RTK培训详解.ppt

《RTK培训详解.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《RTK培训详解.ppt（74页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、主要内容主要内容 什么是GNSS 传统RTK以及仪器的操作 网络RTK以及仪器的操作 坐标系转换（求转换参数） 单点校正（测站校准） RTK精度GNSSGNSS理论部分理论部分 GNSS(Global Navigation Satellite System)是全球导航卫星系统的英文缩写，它是所有全球导航卫星系统及其增强系统的集合名词，是利用全球的所有导航卫星所建立的覆盖全球的全天侯无线电导航系统。目前可供利用的全球卫星导航系统有美国的GPS、中国的北斗、俄罗斯的GLONASS和欧洲的Galileo等。1、什么是、什么是GNSS军事军事 测绘测绘 林业林业 农业农业 地质地质 电力电力 水利水利

2、 交通交通 环保环保 气象气象 地震地震 石油石油 通讯通讯 海洋海洋 城建城建 科研院所科研院所 院校院校 医疗医疗 消防消防 国土国土 2. GNSS的应用行业的应用行业GNSSGNSS理论部分理论部分合众思壮合众思壮思拓力思拓力南方测绘南方测绘华测华测司南司南 3. 国内国内GNSS产品产品 GNSSGNSS理论部分理论部分4 4、RTKRTK的发展：的发展： 传统的传统的RTKRTK技术技术 电台、电台、GPRS/CDMAGPRS/CDMA 网络网络RTKRTK技术技术 天宝的天宝的VRSVRS、LeicaLeica的主辅站技术的主辅站技术GNSSGNSS理论部分理论部分二、传统二、传

3、统RTKRTK以及仪器的操作以及仪器的操作传统RTK的含义RTK的定位原理RTK数据链电台模式及具体操作网络模式及具体操作 常规的GPS测量方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，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，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。 传统传统RTKRTK以及仪器操作以及仪器操作 RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收 机置于载体（称为流动站）上，基准站和

4、流动站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值。然后将这个改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其GPS观测值，从而得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。2 2、传统、传统RTKRTK的工作原理的工作原理传统传统RTKRTK以及仪器操作以及仪器操作3 3、RTKRTK数据链通讯模式：数据链通讯模式： 电台模式： 传统传统RTKRTK以及仪器操作以及仪器操作UHF(Ultra High Frequency)超高频率，频率300MHz-300KMHz（波长属微波： 波长1M-1MM，空间波，小容量微波中继通信

5、）410-430MHz /450-470MHzVHF(Very High Frequency)甚高频（3MHz30MHz属短波： 波长100M-10M，空间波 ）220-240MHz2. 网络模式：GPRS（General Packet Radio Service）中文是通用分组无线业务，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务 ；CDMA为码分多址数字无线技术 传统传统RTKRTK以及仪器操作以及仪器操作基准站基准站移动站移动站作业距离一般距离为：0-28公里，内置电台工作距离为0-10Km，特别是山区或城区传播距离就会受到影响；电台信号容易受干扰，所以要远离大功率干扰源；电

6、台的架设对环境有非常高的要求，一般选在比较空旷，周围没有遮挡，且要基站架设的越高距离越远；使用外置电台对于电瓶的电量要求较高，出外业之前电瓶一定要充满或有足够的电量；传统传统RTKRTK以及仪器操作以及仪器操作（3）. 网络通讯模式：网络通讯模式：GPRS或或CDMA Internet互联网Internet互联网GPRS/CDMA拨号上网Internet 服务器 Internet GPRS/CDMA拨号上网服务器服务器传统传统RTKRTK以及仪器操作以及仪器操作（4）. 网络通讯模式特点网络通讯模式特点距离远携带方便优点：缺点： 容易造成差分数据延迟2-5秒在没有手机信号的地方无法使用需要一定

7、的费用、手机卡一般一个月需要大约300M流量传统传统RTKRTK以及仪器操作以及仪器操作 对于内置的GPRS的，如果已经设置好了，开机即可自动上线并获取基准站数据，直接点启动移动站接收机即可。达到固定解后，便可开始测量。三、网络三、网络RTKRTK以及仪器的操作以及仪器的操作网络RTK技术CORS系统CORS系统组成网络模式及具体操作 传统传统RTKRTK技术有着一定局限性技术有着一定局限性, ,使得其在应用中受使得其在应用中受到限制到限制, ,主要表现为：主要表现为： 1. 用户需要架设本地的参考站； 2. 误差随距离增长； 3. 误差增长使流动站和参考站距离受到限制， 距离越远初始化时间越

8、长； 4. 可靠性和可行性随距离降低。1. 网络RTK技术网络网络RTKRTK以及仪器操作以及仪器操作 网络RTK技术实际上是一种多基站技术，它在处理上利用了多个参考站的联合数据。该系统不仅仅是GPS产品，而是集internet技术，无线通讯技术，计算机网络管理和GPS定位技术于一身的系统，包括，通讯控制中心，固定站，用户部分。 1. 网络RTK技术网络网络RTKRTK以及仪器操作以及仪器操作网络网络RTKRTK的优势的优势无需架设参考站，省去了野外工作中的值守人员和架设参考站的时间，降低了作业成本，提高了生产效率；传统“1+1”GNSS接收机真正等于2，生产效率双倍提高 ；不需要在四处找控制

9、点；扩大了作业半径，网络覆盖范围内能够得到均等的精度；在CORS覆盖区域内，能够实现测绘系统和定位精度的统一，便于测量成果的系统转换和多用途处理；1. 网络RTK技术网络网络RTKRTK以及仪器操作以及仪器操作2. CORS系统网络网络RTKRTK以及仪器操作以及仪器操作 连续运行参考站(cors)也称为台站网，可定义为：一个或若干个固定的、连续运行的GNSS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网(LANWAN)技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GNSS观测值(载波相位，伪距)，各种改正数、状态信息，以及其他有关GNSS服务项目的系统。不

10、同的地区CORS系统采用不同的网络RTK技术：天宝天宝VRS：深圳，北京，天津，上海，广东，成都，杭州，长沙，青岛莱卡莱卡MAX：江苏，昆明TOPCON：福州、西安、合肥、汶川 目前，国内外多CORS的研究主要集中在基础设施建设、系统自动化管理、数据采集域分发、基于网络的GNSS定位技术的开发等方面。先后出现了大量的CORS工程项目。 一、一、其中具有代表性的全球和国家的项目包括： IGS跟踪站网络 美国NGS CORS 欧洲EPN永久性连续网等 二、二、国内主要有： 中国地壳运动观测网络CMONOC 中国沿海无线电指向标差分定位系统(RBN-DGPS)等项目 2. CORS系统网络网络RTK

11、RTK以及仪器操作以及仪器操作3. CORS系统组成网络网络RTKRTK以及仪器操作以及仪器操作参考站 + 控制中心 + 用户部分参考站及控制中心参考站及控制中心3. CORS系统组成网络网络RTKRTK以及仪器操作以及仪器操作CORS综合应用3. CORS系统组成网络网络RTKRTK以及仪器操作以及仪器操作四、坐标系转换（点校正）四、坐标系转换（点校正）1. 各种坐标系统各种坐标系统2. 点校正点校正3. 重值当地坐标重值当地坐标4. RTK的精度的精度5. 任意架站的优势任意架站的优势点校正点校正1. 各种主要坐标系统各种主要坐标系统257223563.298/13 .298/1257.2

12、98/1常用的坐标系统1、1980西安坐标系西安坐标系 开始定义为 “1980国家大地坐标系”。 1982 年，经天文大地网整体平差建立，全网共48433点。 属参心坐标系， IAG-75椭球（IAG国际大地测量学协会），长半轴 a=6378140m; 扁率 =1/298.257，原点在陕西省泾阳县。 椭球定位：椭球定位：1椭球短轴平行于地球地轴（由地球质心指向1968.0JYD方向）；2起始子午面平行于格林威治天文台平均子午面；3椭球面与似大地水准面在我国境内密合得最佳。1各种坐标系统2、1954年北京坐标系年北京坐标系 50年代从前苏联引入（1942年普尔科夫坐标系），未进行整体平差，属参

13、心坐标系, 克拉索夫斯基椭球体，长半轴 a=6378245m; 扁率=1/298.3。原点在普尔科夫天文台。 主要缺点： 1长半轴约大了108m ； 2椭球定位西高东低，东部高程异常达67m； 3不同区域接边处大地点坐标差达12m。 1各种坐标系统3、WGS-84大地坐标系大地坐标系 美国国防部研制确定的大地坐标系，Z轴指向BIH（国际时间局）1984.0定义的协议地球极（CTP）方向，X轴指向零子午面与CTP赤道交点，Y轴与X、 Z轴构成右手坐标系。 长半轴 a=6378137m; 扁率 =1/298.257223563。 属地心坐标系，原点在地球质心。1各种坐标系统4、新、新1954年北京

14、坐标系（新年北京坐标系（新54系）系） 属于参心大地坐标系，椭球的几何参数同“54系”。 a=6378245m； =1/ 298.3 大地原点及椭球轴向同“80系”； 高程基准面为1956年黄海平均高程面； 点的坐标与“54系”接近，精度同“80系” 。5、独立坐标系（地方坐标系）、独立坐标系（地方坐标系） 为了减少投影变形或满足保密需要，也可使用独立（地方）坐标系，坐标原点一般在测区或城区中部，投影面多为当地平均高程面当地平均高程面。1各种坐标系统高程基准高程基准1、1956年黄海高程系年黄海高程系 水准原点设在观象山，采用19501956年7年的验潮结果 计算的黄海平均海水面，推得水准原点

15、高程为72.289m。2、1985国家高程基准国家高程基准 水准原点同 1956年黄海高程系，采用19521979年共28年的验潮结果，并顾及了海平面18.6年的周期变化及重力异常改正，计算的黄海平均海水面，推得水准原点高程为72.260m。1各种坐标系统 在测量中常用的高程系统有大地高系统、正高系统和正常高系统 。 大地高系统大地高系统是以参考椭球面为基准面的高程系统。某点的大地高是该点到通过该点的参考椭球的法线与参考椭球面的交点间的距离。大地高也称为椭球高，大地高一般用符号H表示。大地高是一个纯几何量，不具有物理意义，同一个点，在不同的基准下，具有不同的大地高。 高程系统高程系统正高系统正

16、高系统是以大地水准面为基准面的高程系统。某点的正高是该点到通过该点的铅垂线与大地水准面的交点之间的距离，正高用符号H。正常高系统正常高系统是以似似大地水准面为基准的高程系统。某点的正常高是该点到通过该点的铅垂线与似大地水准面的交点之间的距离，正常高用HY ，我国采用似大地水准面。1各种坐标系统大地水准面差距大地水准面差距，即大地水准面到参考椭球面的距离，记为 hg hg= H Hg高程异常高程异常，即似大地水准面到参考椭球面的距离，记为 = H - HY 高程系统高程系统1各种坐标系统 点校正点校正就是求出WGS-84和当地平面直角坐标系统之间的数学转换关系（转换参数）。 在工程应用中使用GP

17、S卫星定位系统采集到的数据是WGS-84坐标系数据,而目前我们测量成果普遍使用的是以1954年北京坐标系或是地方（任意|当地）独立坐标系为基础的坐标数据。因此必须将WGS-84坐标转换到BJ-54坐标系或地方(任意)独立坐标系。点校正的含义点校正的含义2点校正把GPS坐标系统转换到我们的当地平面坐标系统包括基准转换、投影、 水平 & 垂直平差GPS点校正点校正WGS-84平面坐标系平面坐标系注注：此独立坐标系是以北京54椭球为参考椭球的坐标系统。2点校正 1、（B、L）84（X、Y、Z）84，空间大地坐标到空间直角坐标的转换。 2、（X、Y、Z）84（X、Y、Z）54，坐标基准的转换，即Dat

18、um转换。通 常有三种转换方法：BursaWolf(布尔莎模型)七参数、简化三参数、 Molodensky 3、（X、Y、Z）54（B、L）54，空间直角坐标到空间大地坐标的转换。 4、（B、L）54（x、y）54， 高斯(Gauss)投影正算。 5、 高斯坐标系转换为当地坐标系(独立坐标系)WGS84与当地坐标系与当地坐标系(北京北京54椭球椭球)的转换即参数转换的的转换即参数转换的,具体过程：具体过程：2点校正 要使一个坐标系统和另一个坐标系统产生关系，需要一组具有这两套坐标系统下坐标的地面点。因此，就需要一组WGS-84坐标和一组当地平面坐标：北, 东和高程。WGS-84当地平面坐标 2

19、点校正2.点校正点校正直接求直接求“四参数四参数+高程拟合高程拟合”；1.利用现有参数，如：七参数、三参数利用现有参数，如：七参数、三参数2点校正WGS-84当地两个椭球间的坐标转换一般而言比较严密的是用七参数法，即X平移，Y平移，Z平移，X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K。要求得七 参数就需要在一个地区需要3个以上的已知点；如果区域范围不大，最远点间的距离不大于30Km(经验值)，这可以用三参数，即X平移，Y平移，Z平移，而将X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K视为0，所以三参数只是七参数的一种特例。七参数50平方公里以上，大到一个地区，一个市，如上海、北京等。3 参数7 参数1.利用现有参数

20、利用现有参数2点校正1.利用现有参数利用现有参数七参数七参数czxz2点校正全国全国北京北京三参数三参数2点校正坐标投影：坐标投影： 椭球参数(长半轴和扁率) 中央子午线 投影面如何求解中央子午线？ 3度带 L中= 3n 6度带 L中 = 6n-3 当地自定义中央子午线2点校正水平 & 垂直平差四参数高程拟合将高斯坐标系转换成当地坐标系，得到当地坐标 2点校正一、水平平差一、水平平差至少2个水平控制点 下面以下面以5个点为例个点为例= GPS 观测值观测值= 控制点控制点2点校正旋转2点校正平移2点校正比例系数比例系数2点校正校正后的结果包含了校正残差. 为了理解我们校正结果的好坏，我们需要理

21、解这些残差的含义。残差残差残差：残差： 校正执行后的格网平面坐标和GPS坐标的差值。校正结果（水平残差）2点校正 残差越小，说明校正的参数越精确残差越小，说明校正的参数越精确-GPS (WGS-84 co-ordinates)和当地平面坐标之间的相对关系越好。和当地平面坐标之间的相对关系越好。残差残差校正结果（水平残差） 理想的残差应该小于理想的残差应该小于 20mm，残差将被残差将被均匀的分布在各个校正点之间。均匀的分布在各个校正点之间。 因此，我们最终坐标的最小精度应因此，我们最终坐标的最小精度应该是：该是： 标准标准RTK 测量的误差加上最大的测量的误差加上最大的校正残差。校正残差。2点

22、校正二、垂直平差二、垂直平差2点校正二、垂直平差二、垂直平差椭球面椭球面似大地水准面似大地水准面地球表面地球表面HHYHHYHHYHHYHHY = H - HY = 高程异常高程异常2点校正HYHH地球表面地球表面似大地水准面似大地水准面椭球面椭球面 = H - Hg HHYHY斜面或曲面斜面或曲面二、垂直平差二、垂直平差2点校正二、垂直平差二、垂直平差 高程处理的介绍；高程处理的介绍； 从理论上而言，平面坐标从理论上而言，平面坐标XY使用四使用四参数是最精确的方法，高程使用高程拟合是最精确的方法参数是最精确的方法，高程使用高程拟合是最精确的方法 。 所以，在参数转换中，用四参数转换平面坐标，

23、用高程所以，在参数转换中，用四参数转换平面坐标，用高程拟合的方法转换高程是精度最好的方法。拟合的方法转换高程是精度最好的方法。 2点校正1 1、加权均值法、加权均值法2 2、多项式曲线拟合、多项式曲线拟合3 3、多项式曲面拟合、多项式曲面拟合4 4、多面函数曲面拟合、多面函数曲面拟合5 5、线性移动拟合法、线性移动拟合法6 6、神经网络法、神经网络法 高程拟合计算的方法：高程拟合计算的方法：其中其中GPS水准利用水准利用多项式曲面拟合法多项式曲面拟合法应用最广。应用最广。2点校正1单点的高程异常与坐标( x，y) 之间函数关系如下： = f ( x，y) + 其中, f ( x , y) 为中

24、趋势值，似大地水准面；为模型误差2 当有多个点时， 写成矩阵形式如下： = XB+ f ( x , y) = a 0 + a 1 x + a 2 y + a 3 x2 + a 4 xy + a 5 y2 + 对于每个已知点， 在最小二乘准则条件下，解出各a i , 求出测区范围内任何插值点的高程异常值，进而计算出GPS 点的正常高。 注：两个已知点以下即为加权平均；三个已知点以上六个已知点以下为平面拟合；六个已知点以上为曲面拟合。= f ( x，y) + 2点校正2点校正1对于平面：对于平面： 旋转为零，比例因子为1。2对于高程：对于高程： 相当于只加常数。2点校正2点校正在不知道当地坐标系统

25、的旋转，比例因子情况下：单点校正： 1. 精度无法保障 2. 控制范围更无法确定 建议：尽量不要用这种方式。2点校正2点校正两点校正注意：两点校正注意： 1可求出选转，比例因子从而了解当地坐标系统的大体情况 2. 控制范围与两点的长度有关，注意避免短边控制长边。 3注意比例因子至少在0.9999*至1.0000*之间，超过此数 值，精度容易出问题或者已知点有问题。 4如果控制点高程的精度可以全部参与校正。 5注意旋转的角度，一般都比较小，都在度以下，如果旋转 上百度，就要注意是不是已知点有问题2点校正三点校正注意：三点校正注意：注：三个点做点校正，有水平残参，无垂直残差2点校正四点校正注意：四

26、点校正注意：注：四个点做点校正，即有水平残参，也有垂直残差。2点校正H 似大地水准面似大地水准面斜面或曲面残差残差二、垂直平差（校正残差）二、垂直平差（校正残差）2点校正校正点的选取校正点的选取 1. 尽量避免单点校正,因为坐标系统中存在旋转,如果一定要用单点校正,一定要注意旋转大小,根据旋转大小,控制作业范围； 2. 注意控制范围,在一个测区要有足够的控制点,并避免短边控制长边； 3. 对于高程要特别注意控制点的线性分布(几个控制点分布在一条线上),特别是做线路工程，参与校正的高程点建议不要超过2个点（既在校正时，校正方法里不要超过两个点选垂直平差的）； 4. 注意坐标系统,中央子午线,投影

27、面(特别是海拔比较高的地方),控制点与放样点是否是一个投影带； 5. 如果一个区域比较大,控制点比较多,要分区做校正,不要一个区域十几个点或更多的点全部参与校正； 6注意所有残差，不要超过2厘米以上，否则检查控制点是否有误。2点校正只有水平只有垂直水平和垂直线路测量如何去做？分段测量，分段校正2点校正进行进行-点校正：点校正： 点击“测量”“点校正”“增加”，在“网格点名称”里选择一个已知点的当地平面坐标，点击“确定”，然后在“GPS点名称”里选择同一个已知点的经纬度坐标，点击“确定”，最后在“校正方法”里根据需要选择只有水平的校正或者水平和垂直的校正都应用，再点击“确定”即完成一个点的点校正

28、，如果需要继续校正，重复这个步骤即可；所有的校正点都增加完毕以后，点击“计算”，再点击“确定”这样整个点校正的操作就完成了 。2点校正 在每个测区进行测量和放样的工作有时需要几天甚至更长的时间，为了避免每天都重复进行点校正工作或者每次架在已知点上对中整平比较麻烦，而采取任意架设基准站或者自启动任意架设基准站或者自启动，可以在每天开始测量工作以前先做一下重设当地坐标的工作，进行整体平移 。3. 重设当地坐标任意架设基准站或自启动时任意架设基准站或自启动时校正模型 为了架设基准站更加方便快捷,或者选择更加合适的地方架站,而采用任意架设设基准站(点此处)或着自启动,就算在同一个位置,基准站坐标正好相

29、差单点定位离散度的差值,一般15米以内;所以重设时,重设此基准站下面的那一个控制点都可以.坐标差3. 重设当地坐标 在“文件”“元素管理器”“点管理器”里找到要被重设的点的名字，选重此点，并点击下方的“细节”，再点击下面的“重置当地坐标” ， 是点击“重置当地坐标”右面的按键，在点管理器里找到此点之前输入真实坐标的，选种并点击“确定”，最后再点一次确定即可 ，并注意检查坐标是否重设上或匹配上。重设当地坐标的操作重设当地坐标的操作 注注: 重设当地坐标,只是本基站下面的数据发生变化,其他基站或已知点下面的数据不变,如果同一基站下重设多次,以最后重设的为最终结果.3. 重设当地坐标 RTK标称精度

30、：标称精度： 水平为1cm+1ppmD 高程为2cm+1ppmD，其中（D为基站与流动站的距离，单位为km)，随着距 离的增大误差会不断增大） 转换参数：转换参数： 对于作点校正求出的是：四参数+高程拟合，对于校正点本身的精度，点的分布情校正点本身的精度，点的分布情 况，以及采用的拟合方式况，以及采用的拟合方式尤为重要，直接关系到成果的可靠性，而点的分布点的分布又是重中之重特别是对于高程的影响。 人为误差：人为误差： 人为的扶杆，对中误差仪器的稳定性：仪器的稳定性：接收机定位的稳定性，观测数据的置信度。RTK精度实际精度精度实际精度 = RTK标称精度标称精度 + 转换参数转换参数+人为误差人

31、为误差+仪器的稳定性仪器的稳定性4. RTK精度5.任意架站的优势任意架站的优势基准站架设方便，可根据情况任意架设，可选择更安基准站架设方便，可根据情况任意架设，可选择更安全，更方便，更有利的地理位置；全，更方便，更有利的地理位置；基准站可架设在控制点与测区中间，缩小基线距离，基准站可架设在控制点与测区中间，缩小基线距离，提高精度；提高精度；不用严格对中整平，方便快捷，省时省力；不用严格对中整平，方便快捷，省时省力；不用量取仪器高，最大限度的提高精度；不用量取仪器高，最大限度的提高精度；不用手簿启动，开机即可发射，避免启动的繁琐；不用手簿启动，开机即可发射，避免启动的繁琐；分工明确，基站和移动站可直接分开。分工明确，基站和移动站可直接分开。谢 谢！结束结束