RTK技术在地籍测量中的应用解析.docx

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RTK技术在地籍测量中的应用解析

2015届毕业生毕业总结报告

GPS-RTK技术在地籍测量中的应用

系别：

专业：

班级：

学号：

姓名：

指导教师：

完成日期：

河北交通职业技术学院土木工程系

毕业总结报告开题报告

学生姓名

学号

班级

指导教师

题目

GPS-RTK技术在地籍测量中的应用

一、毕业实习岗位情况

在河北地球物理勘查院进行地籍测量与整理

二、毕业总结报告撰写方案

通过实习时自己遇到的实际情况与上课老师所讲写出的。

通过与老师沟通确定毕业论文题目。

通过自己的笔记与上网所搜资料并整理写出毕业论文的正文

三、进度安排

2015年3月14日确定毕业论文题目，题材。

2015年4月底完成初稿。

2015年5月19日定稿

河北交通职业技术学院土木工程系

毕业总结报告成绩评议表

专业班级

2012级2班

学号

201201722043

学生姓名

张宇

题目

GPS-RTK技术在地籍测量中的应用

指导教师评议意见：

成绩评定：

指导教师：

20年月日

答辩情况及答辩成绩：

答辩成绩：

答辩小组组长：

20年月日

总评成绩：

答辩委员会主任：

20年月日

2015届毕业生毕业总结报告

GPS-RTK技术在地籍测量中的应用

河北交通职业技术学院

摘要

随着经济社会的不断发展，人们对地籍管理工作提出了更高的要求。

随着计算机技术的发展和测绘科学的不断进步，使得人们对地籍管理所提出的更高要求逐渐得以实现，从而形成了当代的地籍测量相关的完整理论和实践技术。

本文从地籍测量的相关理论入手,介绍了GPSRTK技术的原理及其在地籍测量相关概念；在论文的最后对地籍测量的发展做了总结和展望。

关键词：

地籍；地籍测量；RTK技术；精度；

ABSTRACT

Withthecontinuousdevelopmentofeconomicsociety,peopleofcadastralmanagementworkputforwardhigherrequirements.Withthedevelopmentofcomputertechnologyandsurveyingandmappingscienceadvances,makepeopleputforwardhigherrequirementsforcadastralmanagementgraduallyrealized,thusformedthemoderncadastralsurveyrelatedcompletetechnologytheoryandpractice.Inthispaper,fromtherelatedtheoryofcadastralsurvey,thispaperintroducestheprincipleofGPSRTKtechnologyanditsrelatedconceptsincadastralsurvey;Attheendofthepapermadeasummaryonthedevelopmentofcadastralsurveyandprospected.

Keywords:

Cadastral;Cadastralsurvey.RTKtechnology;Precision;

目录

1绪论……………………………………………………………………………8

1.1概述………………………………………………………………8

1.2GPS-RTK的应用……………………………………………………8

2GPS-RTK应用及影响…………………………………………………9

2.1GPS原理………………………………………………………………9

2.1.1GPS技术概述……………………………………………………9

2.1.2GPS测量特点……………………………………………………9

2.1.3GPS技术应用……………………………………………………10

2.1.4GPS-RTK技术的优点………………………………………………113GPS-RTK在地籍测量中的应用…………………………………………11

3.1RTK测量方法简介………………………………………………………13

3.2RTK地籍测绘及其技术……………………………………………………

3.3RTK在地籍测量中的精度分析……………………………………………

3.3.1地籍测量中的界址点精度…………………………………………

3.3.2GPS在测量中环境误差分析………………………………………

4结论与展望…………………………………………………………………………

参考文献……………………………………………………………………………

致谢…………………………………………………………………………………

1绪论

1.1概述

地籍这个名词来源于拉丁文“Catstrum”，其意为征税对象的登记。

由此可见，地籍最古老，也是最基本的含义即为征税而建立的一种田赋清册。

地籍不但为土地税收服务，而且还为了保护土地的产权和土地的利用规划服务。

其主要内容有应纳税的土地面积，土壤质量及土地税额的登记。

因此，地籍是反映土地的权属，位置，数量，质量和用途等状况的土地档案，是编制国民经济计划，制定有关政策，进行现代化建设不可缺少的重要依据之一。

地籍是由国家建立和管理的。

地籍资料要为国家的地籍管理提供依据，而地籍管理的对象是作为自然资源和生产资料的土地。

为了全面研究土地的权属，自然和经济状况而进行的以地籍调查、土地登记、土地统计和土地评价等为主要内容的工作称为地籍工作。

地籍管理的核心是土地的权属问题。

所以，建立并健全地籍管理制度，不仅可以及时掌握土地数量和质量地动态变化情况，保持土地调查地现势性，而且可以利用它对土地利用及权属变更进行监督。

地籍测量是在权属调查基础上进行的地形测量。

权属调查是在现场核实宗地的土地使用者、土地用途等，并通过本宗地与相邻宗地使用者的现场指界，标定宗地界址，丈量宗地界址边长，绘制宗地草图和填写地籍调查表。

在此基础上，依据权属调查资料开展地籍测量。

地籍测量分为地籍控制测量和地籍细部测量两大部分，测绘每宗土地的权属界线、形状、位置、地类等，绘制地籍图，量算面积。

地籍测量不同于一般地形测量，由于其成果是土地登记的重要依据，因此它是一项具有法律性质的测绘工作。

地籍管理从最初单一的税收地籍发展到产权地籍，再到现在的多用途地籍，其内涵不断丰富。

在此过程中，测绘手段也取得了长足进步，测绘仪器从最初的原始工具到经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等，现在GPS技术正在不断得到应用。

地籍是以地块为基础建立的。

在记载地块状态时，还要记载地块内附着物的状况。

地籍信息包含着地籍图集，地籍数据集，地籍薄册，它们之间通过特殊的标识符连接成一个整体，这个标识符就是通常所说的地块号（宗地号或地号）。

地籍测量是在权属调查基础上进行的地形测量。

权属调查是在现场核实宗地的土地使用者、土地用途等，并通过本宗地与相邻宗地使用者的现场指界，标定宗地界址，丈量宗地界址边长，绘制宗地草图和填写地籍调查表。

在此基础上，

依据权属调查资料开展地籍测量。

地籍测量分为地籍控制测量和地籍细部测量两大部分，测绘每宗土地的权属界线、形状、位置、地类等，绘制地籍图，量算面积。

地籍测量不同于一般地形测量，由于其成果是土地登记的重要依据，因此它是一项具有法律性质的测绘工作。

地籍管理从最初单一的税收地籍发展到产权地籍，再到现在的多用途地籍，其内涵不断丰富。

在此过程中，测绘手段也取得了长足进步，测绘仪器从最初的原始工具到经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等，现在GPS技术正在不断得到应用。

1.2GPS-RTK的应用

GPS是由美国国防部主持研制以空中卫星为基础的无线电导航系统。

该系统能为全球提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。

实时差分RTK（Real—TimeKinematic）GPS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成果，它是GPS测量技术发展中的重大突破。

随着整周模糊度能够在很短的时间内被确定，从而保证了RTK技术在野外实时得到厘米级的定位精度。

现今，全球定位系统（GPS）的应用正广泛地被测量界所接受。

最初，GPS的应用只涉及到控制测量和高精度的大地测量，后来，它的应用遍及各种测量领域。

GPSRTK技术是在GPS基础上发展起来的，能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定向结果，并在一定范围内达到厘米级精度的一种新的GPS定位测量方式，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曙光，极大地提高了外业效率。

世界上大多数国家早已利用数据库管理地籍信息，其地籍产品也都实现了数字化生产。

现在地籍原始数据的采集，也都直接利用数字采集工具进行。

跟世界上其他国家一样，我国的地籍信息也正在实现现代化管理，为此，国土资源部和各方土地部门明确要求城镇范围内的土地登记必须以数字地籍调查测量的结果为依据，全面推行现代化，规范化的地籍管理工作。

2GPS-RTK的应用及影响

2.1GPS-RTK原理

全球定位系统（GlobalPositioningSystem-GPS）是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。

经过10多年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管理、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。

2.1.1GPS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测量技术的一个新突破。

RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分。

GPS测量技术，其基本思想是：

在基准站上设置1台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续的观测，并将其观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站。

在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。

通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，实时地判定解算结果是否成功，从而减少冗余观测量，缩短观测时间。

2.1.2GPS测量特点

GPS系统的特点，相对于常规测量来说，GPS测量主要有以下特点：

①测量精度高。

GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1×10-6，在大于1000km的基线上可达1×10－8。

②测站间无需通视。

GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。

③观测时间短。

随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20min左右，动态相对定位仅需几秒钟。

④仪器操作简便。

目前GPS接收机自动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。

⑤全天候作业。

GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。

⑥提供三维坐标。

GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。

GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，来确定待测点的位置。

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高精度的结果，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-timekinematic）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。

高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就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，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。

流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成整周模糊度的搜索求解。

在固定整周未知数以后（得到固定解），只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形则流动站可随时给出厘米级定位结果。

RTK系统可应用于两项主要测量任务，即测点定位和测设放样。

在基准站和流动站协同工作的情况下，用户携带流动站系统，在测区往来行走，对特征点进行采点测量。

任何性质的点都可做定位测量，如道路的中线、池塘的周边、路灯杆位和建筑物拐角等。

测点可以是原有的境界标记，也可是需要首次定位的新标记。

这一功能使RTK最适合于在测图和放样中应用。

RTK系统可用于地形测量、面积测量和建筑测量，也可以用于测量料场及土石方工程量计算。

测设放样任务只能在GPS的RTK操作模式下完成。

某一物体的放样包括对定义该物体所在位置的一点或多点的定位。

取得某一点的坐标后，用户需要在地面上找到与该坐标对应的确切位置。

传统的做法是，全站仪测定持杆员的当前位置，并指挥其行进一定的距离后最终到达正确的位置。

而RTK流动站操作员行进中则可观察掌上电脑屏幕来确定自己的当前位置。

掌上电脑存有目标点的坐标。

由于RTK系统已知其当前位置和要寻找的目标点位置，系统可给用户导向到正确位置。

这一功能使得RTK成为非常有效的放样工具。

任何物体都可由RTK来测设放样，如道路、输电线路、油气管线、DTM及地下管线等等。

在大多数这类测量中，RTK系统比传统全站仪系统的效率要高很多，而且只需单人操作。

在博兴县地形测量中，运用了RTK技术进行图根控制测量，探索了一条进行大面积图根控制测量的新路子。

2.1.3GPS技术应用

1．控制测量

为满足城市建成区和规划区测绘的需要，城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。

常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀。

GPS 静态测量，点间不需通视且精度高，但需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则必须返工。

应用RTK技术将无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。

2. 像控点测量

像控点测量是航空摄影测量外业主要工作之一，传统的方法要布设大量的导线来测量部分平高点，内业再空三加密。

采用RTK技术测量，只需在测区内或测区附近的高等级控制点架设基准站，（若测区内或测区附近无高等级控制点，可先加密） ，流动站直接测量各像控点的平面坐标和高程，对不易设站的像控点，可采用手簿提供的交会法等间接的方法测量。

像控点的精度要求对于RTK测量来说是不难达到的。

与传统作业相比较，它不需要逐级布设控制点;与静态GPS 测量相比，缩短了作业时间，因而大大提高了作业效率，功效至少提高3～5 倍。

3.线路中线定线

RTK测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样，放样工作一人也可完成。

将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，即可放样。

放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。

放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。

4.建筑物规划放线

建筑物规划放线，放线点既要满足城市规划条件的要求，又要满足建筑物本身的几何关系，放样精度要求较高。

使用RTK进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系，对于短边，其相对关系较难满足。

在放样的同时，需要注意的是测量点位的收敛精度，如果点位收敛精度不高的情况下，强制测量则有可能带来较大的点位误差。

在点位精度收敛高的情况下，用RTK进行规划放线一般能满足要求。

5.地籍测量

地籍测量是对地块权属界线的界址点坐标进行精确测定，并把地块及其附着物的位置、面积、权属关系和利用状况等要素准确地绘制在图纸上和记录在专门的表册中的测绘工作。

地籍测量的成果包括数据集（控制点和界址点坐标等）、地籍图和地籍册。

地籍测量主要应用GPS-RTKR的两大功能：

静态功能和动态功能。

静态功能是通过接收到的卫星信息，确定地点某点的三维坐标；动态功能是通过卫星系统，把已知的三维坐标点位，实地放样地面上。

2.1.4GPS-RTK技术的优点

（1）高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就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，同时给出厘米级定位结果，历时不足一秒钟。

流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。

在整周末知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。

（2）RTK作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大。

RTK可胜任各种测绘内、外业。

流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。

（3）降低了作业条件要求。

RTK技术不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”和对天基本通视，因此，和传统测量相比，RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区，只要满足RTK的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。

（4）定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累。

不同于全站仪等仪器，全站仪在多次搬站后，都存在误差累积的状况，搬的越多，累积越大，而RTK则没有，只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。

（5）作业效率高。

在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完10km半径左右的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，仅需一人操作，在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了测量效率。

3GPS-RTK在地籍测量中的应用

3.1RTK测量方法简介

近几年来，RTK用于采集地面上的位置数据及详细的属性信息正日益发展。

RTK只提供地理空间位置，地籍空间数据还应该包括属性信息。

例如地籍信息系统中一条道路包括了该路的一系列点的空间坐标及该道路的属性信息（宽度、等级等），而RTK只能在外业采集到一系列离散点的空间坐标。

要想让这些点连成道路并知道其属性信息，就必须在外业采集这些离散点时加以说明和描述。

说明和描述的方法可以借鉴大比例尺机助成图中采用的数据字典技术。

数据字典是描述属性及空间数据间相互关系的字符集。

利用RTK采集数据时，数据字典带有属性和特征项，特征项反映了被测点的特征。

如Tree表示树，是孤立点，不与其他任何点相连；Road表示道路，则带有Road的点要连起来。

利用RTK采集数据时，一般都配有电子手簿。

测定了某位置后，可以在电子手簿上输入其相应的特征和属性项。

利用RTK采集地籍空间数据是切实可行的，但实际应用中要注意以下几个问题:

RTK定位模式和精度要与地籍信息系统匹配。

RTK定位精度及模式多种多样，确定RTK处理方法之前一定要仔细研究以达到地籍数据所需要精度。

坐标系统的转换。

由于RTK定位采用的是WGS-84坐标系，因此它测出的坐标与一般的GIS（如地籍空间数据）不相同，必须将WGS-84坐标进行转换，我国目前绝大多数的GIS系统采用1954年北京坐标系的平面投影方式，因此，要对WGS-84坐标进行坐标转换及投影变换，才能满足地籍测量的要求。

3.2RTK地籍测绘及其技术

1.地籍控制测量精度要求

地籍控制测量必须遵循从整体到局部，由高级到低级分级控制（分级布网，但也可越级布网）的原则。

地籍控制测量分为基本控制测量和地籍控制测量两种。

基本控制测量分一、二、三、四等，可布设相应等级的三角网（锁）、测边网、导线网和GPS网等。

在基本控制测量的基础上进行地籍控制测量工作，分为一、二级，可布设为相应级别的三角网、测边网、导线网和GPS网。

地籍平面控制测量坐标系统尽量采用国家统一坐标系统，条件不具备的地区，可采用地方坐标系或任意坐标系。

精度指标是GPS网技术设计的一个重要的量化指标，它的大小将直接影响GPS网的布设方案、观测计划以及观测数据的处理方法。

地籍控制测量的精度是以界址点的精度和地籍图的精度为依据而指定的。

根据《地籍测t规范》规定，地籍控制点相对起算点中误差不超过士0.05m.

2.地籍碎部测量精度要求

地籍碎部测量即界址点和地物点坐标、地类要素的获取，包括定境界线，土地权属界址线和界址点，房屋及其他构筑物的实地轮廓，铁路、公路、街道等交通线路，海岸、滩涂等主要水工设施的测绘。

界址点是界址线或边界线的空间或属性的转折点，而界址点坐标是在某一特定的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。

界址点坐标的精度，可根据测区土地经济价值和界址点的重要程度来加以选择。

在我国，考虑到地域之广大和经济发展不平衡，对界址点精度的要求也应有不同的等级。

.GPS地籍控制网的建立

布网原则与观测方案的拟定：

地籍控制测量就是测设地籍基本控制点和地籍图根控制点，是为开展初始土地登记、建立基础地籍资料、以及日常地籍的动态管理而布设的平面测量控制。

根据国家土地局颁布的《城镇地籍调查规程》要求，地籍平面控制网可布设为二、三、四等三角网、三边网及边角网，一、二级小三角网（锁），一、二级导线网及相应等级的GPS网，并且各等级地籍平面控制网点，根据城镇规模均可作为首级控制。

利用GPS技术进行地籍控制，没有常规三角网（锁）布设时要求近似等边。

.基准设计

GPS网的基准包括网的位里基准、方向基准和尺度基准。

而网的基准的确定是通过网的整体平差计算来实现。

GPS网的基准设计，一般主要是指确定网的位置基准问题。

确定网的位置基准，可选网中一点的坐标值并加以固定或给以适当的权，或者网中的点均不固定，通过自由网伪逆平差或稳拟平差，来确定网的位置基准。

这种以最小约束法进行GPS网的平差，对网的定向与尺度没有影响，平差后网的方向和尺度以及网的相对精度都是相同的，但网的位置及点位精度却不相同。

在网中选若千点的坐标值并加以固定，或者