GPS-RTK测量方法研究与精度分析 - 图文(7)

2019-01-05 12:08

兰州交通大学毕业设计(论文)

(二)非定位信息服务

为用户提供非定位信息的服务,如气象预报、环保等。GPS信号要通过大气的电离层和对流层才能到达地面,通过对电离层和对流层的分析,能进行精确的天气预报,预报的准确率比现行的方法高30%—40%。

参考站能用来确定污染源及其分布,确定和统计不同污染程度的范围,为环境保护决策服务。

(三)与电子图集成应用

基于CORS系统的网络RTK技术与电子地图集成应用可以用在与地理位置相关的任何领域,如:城市规划、土地管理、城市管理、公安消防、园林绿化、智能交通指挥、智能交通决策、普通车辆监控、特种车辆监控等。

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第三章 理论公式及验证方法讨论

本章首先介绍了RTK定位精度的鉴定方法,给出了鉴定公式,并对整个实验有了系统的设计,所以,本章内容是本毕业设计的理论基础。

第一节 RTK定位结果精度验证方法及公式

RTK 测量系统一般只提供一个标称精度,是仪器出厂前,在一个标准的理想环境下检定的测量精度。在实际的工程应用中 RTK 定位究竟能达到怎样的精度,需要有一个科学合理的检测方法,这直接关系到RTK测量的适用范围。

由于其较之于传统测量方法不可替代的优点,RTK 测量已被广泛应用于很多精度要求并不苛刻的领域,如:低等级控制测量、工程放样、地形图碎部测量等。目前,还没有明确的关于 RTK 定位精度的技术规程,因而,于对RTK 的定位成果的鉴定也没有一个成型的标准。本文根据双差模型和RTK 测量原理,结合实际测量得到的实验数据,对不同模式下RTK 测量所能达到的实际点位精度进行研究。

在得到 RTK 定位精度的可靠性检定的基础上,通过对 RTK 平面精度分析,综合考虑影响 RTK 测量时的各种误差的影响程度,通过对平面坐标检验,得出各种模式的精度及各自的适用范围。

RTK 定位结果的精度检定公式如下?26?:

mXR???XR/PXR ??(3-1) mYR???YR/PYR ??(3-2)

说明:⒈mXR、mYR分别为RTK测量点X、Y坐标中误差; ⒉?XR?mXR?PXR及?YR?mYR?PYR分别为RTK测量点X、Y的单位权中误差;

⒊点位测量的真误差dX既有静态测量时存在的误差,又有RTK测量时的误差,所以由误差传播定律得:mdX?mXJ?mXR,并按照权倒数传播定律对点位真误差定权得到:1/PdX?1/PXJ?1/PXR。

因此,对于短基线下各种模式RTK测量精度的可靠性检定时,可以与已知点的高精度 GPS 静态坐标作为对比:使用不同RTK 测量模式对各静态坐标点进行坐标采集,再

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利用静态基线向量的分量闭合差推算出静态网中点位的精度,然后根据上式(3-1)、(3-2)便可得出 RTK 测量时的精度。

第二节 实验总体设计

本实验所有技术要求按照《中华人民共和国国家标准全球定位系统(GPS)测量规范 GB/T 18314-2001》(下文称《规范》)执行。

一、静态控制网实验设计

实验中需要在一个高精度的GPS静态网上去验证各RTK测量模式下的测量精度,所以首先得建立一个符合实验要求的GPS静态控制网。 (一) 设计标准

考虑到本实验的工程适用性及实验场地、实验经费等条件,最终决定按照国家GPS测量规范D级(“D级网主要用于中、小城市、城镇及测图、地籍、土地信息、房产、物探、勘测、建筑施工等的控制测量”)标准建网。相关技术指标如下:

固定误差:<=10mm 比例误差系数:<=20

最简独立闭合环或附和路线的边数:<=10 GPS网相邻点间平均距离:0.2—5km 同步观测接收机数:>=2 卫星截至高度角:15度 同时观测有效卫星数:>=4 有效观测卫星总数:>=4 观测时段数:>=1.6 时段长度:>=40min 采样间隔:10—30s (二) 具体方案

如下图(3-1)所示,GPS静态控制网由编号为1000——5000的共5个控制点组成,具体点位分布见表B3-1。由于无法与国家点联测,所以本实验是完全自定义的实验坐标

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系,选用标准椭球——北京54椭球参数,然后采用固定一个点和一个方位角的办法来处理,本实验中具体方法如下:

采用4000——3000基线的端点4000的单点定位解作为起算点,然后用高精度的红外激光测距仪(本实验用TCR1202型全站仪)测出该基线的边长,进过严格的改正后,投影到制定高度(兰州市平均海拔),然后假定一个方位角(真北方向)算出基线终点的坐标,以此两点作为约束点,然后采用与前面一直的椭球参数,投影椭球高,并取得其他各点在实验坐标系下的坐标。

4000 5000 2000 3000 1000 图3-1 GPS静态控制网

位详细信息如下表:

表3-1 GPS控制网点位 点号 1000 2000 3000 4000 5000

二、RTK实验设计

点位描述 西北师范大学第一教学楼前小广场西北角道牙上 甘肃政法学院和谐广场东南角花园边上 安宁区学府路好为尔集团大门口 兰州交通大学体育场西北角看台上 安宁区桃海市场西丁字路口 静态控制网完成之后,RTK测量进行不同模式的测量(详细实验验证见第四章),包括:基准站架设在WGS84坐标已知的已知点、任一点,基准站架设在WGS84坐标未知的

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已知点、任一点等四种情况。测量得到的静态数据和RTK数据按照前一节的公式进行精度鉴定,最后对不同模式RTK测量成果的精度进行对比分析。

由于当前还没有关于RTK测量明确成文的测量规范,所以试验过程中只能严格按照所用到的测量仪器系统的操作手册进行测量工作。

RTK测量精度的检核还没有理论上成熟的方法,目前常用的有:坐标检核法、测边检核法、测角检核法。本实验采用坐标检核法。坐标检验法通常是利用 RTK 定位的数据与更高等级的已知坐标点进行比较,如与静态 GPS 测量点比较、与已知的 I、II 级导线点的数据进行比较。对二者进行较差,利用较差估算精度。

第三节 实验仪器

根据实验要求,选用以下仪器进行相关数据的采集,其精度都能完全满足实验所需。

一、静态测量及RTK测量仪器

静态及RTK测量都用南方导航S82-C测量系统,如图T3-2,该系统有以下技术特点:支持实时静、动态双频RTK解算,同时支持单BD-2解算模式;独有的kRTK技术,保障了定位精度的可靠性,大大提高了数据解算质量;可靠地载波跟踪技术,大大提高了载波精度;智能动态灵敏度技术,适应各种环境的变换;全面的兼容高精简报文,易于数据传输,此外,该系统还支持多种差分格式、输出格式和网络模式,测量时根据需求选用不同的仪器部件以及不同的状态设置。其具体精度指标如下:

RTK水平精度:?1cm?1ppm RTK垂直精度:?2cm?1ppm

静态、快速静态平面精度:?2.5mm?1ppm 码差分定位精度:0.45m(CEP) 单机定位精度:1.5m(CEP)

二、约束平差测边仪器

由于无法与国家点联测,所以本实验是完全自定义的实验坐标系,采用固定一个点

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