单基站GPS网络RTK精度测试分析
本文主要介绍了单基站GPS网络RTK在土地调查中的应用,并详细介绍了该系统的原理,建立的方法,通过实例得出此系统完全满足土地调查要求,为调查的外业工作顺利开展提供很好的技术依据。
关键词;单基站GPS网络RTK;土地调查
1、引言
土地调查是我国法定的一项重要制度,是全面查实查清土地资源的重要手段。土地调查作为一项重大的国情国力调查,目的是全面查清目前全国土地利用状况,掌握真实的土地基础数据,建立和完善土地调查、统计和登记制度,实现土地资源信息的社会化服务,满足经济社会发展及国土资源管理的需要。 在土地调查中,对于GPS实地定位精度: 1:5000比例尺图不大于实地1.0m;1:1万调查比例尺不大于实地2.0m;1:5万调查比例尺不大于实地10.0m。
在土地利用的变化越来越频繁,传统方法所获得的土地调查数据无论从准确性和现势性来讲,都无法与采用新技术手段获取的数据精度相比较;单基站GPS网络RTK的建立和GPS技术的应用不仅可进行土地调查,还可应用于城市市政、公共服务、资源调查、精细农业、土地管理、资源调查等相关领域的GPS高精度测量、GIS数据采集、GPS高精度导航。
2、单基站GPS网络RTK在土地调查中的应用
单基站GPS网络RTK的建立,对于土地调查尤其是外业工作起到了重要作用。由于在外业调查中应用GPS手持机进行单点定位时,所达到的精度无法满足土地调查的要求,因此在外业调查开始前应首先应该建立GPS基准站系统,该系统可以提供实时定位和精密导航,外业人员可应用GPS手持机在进行进图斑界线调绘和外业地物补测时,可随时接收实时差分数据,精度能到达亚米级,通过在抚顺市二次土地调查中的实际应用,效果较好,完全满足土地调查的精度要求。
单基站GPS网络RTK相比传统方法有以下优点:
(1)、多种工作模式;静态、RTK、RTD实时、RTD后处理。
(2)、多个用户:一个基准站可以同时为多个流动站提供差分服务。
(3)、多种精度:既可以提供后处理原始数据,同时又实时高精度载波相位差分信号和伪距差分信号。
(4)、多通信方式:提供GSM、GPRS和一般电台等多种通讯方式供用户选择。后处理原始数据也可以通过互联网下载。
(5)、兼容性强:基准站软件可以兼容各种GPS接收机,流动站也可以使用不同型号的不同精度接收机。
(6)、差分覆盖面广:使用GSM和GPRS通讯模式,在有公共通讯服务覆盖的地方,就能保障差分信号的完整、实时、有效传输。作业半径可达到40-50km并可以满足厘米级要求。
(7)、组网方便:一个或多个以上的基准站均能正常工作,通信费用低廉。
(8)自动化程度高:各种数据的接收、存储和发送均可以按照事先设定的要求自动完成。
(9)、价格便宜:本系统建设费用低廉,管理和运行费用同样非常低,且操作技术要求不高。
3、单基站GPS网络RTK的原理
每一个基准站服务于一定作用半径内所有的GPS用户。对于长时间静态跟踪数据后处理的用户,借助于接收调频副载波、宽带快速网络通信,以及其他数据通信手段提供的DGPS伪距差分改正数信息,对于从事准实时定位或实时精密导航的用户来说,服务半径可以达到几十千米、几百千米,甚至更长一些。至于需要实时给出厘米级定位精度的用户来说,单基准站的服务半径目前可以达到50km左右。
(一)、单基站GPS网络RTK的建立
多功能GPS 系统主要包括基站部分、数据传输网络和终端用户。基站部分为该系统的核心,它是由GPS 基准站和控制中心组成。
1、基站的建立
a、站址的选择
由于多路径误差的大小主要取决于GPS测站的位置。因此为了克服多路径误差的影响,选定GPS基准站站址应遵守以下原则:
(1)、选站时应该避免邻近有大面积平静水面。
(2)、点位周围视野要开阔,视场内周围障碍物的高度角一般应小于15°,且便于安置天线。
(3)点位应选远离大功率无线电发射源(如雷达、电视台、电台、微波中继站等)及高压电线,以避免周围磁场对信号的干扰。
b、天线的安置
2、控制中心
控制中心软件接收GPS接收机的原始数据,经分析和处理,以标准RINEX格式记录星历和观测数据文件,一方面直接储存到本地计算机,另一方面按照用户设定的时间间隔自动通过网络(可自动拨号上网)上传到指定服务器,供后处理用户下载。差分数据集中由控制中心统一。流动站用户需要高精度定位时,通过GSM手机直接拨号到控制中心,获取差分数据。如下图:控制中心采用法国Utls系统软件。
基站差分软件还具备基准站接收机管理和用户管理等多种功能。对于后处理原始数据,自动化后处理软件可以利用GARMIT和BERNESE软件进行处理,自动下载精密星历和自动处理,输出精密定位结果。
3、 数据传输
GPS基准站接收的静态数据可供用户利用其进行亚米级差分后处理和毫米级静态后处理,另一方面由服务器拖过网络形式同时将载波相位差分信号和码差分信号发送出去。流动站利用蓝牙手机或GPRS/CDMA模块通过GPRS或CDMA网络可以接受载波相位差分信号进行载波相位差分得到厘米级RTK数据,也可以接受码差分信号进行伪距差分得到亚米级RTD数据。
4、 用户部分
应用多功能GPS 差分系统不仅可以满足厘米级的常规测量需要,而且还能完成亚米级各种GIS数据的采集,可以同时实现为测绘、气象、国土资源、交通、水利、矿产、林业、农业、环保等多个行业进行多种空间数据源的数据采集服务。
5、结论
1、系统建成后,形成1个基准站、多个流动站的规模,流动站通过GPRS、CDMA网络作为接入方式进行访问,后处理的GPS手持机在半径30km的范围内精度可达亚米级;实时差分的RTD数据在30km的范围内精度也可达到亚米级;厘米级实时差分RTK作业的半径范围可达到35km;基本可以覆盖城市市区,并能满足城市的测绘工作要求。
2.通过本次系统网内分布的11个精度测试点的网络RTK的精度测试,结果表明本次测试点的网络RTK定位精度在30km范围内呈均匀分布,达到了厘米级精度的定位要求,因此,在C级城市基准网的建设中可以作为首级控制点,来满足本次全国二次土地调查的精度要求。
参考文献
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