状和发展 2002-3-19 经过三十多年来的发展,卫星遥感技术应用的范畴已经从当初的单一遥感技术发展到今天包括遥感(RS)、地理信息系统(GIS),全球定位系统(GPS)等技术在内的空间信息技术,逐渐深入到国民经济、社会生活与国家安全的各个方面,使社会可持续发展和经济增长方式发生了深刻的变化,其发展与应用水平业已成为综合国力评价的重要标志之一。 1998年美国副总统戈尔从战略高度提出了空间信息技术综合应用的重大目标之——“数字地球”的构想,将空间信息技术向全民化、产业化发展的目标推进了一步。随着国家和地区空间信息基础设施的建立和完善,分布式数据库的发展与成熟,以及高性能计算、联网处理能力的提高,美国和西方七国集团已把空间信息技术列为从工业化向信息化过渡,实现全球信息社会(Global Information Society,GIS)的一个重要高新技术应用产业。 我国经过“八五”,“九五”的攻关研究,RS、GIS和GPS的综合配套发展能力开始形成,为3S走向实用奠定了基础。在应用方面, 3S技术已在国家的经济建设中,尤其在重大自然灾害监测与评估和资源调查等方面,为国家领导人和各级政府部门提供了大量科学的宏观辅助决策信息,产生了巨大的社会效益。在技术应用逐步由国家行为向产业行业的转化过程中,有力地推动了国土、农业、林业等部门对这些新技术的认同和采用,越来越多的部门,已经正在将这些技术摆上部门业务化应用的日程,成为主管部门执法或制定产业政策、规范及行业技术改造的重要依据之一。 中国卫星遥感应用的发展 遥感技术集中了空间、电子、光学、计算机通信和地学等学科的最新成就,是当代高新技术的一个重要组成部分。国际上遥感技术的发展,将在未来15年将人类带入一个多层。立体。多角度,全方位和全天候对地观测的新时代。各种高、中、低轨道相结合,大、中、小卫星相互协同,高、中、低分辩率互补的全球对地观测系统,将能快速、及时地提供多种空间分辩率、时间分辩率和光谱分辩率的对地观测海量数据。 自70年代以来,我国高度重视遥感技术发展与应用,跟踪国际技术前沿并努力创新,在“六五”、“七五”、“八五”、“九五”连续四个五年计划中,给予重点支持,在遥感技术系统,遥感应用系统、GIS等方面均取得突出进展。 建立了国家级资源环境宏观信息服务体系 该服务体系包括以中国1:25万土地利用数据为核心的国家资源环境空间数据库,二个部级服务系统,三个省级示范系统及五个县级服务系统,珠江三角洲地区“4D”(数字高程模型DEM,数字正射影像库 DOQ,数字专题地图库DRG和数字专题信息DTI)技术系统以及全国资源环境信息技术系统。

《空间定位技术与应用》考试题(A)资料

内蒙古科技大学2015 /2016 学年第 二 学期 《空间定位技术与应用》考试题(A )资料 课程号: 721431700-01 考试方式:闭 卷 使用专业、年级:测绘13 任课教师:张会战 考试时间: 一、填空题(共8题20空,每空1分,共20分) 1.卫星定位系统是由 空间卫星星座 , 地面控制系统__和 用户设备___三大部分组成。 2.GPS 共有24颗卫星均匀分布在 6 个轨道面内,轨道面倾角 55°。 3.GPS 卫星的核心部件是__高精度的时钟 _ ,__导航电文存储器__ , __双频发射和接收机 _以及___微处理机__。 4.卫星测量中常用坐标系有瞬时极天球坐标系, 瞬时极地球坐标系_ , 固定极天球坐标系__ , 固定极地球坐标系__。 5. 开普勒轨道参数是 长半轴__ , 偏心率__ , 真近点角__ , 升交点赤经__ , 轨道面倾角__, 近地点角距 _。 6.GPS 广播星历共有 16__ 个参数,其中 1 个参数, 6 __个对应参考时刻的开普勒轨道参数和 9___个反映摄动力影响的参数。 7.GPS 卫星星历分为_ _预报星历___和 后处理星历__。 8.GPS 接收机按用途可分为 导航型接收机 , 测地型接收机__和 授时型接收机___。 9. GPS 接收机按工作原理可分为 码相关型接收机 , 平方型接收机__, _ _混合型接收机___和 干涉性接收机__。 考生班级__ __ __ __ __ __ __ __学生学号:□□□□□□□□□□□□ 学生姓名:_____ __ ________ _ ……… … … … ……… …… …… 装… … … … … … …… …………… …… 订 ……… … …… …… …… ………线… … …… … … … … … … … … …

室内定位技术与应用

室内定位技术及应用 一、定位技术和应用分类 1.定位技术 如下图所示,目前在用的定位技术主要分为三种: 1)基于卫星网络的定位 包括GPS、伽利略、GLONASS和我国的北斗定位。 2)射频网络定位 包括运行商基站位置定位、蓝牙定位、红外定位、WIFI热点定位等。 3)基于传感器网络的定位 包括基于惯性传感器的定位、利用磁场定位、LIFI可见光通信定位、激光定位等 2.定位技术的应用 分两类: 1)室外应用 主要是用于导航、智慧物流等室外作业,活动范围广泛,便于接收卫星信号的领域。 2)室内应用 位置服务的相关技术和产业正从室外向室内发展,以提供无所不在的基于位置的服务。 包括作为室外定位技术的位置信息补盲(例如人员进入室内后的轨迹定位)、室内作业人员(甚至机器人、无人导引车等)位置跟踪与导向、室内关键物品固定位置的监控、轨道列车的导航和定位(包括信息服务等)。

二、室外定位 目前应用于室外定位的主流技术主要有卫星定位和基站定位两种。 1.卫星定位 卫星定位即是通过接收卫星提供的经纬度坐标信号来进行定位,卫星定位系统主要有:美国全球定位系(GPS)、俄罗斯格洛纳斯(GLONASS)、欧洲伽利略(GALILEO)系统、中国北斗卫星导航系统,其中GPS系统是现阶段应用最为广泛、技术最为成熟的卫星定位技术。 GPS全球卫星定位系统由三部分组成:空间部分、地面控制部分、用户设备部分。 空间部分是由24 颗工作卫星组成,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗),卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图象; 控制部分主要由监测站、主控站、备用主控站、信息注入站构成,主要负责GPS卫星阵的管理控制; 用户设备部分主要是GPS接收机,主要功能是接收GPS卫星发射的信号,获得定位信息和观测量,经数据处理实现定位。 GPS的定位通过四颗已知位置的卫星来确定GPS接收器的位置。卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间,再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰,这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离,而是伪距)。 当GPS卫星正常工作时,会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码(简称伪码)发射导航电文。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。然而,由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步,所以除了用户的三维坐标x、y、z外,还要引进一个变量t 即卫星与接收机之间的时间差作为未知数,然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置,至少要能接收到4个卫星的信号。如下图所示:

空间定位技术与应用实验指导书

《GPS技术与应用》实验指导书 实验一 GPS认识和静态观测 一、目的与要求 1、了解GPS接收机的组成和静态相对定位的原理。 2、掌握GPS接收机的使用(重点是Leica 200s GPS接收机)和静态相对定位的外业 观测的步骤。 3、掌握外业手簿的记录。 4、掌握相对定位布网方式。 二、计划与设备 1、试验时数安排6学时。试验小组由7人组成。 2、Leica200系列GPS 3台;Ashtech z-x系列GPS 4台;Trimble5700系列GPS 4台; 铅笔1 支;小刀1把;外业观测记录纸若干,三角架11个。 三、方法和步骤 (一) 外业观测 1、安置仪器 在待测或已知点上安置三角架,并安置基座,整平对中后进入下步; 2、连接(静态观测)(见下图) 图1 Ashtech连接示意图图2 Trimble连接示意图 图3 Leica 200s 连接示意图 把GPS天线和主机连接上(对Leica 200s GPS还需要连接电池和传感器),检查连接无误后,便可准备开机观测,注意Leica和AshtechGPS天线要指北。 3、参数配置

对Leica 200s和Ashtech z-x GPS还需要进行高度截至角、采样间隔、GDOP值门槛值、观测模式、天线高度(天宝和阿什泰克是斜高,徕卡是垂高)量取方式等相关参数的设定(而Trimble 5700 GPS都采用默认的参数),并量取天线高度3次(测前2次,测后1次)、输入点名和天线高度(Leica 200s还需输入天线偏差0.389m)。 注意:Leica 200s GPS观测时还要输入测区的近似大地坐标。 4、静态相对定位测量(外业数据的采集) 开机观测,并把点名、天线高度、开始和结束观测的时间以及其它相关信息记录在外业观测手簿上,观测略图如图4。 图4 观测略图 在对应的控制点(1、2、3和4)处同时安置仪器,同时开机对视场中的卫星进行观测,观测时间到,同时结束,采用这种相对定位方式进行数据采集,一个时段结束后,可采用(同步图形扩展式-点连接、边连接和网连接等)连接方式进行下一个时段的观测。 四、注意事项 1.严格的按照“GPS测量规范或规程”开关机、操作和使用仪器。 2.指导教师不在现场严禁乱动仪器。 3.仪器旁边严禁离开人。 4.实习结束后及时下载原始观测数据,提交外业观测记录、观测点略图等 5.严禁抄实习指导书,否则取消试验成绩,对相应的部分需要细化。 实验二动态GPS观测 一、目的与要求 1.了解差分GPS定位原理。 2.掌握载波相位实时差分技术(RTK) 2.掌握RTK的基本操作(参考站和流动站设置)和外业观测的操作流程,重点是天宝RTK。 二、计划与设备 1.实验时数安排2学时。试验小组由7人组成。 2.Ashtech Z-X系列GPS 4台或Trimble 5700 GPS 4台,对应的电台,三角架2个和RTK 观测的其它所必须设备,根据实际情况选择相应的GPS接收机。 三、方法和步骤 (一)、外业观测步骤(操作流程) 1、Ashtech GPS RTK操作流程 (1)、基准站连接(如图5) 在已知点安置三脚架,安置基座整平对中后,放上GPS天线(把指北标志指向近似北方向),然后根据附图把电缆连接好,确认无误后继续下边的操作。

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