測繪工程測量畢業論文

導語：隨着社會的不斷迅速發展,物質文明的迅速提高以及高速公路和高鐵的不斷建設，因此，施工前、施工中和竣工後的有很多工作都需要測量去完成很多任務下面是小編給大家介紹的測繪工程測量畢業論文，歡迎閲讀。

測繪工程測量畢業論文

摘 要

隨着全球定位系統( GPS) 技術的快速發展,測繪行業正面臨着一場意義深遠的變革，而測繪領域也由此步入了一個M的時代。RTK(Real Time Kinematic) 技術是GPS 測量技術發展里程中的一個標誌, RTK定位技術就是基於載波相位觀測值的實時動態定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定座標系中的三維定位結果，並達到釐米級精度。由於RTK測量技術的精度高、實時性和高效性,使得其在測繪領域的應用越來越廣。RTK技術應用於線路測量中，與航測方法相結合, 可真正實現送電線路測量的一次性終勘定位, 並可保證工程質量, 大大提高工作效率, 減少青苗砍伐和環境破壞, 降低工程成本, 減少野外勞動強度，取得好的社會效率和經濟效益。

關鍵詞：RTK技術；精度；線路測量

第一章 緒 論

隨着全球定位系統( GPS) 技術的快速發展,測繪行業正面臨着一場意義深遠的變革，而測繪領域也由此步入了一個嶄新的時代,RTK(Real Time Kinematic) 技術是GPS 測量技術發展里程中的一個標誌.在RTK以前的定位技術如靜態、快速靜態、準動態、動態等定位方法都是測後進行事後處理來求出結果, 野外作業人員不能實時得到結果, 這樣就不能進行質量控制, 也就有可能在次日或幾天後因質量問題而進行返測, 從而使作業人員在野外實測時為了保證精度和質量而延長觀測時間以獲得大量的多餘觀測值, 造成了人力、物力、財力上的浪費, 影響了工期及經濟效益。RTK系統不需要事後處理, 就能夠實時獲得測量三維座標值。採用RTK 技術放樣時, 僅需把設計好的座標輸入到測量控制手簿中, 揹着流動站, 它會提醒你走到要放樣點的位置, 既迅速又方便, 且只需一個人操作; 由於RTK是通過座標來直接放樣的, 而且精度達到釐米級, 點位精度也很均勻, 因而在外業放樣中效率得到了極大的提高。

　第二章 RTK技術分析

2.1 RTK技術原理

RTK（Real - time kinematic）實時動態差分法。這是一種新的常用的GPS測量方法，以前的靜態、快速靜態、動態測量都需要事後進行解算才能獲得釐米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到釐米級定位精度的測量方法，它採用了載波相位動態實時差分方法，是GPS應用的重大里程碑，它的出現為工程放樣、地形測圖、管線測量，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業作業效率。

高精度的GPS測量必須採用載波相位觀測值，RTK定位技術就是基於載波相位觀測值的實時動態定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定座標系中的三維定位結果，並達到釐米級精度。在RTK作業模式下，基準站通過數據鏈將其觀測值和測站座標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數據鏈接收來自基準站的數據，還要採集GPS觀測數據，並在系統內組成差分觀測值進行實時處理，同時給出釐米級定位結果，歷時不足一秒鐘。流動站可處於靜止狀態，也可處於運動狀態；可在固定點上先進行初始化後再進入動態作業，也可在動態條件下直接開機，並在動態環境下完成周模糊度的搜索求解。

在整週未知數解固定後，即可進行每個曆元的實時處理，只要能保持四顆以上衞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釐米級定位結果。

RTK技術的關鍵在於數據處理技術和數據傳輸技術，即能實時搜索並唯一地判斷相位觀測值的初始整週模糊度。RTK定位時要求基準站接收機實時地把觀測數據（偽距觀測值，相位觀測值）及已知數據傳輸給流動站接收機，數據量比較大，一般都要求9600的波特率。隨着移動數據通訊技術和數據處理技術的發展, 特別是後者的發展, 使初始化時間大大縮短。

隨着科學技術的不斷髮展，RTK技術已由傳統的1+1或1+2發展到了廣域差分系統WADGPS，有些城市建立起CORS系統，這就大大提高了RTK的測量範圍，當然在數據傳輸方面也有了長足的進展，由原先的電台傳輸發展到現在的GPRS和GSM網絡傳輸，大大提高了數據的傳輸效率和範圍。在儀器方面，現在的儀器不僅精度高而且比傳統的RTK更簡潔、更容易操作！促成了RTK 定位技術的日趨成熟和迅速推廣應用。

2.2 RTK技術的優點和缺點

2.2.1 RTK技術的優點

（1）RTK作業自動化、集成化程度高，測繪功能強大。RTK可勝任各種測繪內、外業。流動站利用內裝式軟件控制系統，無需人工干預便可自動實現多種測繪功能，使輔助測量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業精度。

（2）降低了作業條件要求。RTK技術不要求兩點間滿足光學通視，只要求滿足“電磁波通視”和對天基本通視，因此，和傳統測量相比，RTK技術受通視條件、能見度、氣候、季節等因素的影響和限制較小，在傳統測量看來由於地形複雜、地物障礙而造成的難通視地區，只要滿足RTK的基本工作條件，它也能輕鬆地進行快速的高精度定位作業。

（3）定位精度高，數據安全可靠，沒有誤差積累。不同於全站儀等儀器，全站儀在多次搬站後，都存在誤差累積的狀況，搬的越多，累積越大，而RTK則沒有，只要滿足RTK的基本工作條件，在一定的作業半徑範圍內，RTK的平面精度和高程精度都能達到釐米級。

（4）作業效率高。在一般的地形地勢下，高質量的RTK設站一次即可測完10km半徑左右的測區，大大減少了傳統測量所需的控制點數量和測量儀器的“搬站”次數，僅需一人操作，在一般的電磁波環境下幾秒鐘即得一點座標，作業速度快，勞動強度低，節

省了外業費用，提高了測量效率。

（5）操作簡便、數據處理能力強。南方測繪RTK的基準站無需任何設置，移動站就可以邊走邊獲得測量結果座標或進行座標放樣。數據輸入、存儲、處理、轉換和輸出能力強，能方便快捷地與計算機、其它測量儀器通信。

2.2.2 RTK技術的'缺點

（1）RTK測量受接收衞星個數限制, RTK接收天空衞星個數低於4個時不能正常工作。

（2）受一些地域限制，城區樓羣林立、山區山高林密, 跨越溝崗、基準站與流動站距離過大時, 流動站接收不到基準站發射的電台信號, 導致流動站只有浮動解, 而無固定解。因此在這些地區作業時RKT的高作業效率得不到體現。

（3）温度過低時, 天線電纜線變硬, 給作業帶來不便。

2.3 RTK的誤差特性及其解決辦法

2.3.1 同儀器和干擾有關的誤差

同儀器和干擾有關的誤差包括天線相位中心變化、多徑誤差、信號干擾和氣象因素。

（1）天線相位中心變化

天線的機械中心和電子相位中心一般不重合。而且電子相位中心是變化的，它取決於接收信號的頻率、方位角和高度角。天線相位中心的變化，可使點位座標的誤差一般達到3-5cm。

因此，若要提高RTK定位精度，必須進行天線檢驗校正，檢驗方法分為實驗室內的絕對檢驗法和野外檢驗法。

（2）多路徑誤差

多徑誤差是RTK定位測量中最嚴重的誤差。多徑誤差取決於天線周圍的環境。多徑誤差一般為幾釐米，高反射環境下可超過10cm。

多徑誤差可通過下列措施予以削弱：A、選擇合適的站址：①測站應遠離大面積平靜的水面。灌木叢、草和其他地面植被能較好地吸收微波信號的能量，是較為理想的設站地址。翻耕後的土地和其他粗糙不平的地面的反射能力也較差，也可以選站。②測站不宜選擇在山坡、山谷和盆地中。以避免反射信號從天線抑徑板上方進入天線，產生多路徑效應。③測站應離開高層建築物。觀測時，汽車也不要停放得離測站附近。B、 ①在天線中設置抑徑板。②接收天線對於極化特性不同的反射信號應該有較強的抑制作用。

（3）信號干擾

信號干擾可能有多種原因，如無線電發射源、雷達裝置、高壓線等，干擾的強度取決於頻率、發射台功率和至干擾源的距離。

為了削弱電磁波輻射副作用，必須在選點時遠離這些干擾源，離無線電發射台應超過200米，離高壓線應超過50米。在基地站削弱天線電噪聲最有效的方法是連續監測所有可見衞星的周跳和信噪比。

（4）氣象因素

快速運動中的氣象峯面，可能導致觀測座標的變化達到1-2dm。因此，在天氣急劇變化時不宜進行RTK測量。

2.3.2 同距離有關的誤差

同距離有關的誤差包括軌道誤差、電離層誤差和對流層誤差，其的主要部分可通過多基準站技術來消除。但是，其殘餘部分也隨着至基地站距離的增加而加大。

（1） 軌道誤差

目前，軌道誤差只有幾米，其殘餘的相對誤差影響約為1ppm，就短基線（<10km）而言，對結果的影響可忽略不計。但是，對20-30km的基線則可達到幾釐米。

（2）電離層誤差

電離層引起電磁波傳播延遲從而產生誤差，其延遲強度與電離層的電子密度密切相關，電離層的電子密度隨太陽黑子活動狀況、地理位置、季節變化、晝夜不同而變化，白天為夜間的5倍，冬季為夏季的5倍，太陽黑子活動最強時為最弱時的4倍。利用下列方法使電離層誤差得到有效的消除和削弱：利用雙頻接收機將L1和L2的觀測值進行線性組合來消除電離層的影響；利用兩個以上觀測站同步觀測量求差（短基線）；利用電離層模型加以改正。

實際上RTK技術一般都考慮了上述因素和辦法。但在太陽黑子爆發期內，不但RTK測量無法進行，即使靜態GPS測量也會受到嚴重影響，太陽黑子平靜期，小於5ppm。

（3）對流層誤差

對流層是高度為40km以下的大氣層，其大氣密度比電離層更大，大氣狀態也更復制。對流層與地面接觸並從地面得到輻射熱能，其温度隨高度的上升而降低，GPS信號通過對流層時也使傳播的路徑發生彎曲，從而使距離測量產生偏差，這種現象叫做對流層折射。

對流層的折射與地面氣候、大氣壓力、温度和濕度變化密切相關，這也使得對流層

折射比電離層折射更復雜。對流層折射的影響與信號的高度角有關，當在天頂方向（高度角為90°），其影響達2.3m；當在地面方向（高度角為10°），其影響可達20m。

RTK模式時移動站和基準站有效作用半徑相距不太遠（一般小於20km），由於信號通過對流層的路徑相似，所以對同一衞星的同步觀測值求差，可以明顯地減弱對流層折射的影響。這一方法在精密測量相對定位中被廣泛應用。

2.4 RTK測量成果的質量控制

研究表明，RTK確定整週模糊度的可靠性最高為99.9%，RTK比靜態GPS還多出一些誤差因素如數據鏈傳輸誤差等。因此，和GPS靜態測量相比，RTK測量更容易出錯，必須進行質量控制，另外儘量採用高精度的控制點，並且最好是統一精度等級的控制點。質量控制的主要方法如下：

（1）已知點檢核比較法—即在布測控制網時用靜態GPS或全站儀多測出一些控制點，然後用RTK測出這些控制點的座標進行比較檢核，發現問題即採取措施改正。

（2）重測比較法—每次初始化成功後，先重測1-2個已測過的RTK點或高精度控制點，確認無誤後才進行RTK測量。

（3）雙基站實時檢測法—在測區內建立兩個以上基準站，每個基準站採用不同的頻道發送改正數據，流動站改變頻道地分別接收每個基準站的改正數據從而得到兩個以上解算結果，比較這些結果就可判斷其質量高低。

以上方法中，最可靠的是已知點檢核比較法，但控制點的數量總是有限的，所以沒有控制點的地方需要用重測比較法來檢驗測量成果，雙基站實時檢測法的實時性好，但它需具備一定的儀器條件。

2.5 RTK的優化布測方法

（1）摸清儀器特性。通過在各種條件下反覆試驗，摸清儀器各種特性，如能否達到標稱精度，在各種條件下的測量誤差和作業半徑，摸清儀器的穩定性和各種條件下的初始化能力及所耗時間等等，以便應用時得心應手。

（2）布控制點。控制點主要佈置在制高點上用來設置基準站，以利於接收衞星信號和數據鏈信號，控制點間距離應小於RTK有效作業半徑的2/3倍。為方便對RTK測量成果進行控制檢核和避免出現作業盲點，應在測區內環境不良地區增設一些控制點。控制點的選點還要避免無線電干擾和多路徑效應。

　第三章 線路測量應用實例及分析

本文引用雲南省電力設計院於1998年8月至9月間利用Trimble 4000SSI GPS 三台套+實時動態(RTK)進行500kV大昆南迴東段送電線路工程80km的定位工作為例。

3.1 工程概況

該工程為高海拔山區送電線路, 沿線溝壑縱橫、山勢陡峭, 如果用常規測量方法先貫通轉角間的直線, 再放樣各塔位, 則測量工作量比終勘定位時還要大, 並且很難保證恢復後的直線與原直線一致。另一方面, 由於該段處於亞熱帶雨林地區,植被髮育完整, 通視條件極差, 要砍出通道, 不但賠償費用高, 而且工期長, 於是該院決定用RTK進行定位及複測。

3.2 設備配置

（1）基準站一台

包括400SSI 基準站主機, TRIMMARK Ⅱ無線電調制解調器(25W) 及配件, 6Ah 電池, 電台供電電瓶(12V , 100Ah) 。

（2）流動站兩台

包括4000SSI 基準站主機, TRIMMARKⅡ無線電調制解調器( 5W) , Pole

2madjustable 對中杆(含電池) , TSC1 測量控制器及連線等。

（3）內業處理軟件

主要是Trimble survey office soft2ware , 它在WINDOWS 環境下運行, 主要功能是數據傳輸、編輯、處理, 可將GPS 測量數據和常規測量數據統一處理。

3.3 作業方法

由於該線路工程原終勘定線時是通過航測方法, 用GPS 進行的, 全部轉角點都是由GPS 或全站儀實測得到的, 線路兩端聯測了國家控制點, 這些都給RTK 的實施創造了有利的條件。測量前, 我們把各轉角點和國家控制點及相關GPS 控制點的座標和高程輸入TSC1 測量控制器內。

下面以J 44 至J 48 四個轉角段説明現場作業方法(如下圖所示) 。

J44、J45、J46三個轉角與終勘定線時的位置一致(即轉角塔位沒有移動) 。一個流動站從J44往J45方向測, 另一個流動站從J46逆向(或J45同向) 往J45(J46)方向測, 將各設計檔距輸入TSC1 手簿中, 利用RTK的放線功能, 在實地放樣各塔位樁, 同時每基塔位測定1-2個副樁(Z樁), 以利於測量塔基地形圖和工測檢測及施工測量使用。放完線後, 根據航測斷面圖並結合現場地形情況, 各流動站尚需校測中線點、邊線點、危險點和風偏斷面, 對於交叉跨越物和塔位附近的斷面點的校測由工測完成。

原J47因設計條件較差需位移至J47 , 因J47是在J48-原J47的延長線上, 因此, 一台流動站仍從J48往原J47方向測定各塔位, 而另一台流動站則需要先落實J47 , 然後再從J47往J46方向測。

3.4 測量精度統計及分析

3.4.1 測量精度統計

線路測量規範規定: 距離測量的精度要求為1/ 2000, 高差測量的精度要求為015m。顯而易見,從上表中可以看出, 應用RTK放樣塔位, 複測斷面圖, 其精度完全能滿足送電線路測量的精度要求。

3.4.2 RTK測量誤差來源分析

從表中可知, RTK測量還存在一定誤差,其來源主要表現在於：流動站標杆沒有對中、置平所產生的誤差; 基準站傳遞過程中產生的誤差；觀測基線的解算誤差；所選擇的橢球參數及投影參考面所帶來的誤差；周圍環境影響、信號干擾造成的誤差；氣象因素影響造成的誤差。

第四章 結論與建議

4.1 結論

（1）利用RTK進行線路測量, 遵循了“從整體到局部”的測量原則, 避免了傳統測量方法中“從局部到局部”的誤差累積和傳播, 保證了線路路徑走向的準確無誤。

（2）RTK與航測方法相結合, 可真正實現送電線路測量的一次性終勘定位, 並可保證工程質量, 大大提高工作效率, 減少青苗砍伐和環境破壞, 降低工程成本, 減少野外勞動強度。可以預見, 航測方法與RTK相結合, 將是今後送電線路測量的最終方向。

（3）利用RTK進行選線, 也可以大大優化線路路徑走向, 有效地避開建築物和不良地質地段, 使線路路徑走向更加經濟合理。

4.2 實際工作中應注意的問題及建議

（1）工程開始初期, 各機(包括基準站和流動站) 內參數設置可能不一致, 為了避免數據混亂,造成不必要的質量差錯, 應在測量手簿中建立一個橢球參數、座標系統、投影方法都一致的Job , 並將各轉角點、控制點座標都輸入到該Job中, 每天各操作人員從該Job中拷貝一個新的Job進行工作。

（2）基準站問題: 由於基準站電台發射功率消耗較大, 為保證一天工作的順利進行, 應選購一個至少100Ah 的電瓶。另外, 基準站東西比較多,應儘量選在交通比較方便的地方, 同時還要考慮數據鏈能暢通傳輸的地點。

（3）流動站周邊環境的影響：當流動站周邊遮擋或干擾比較厲害時, 對結果的精度影響非常大, 且初始化時間非常長, 所以應儘量保證流動站周邊無大的障礙物和強

的反射或發射源。

（4）因RTK測量不受通視影響, 樁位相對於傳統作業方法較少, 為了便於施工放樣工作, 建議在地形控制點上、特別是塔位附近增加一定數量的直線樁。

（5）建議線路GPS測量成果分兩份歸檔, 一份以國家座標系統和線路座標系統歸檔, 以便向其他專業和單位提供通用的成果；另一份以WGS-84座標系統歸檔, 這主要是為了方便測量工作, 減少座標系統轉換過程中的精度損失和RTK測量過程中的轉換參數的設置。

參考文獻

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