利用GPS全站仪进行界址点测量及精度分析

分类：通信论文发表 时间：2015-05-04 15:27 关注：(1)

　　《电脑与电信》是经国家新闻出版署正式批准，由广东省科技厅主管、广东省对外科技交流中心主办的省级期刊，国内外公开发行。国际标准刊号：ISSN 1008-6609，国内统一刊号：CN 44-1606/TN，国内邮发代号：46-95。

　　摘要：随着现代高新技术的发展与运用，测绘工作正从数字化测绘技术手段向信息化测绘阶段过渡，遥感与GPS在测量工作中的运用也越来越多。利用GPS在工程测量中进行界址点测量，对测量结果进行精度分析。通过对界址点测量结果的精度分析，得出了GPS的测量精度是可以达到界址点测量的精度要求，并且GPS具有工作效率高、定位精度高、全天候作业、数据处理能力强和操作简单易于使用等特点。

　　关键字：通信论文发表,GPS,界址点测量,测量精度分析

　　引言

　　GPS全球定位系统由空间卫星群和地面监控系统两大部分组成，是美国研制并在1994年投入使用的卫星导航与定位系统。它不仅具有全球性、全天候、连续的精密三维导航与定位能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性。从静态定位到快速定位、动态定位，GPS技术已广泛应用于测绘工作中，为我们提供了全天候、高精度、高效率的测量方法。但是GPS也有它的不足之处，比如说作业时间长、数据要进行内业处理等。RTK是GPS发展的最新成果，它弥补了GPS原有的不足之处，为测量提供实时高精度的定位结果，所以有人又称它为“GPS全站仪”。

　　1.界址点基本概念及测量方法

　　1.1界址点及界址点坐标的基本概念

　　界址点是土地权属界线的拐点;

　　界址点坐标是在某一特定坐标系中利用测量手段获取的一组数据，即界址点地理位置的数学表达。它是确定宗地地理位置的依据，是计算宗地面积的基础。

　　1.2界址点的测量方法

　　1.2.1解析法是采用相应的仪器及合理的测量方法，在野外测定待观测的元素，利用坐标计算公式计算出界址点的坐标。当地籍测量中要求界址点的测量精度为±0.05m时，必须采用解析法测定界址点的坐标。

　　1.2.2图解法是根据勘丈实量元素采用距离交会或截距法等利用几何关系图解确定界址点点位的方法。采用图解法量取坐标时，应量至图上的0.1mm。图解法的精度较低，适用于农村地区的地籍测量，并且是在要求的界址点精度与所用图解的图件精度是一致的情况下采用。

　　2.GPS全站仪基本原理及工作条件

　　2.1 GPS全站仪的基本原理

　　GPS全站仪(RTK)系统是GPS测量技术与数据传输技术相结合而构成的组合系统。RTK技术主要是以载波相位测量与数据传输技术相结合，以载波相位测量为依据的实时差分GPS测量技术，是GPS测量技术发展里程中的一个标志，是一种高校的定位技术。应用GPS全站仪(RTK)测量界址点的方法是，在测区内地势较高、视野开阔的已知控制点上设置基准点，安置一台双频GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实时地发送给各采样点的GPS接收机。

　　2.2GPS全站仪(RTK)工作条件

　　2.2.1基准站和移动站同时接收到5颗以上GPS卫星信号;

　　2.2.2基准站和移动站同时接收到卫星信号和基准站发出的差分信号;

　　2.2.3基准站和移动站要连续接收GPS卫星信号和基准站发出的差分信号。即移动站迁站过程中不能关机，不能失锁。否则RTK须重新初始化。

　　GPS全站仪(RTK)的技术特点：工作效率高;定位精度高;全天候作业;RTK测量自动化、集成化程度高，数据处理能力强;操作简单，易于使用。

　　3 GPS全站仪(RTK)的误差来源和测量精度

　　3.1GPS全站仪(RTK)的误差来源

　　同仪器和干扰有关的误差:包括天线相位中心变化、多路径误差、信号干扰和气象因素;同距离有关的误差:包括轨道误差、电离层误差和对流层误差。

　　3.2GPS全站仪(RTK)的精度分析

　　3.2.1同距离有关的误差

　　同距离有关的误差的主要部分可通过多基准站技术来消除。但是其残余部分也随着移动站至基准站距离的增加而加大。所以RTK的有效作业半径是有限制的(一般为几公里)。

　　同距离有关的误差：

　　轨道误差：目前轨道误差只有几米，其残余的相对误差影响约为1PPM，就短基线(<10KM)而言，对结果的影响可忽略不计。但是，对20-30KM的基线则可达到几厘米。

　　电离层误差：电离层引起电磁波传播延迟从而产生误差，其延迟强度与电离层的电子密度密切相关，电离层的电子密度随太阳黑子活动状况、地理位置、季节变化、昼夜不同而变化，白天为夜间的5倍，冬季为夏季的5倍，太阳黑子活动最强时为最弱时的4倍。

　　对流层误差：对流层误差同点间距离和点间高差密切相关，一般可达3PPM。为了保证RTKCM级精度，要对测站有关的误差一起模拟。

　　3.2.2同仪器和干扰有关的误差

　　同仪器和干扰有关的误差可通过各种校正方法予以削弱。

　　天线相位中心变化：天线的机械中心和电子相位中心一般不重合，而且电子相位中心是变化的，它取决于接收信号的频率、方位角和高度角。天线相位中心的变化，可使点位坐标的误差一般达到3—5cm。因此，若要提高RTK测量的定位精度，必须进行天线检验校正。

　　多路径误：多路径误差是RTK测量中最严重的误差，其大小取决于天线周围的环境，一般为几厘米，高反射环境下可超过10cm。多路径误差可通过选择地形开阔、不具反射面的点位、采用具有削弱多径误差的各种技术的天线、基准站附近铺设吸收电波的材料等措施予以削弱。

　　信号干扰：信号干扰可能有多种原因，如无线电发射源、雷达装置、高压线等，干扰的强度取决于频率、发射台功率和至干扰源的距离。为了削弱电磁波幅射副作用，必须在选点时远离这些干扰源，离无线电发射台应超过200米，离高压线应超过50米。

　　气象因素：快速运动中的气象峰面，可能导致观测坐标的变化达到1-2dm。因此，在天气急剧变化时不宜进行RTK测量。

　　4提高GPS全站仪测量精度采取措施

　　4.1点位应设在易于安装接收机设备、视野开阔、视场内周围障碍物高度角应小于15°。

　　4.2点位应远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站、微波通道等)，其距离不小于200 m;远离高压电线，距离不小于50m。

　　4.3点位附近不应有大面积的水域或强烈干扰卫星信号接收的物体。

　　4.4点位选择要充分考虑到与其它测量手段联测和扩展。

　　4.5点位要选在交通方便的地方，以提高工作效率。

　　4.6点位要选在地面地基坚硬的地方，易于点的保存。除此之外，为了保证地物点的测量精度，我们还要对接收机天线进行校验，选择有削弱多路径误差的各种技术的天线。同时，我们还要不断利用新的数据处理技术，以削弱各种误差带来的影响。

　　参考文献

　　[1]张正禄.工程测量学[M]

　　[2]徐绍铨，张华海，杨志强，王泽民.GPS测量原理及应用[M]

　　[3]张瑜.RTK测量技术及应用[J]