GPS-RTK技术在滇池数字化测量中的应用研究
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摘要
GPS是本世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。当时的主要目的是为陆、海、空三军提供实时、全天候和全球性的导航服务。随着GPS定位技术的进步和接收机性能的迅速发展，GPS在测量定位中已得到了广泛的应用。
RTK使用由数据通信链路传送的已知参考站GPS接收机获得的原始观测数据或相位改正数据，在线式或实时计算未知点与已知参考站的几何关系，从而得到用户接收机的精确位置。RTK技术在距参考站20公里的范围内可获得1-5厘米的定位精度，基线精度为1-lOppm。RTK测量与算法密切相关，在通信数据链路相同的情况下，不同的计算数学模型决定定位精度与定位速度。
对“GPS—RTK技术在滇池水下地形测量中的应用研究”项目，采用了GPS—RTK技术、测深仪、导航同步观测软件这一目前进行大面积水下地形测量的先进、经济、实用的方法。
对滇池水下地形测量外业数据的采集，平面定位采用美国TRIMBLE4700双频GPS接收机；水深测量采用的测深仪为无锡海鹰SDH—13D；导航软件为南方公司的导航5.0版。
由于GPS的RTK模式测量所获取的高程精度不能满足测图精度要求，因此其高程值是通过测量水深值、结合其统一到基准面的改正数、根据相关水文部门各水位站提供的水位观测资料综合计算获得。
按GPS接收机、测深仪的性能和要求，数据接口的相关指标设置为：水深数据每秒采集2次，GPS数据每秒采集1次。两者所测出的数据利用导航同步观测软件自动记录显示在计算机的导航图上，同时自动存储在数据库中。野外采集的数据进行预处理后，利用成图软件即可进行自动建模并生成数字化地形图，经修饰后获得最终成果。
该项目利用GPS-RTK技术测量了滇池水域300平方公里水下地形，缩编了已有的湖滨带约150平方公里1：2000地形图，总共提交了滇池区域约450平方公里的1：10000的数字化地形图。在项目实施过程中，解决了一些关键性问题，对于大型湖泊的水下地形测量的总体规划、作业手段、数据处理及数字成图等方面的工作，总结出了一些有益的经验。
昆明理工大学硕士研究生论文
论文摘要(Abs切aCt)
本文就项目所涉及的理论基础、技术方法、作业手段、数据处理、内业成图
等方面的内容进行系统地阐述;并介绍了项目实施中所采用的一些特色技术、特
殊方法，以期为类似项目在应用方面提供有价值的、合理的、操作性强的、自动
化程度高的、能降低成本的、提高经济效益的实用技术、方法和经验。
GPS is a satellite positioning system that was developed by the United States army in the 1970's. The major purpose in that time was to provide the real time and all-weanther navigation service in the whole world including the three domains of land, sea and air. With the rapid development of GPS technology and its receiver, GPS has got an extensive application in the surveying positioning field.
RTK is the acronym of the real-time kinematics. RTK employs the data communication link to transfer the original observation data or the phase correction
data of the known reference station, so the geometric relation between the known reference station and the unknown point can be calculated in the way of online or real-time through RTK. With this technology, the mobile GPS receiver can get the accurate position. In the range of 20km at distance to reference station, the position accuracy is 1-5 cm; the accuracy of the base line is l-10ppm. The accuracy of RTK is related to the algorithm. Therefore , if we use the same data communication link, the algorithm can decide the positioning accuracy and the positioning speed.
After many investigation researches, we consider that the GPS with RTK technology is the most economical and the most effective way in such a wide lake as Lake Dianchi.
The underwater topographic survey in Lake Dianchi employed the dual-frequency GPS with RTK technology, which type is American TRIMBLE 4700, for horizontal positioning f and the type of the fathometer is Wuxi Haiying SDH-13D;the navigation
software: The South 5.0.
Because the elevation data we have acquired through GPS is too variable to satisfy the mapping accuracy requirement the elevation value is solved by the water
lever observation in the hydrology station and datum horizon correction of sounding observation.
According to the GPS receiver and the fathometer capability and requirement, the correlation index of data interface is: The sounding data is gathered 2 times per second, and GPS data is gathered 1 time per second. The data both surveyed uses navigation software to record in the database display on the navigation map in computer
automatically, and draw out the real navigation course . Through the post processing of the collected data the mathematic mould and the digital map. are automatically formed by the mapping software in computer and the other correlate function can also be realized, on the above digital map
There are 300 square kilometers of the underwater topography surveying in Lake DianChi with the GPS-RTK technology. And with its result, 1:2000 digital maps of the surroundings in Lake Dianchi are minified to 450 square kilometers 1.10000 digital maps. This paper will deal with the theoretical principle of the applied programs the methods of the underwater topography surveying and the principle of the data processing program and digital mapping program, analyze the rationality and operability and automatic extent of the outside and inside working methods
and the data processing program . According to the working experiences, this paper generalizes a low cost, practical and automatic method of underwater topographic survey hi inland lake and river basin.
RTK使用由数据通信链路传送的已知参考站GPS接收机获得的原始观测数据或相位改正数据，在线式或实时计算未知点与已知参考站的几何关系，从而得到用户接收机的精确位置。RTK技术在距参考站20公里的范围内可获得1-5厘米的定位精度，基线精度为1-lOppm。RTK测量与算法密切相关，在通信数据链路相同的情况下，不同的计算数学模型决定定位精度与定位速度。
对“GPS—RTK技术在滇池水下地形测量中的应用研究”项目，采用了GPS—RTK技术、测深仪、导航同步观测软件这一目前进行大面积水下地形测量的先进、经济、实用的方法。
对滇池水下地形测量外业数据的采集，平面定位采用美国TRIMBLE4700双频GPS接收机；水深测量采用的测深仪为无锡海鹰SDH—13D；导航软件为南方公司的导航5.0版。
由于GPS的RTK模式测量所获取的高程精度不能满足测图精度要求，因此其高程值是通过测量水深值、结合其统一到基准面的改正数、根据相关水文部门各水位站提供的水位观测资料综合计算获得。
按GPS接收机、测深仪的性能和要求，数据接口的相关指标设置为：水深数据每秒采集2次，GPS数据每秒采集1次。两者所测出的数据利用导航同步观测软件自动记录显示在计算机的导航图上，同时自动存储在数据库中。野外采集的数据进行预处理后，利用成图软件即可进行自动建模并生成数字化地形图，经修饰后获得最终成果。
该项目利用GPS-RTK技术测量了滇池水域300平方公里水下地形，缩编了已有的湖滨带约150平方公里1：2000地形图，总共提交了滇池区域约450平方公里的1：10000的数字化地形图。在项目实施过程中，解决了一些关键性问题，对于大型湖泊的水下地形测量的总体规划、作业手段、数据处理及数字成图等方面的工作，总结出了一些有益的经验。
昆明理工大学硕士研究生论文
论文摘要(Abs切aCt)
本文就项目所涉及的理论基础、技术方法、作业手段、数据处理、内业成图
等方面的内容进行系统地阐述;并介绍了项目实施中所采用的一些特色技术、特
殊方法，以期为类似项目在应用方面提供有价值的、合理的、操作性强的、自动
化程度高的、能降低成本的、提高经济效益的实用技术、方法和经验。
GPS is a satellite positioning system that was developed by the United States army in the 1970's. The major purpose in that time was to provide the real time and all-weanther navigation service in the whole world including the three domains of land, sea and air. With the rapid development of GPS technology and its receiver, GPS has got an extensive application in the surveying positioning field.
RTK is the acronym of the real-time kinematics. RTK employs the data communication link to transfer the original observation data or the phase correction
data of the known reference station, so the geometric relation between the known reference station and the unknown point can be calculated in the way of online or real-time through RTK. With this technology, the mobile GPS receiver can get the accurate position. In the range of 20km at distance to reference station, the position accuracy is 1-5 cm; the accuracy of the base line is l-10ppm. The accuracy of RTK is related to the algorithm. Therefore , if we use the same data communication link, the algorithm can decide the positioning accuracy and the positioning speed.
After many investigation researches, we consider that the GPS with RTK technology is the most economical and the most effective way in such a wide lake as Lake Dianchi.
The underwater topographic survey in Lake Dianchi employed the dual-frequency GPS with RTK technology, which type is American TRIMBLE 4700, for horizontal positioning f and the type of the fathometer is Wuxi Haiying SDH-13D;the navigation
software: The South 5.0.
Because the elevation data we have acquired through GPS is too variable to satisfy the mapping accuracy requirement the elevation value is solved by the water
lever observation in the hydrology station and datum horizon correction of sounding observation.
According to the GPS receiver and the fathometer capability and requirement, the correlation index of data interface is: The sounding data is gathered 2 times per second, and GPS data is gathered 1 time per second. The data both surveyed uses navigation software to record in the database display on the navigation map in computer
automatically, and draw out the real navigation course . Through the post processing of the collected data the mathematic mould and the digital map. are automatically formed by the mapping software in computer and the other correlate function can also be realized, on the above digital map
There are 300 square kilometers of the underwater topography surveying in Lake DianChi with the GPS-RTK technology. And with its result, 1:2000 digital maps of the surroundings in Lake Dianchi are minified to 450 square kilometers 1.10000 digital maps. This paper will deal with the theoretical principle of the applied programs the methods of the underwater topography surveying and the principle of the data processing program and digital mapping program, analyze the rationality and operability and automatic extent of the outside and inside working methods
and the data processing program . According to the working experiences, this paper generalizes a low cost, practical and automatic method of underwater topographic survey hi inland lake and river basin.
引文
[1]、陈俊勇，面向21世纪的GPS，测绘学报，2000，3
[2]、徐绍铨，张勇军，李振洪等，GPS／GLONASS组合定位系统的精度分析，测绘信息与科学，2000，1
[3]、陈俊勇，美国GPS现代化概述，测绘通报，2000，8
[4]、邱春霞，董乾坤，GPS控制网外业资料分析与质量控制，测绘通报，1999，10
[5]、徐卫明，赵俊生，GPS测量坐标转换使用性问题的分析，测绘工程，2000，6
[6]、刘基余等，全球定位系统原理及应用，测绘出版社，1993
[7]、周忠谟，易杰军，GPS卫星测量原理及应用，测绘出版社，1990
[8]、谢世杰，韩明锋，论电离层对GPS定位的影响，测绘工程，2000，3
[9]、陈怿群，胡丛伟，GPS定位中卫星坐标计算的曲线拟合法，测绘工程，2000，6
[10]、魏子卿，郭茂荣，GPS相对定位的数学模型．北京，测绘出版社，1998
[11]、常庆生，唐四元，GPS测量的误差及精度控制，测绘通报，2000，4
[12]、孔祥元，控制测量学，武汉，武汉测绘科技大学出版社，1996
[13]、高星伟，GPS／GLONASS伪距差分的数据处理，测绘通报，2000，6
[14]、於宗涛，测量平差原理，武汉，武汉测绘科技大学出版社，1990
[15]、陈俊勇，中国国家高精度GPS大地控制网的建成，测绘通报，1998，8
[16]、陈军，GIS空间数据模型的基本问题与学术前沿 地理学报1995，50(增刊)：
[17]、唐荣锡等，计算机图形学教程 北京：科学出版社，1990
[18]、中国测绘学会地图学与GIS专业委员会，地图学与地理信息系统的进展，测绘通报，1998年第11期
[19]、程东来、车裕斌、钟学斌，数字地球、GIS和地球信息科学的发
展及其互相联系，咸宁师专学报，2000年12月，第20卷第6期
[20]、牛雪峰，孙运生等，三维地理信息系统面向对象数据结构．世界地质，1998，3
[21]、郭达志，杜培军等，数字地球与3维地理信息系统研究．测绘学报，2000，3
[22]、武晓波，王世新等，Delaunay三角网的生成算法研究，测绘学报，1999，1
[23]、黄杏元、汤秦，地理信息系统概论，北京：高等教育出版社，1990
[24]、赵波，GIS与数字地球，测绘工程，2000年6月，第9卷第2期
[25]、赵晓东、宋振琪、兰柏超，GIS与工程模型耦合应用模式研究，计算机应用，第21卷第10期，2001年10月
[26]、海洋导航测量软件使用说明，广州南方测绘仪器有限公司，2002
[27]、李志林，朱庆数字高程模型 武汉测绘科技大学出版社 2000，3
[28]、龚健雅，整体SIS的数据组织与处理方法 武汉测绘科技大学出版社 1993
[29]、李红旮，崔伟宏，地理信息系统中时空多维数据可视化技术研究．遥感学报，1999，3(2)：157--163
[30]、水上成图软件使用说明，广州南方测绘仪器有限公司，2002
[31]、武晓波，王世新等，Delaunay三角网的生成算法研究，测绘学报，1999，
[32]、侨林，费广正等，OpenGL程序设计清华大学出版社 2000，4
[33]、牛雪峰，孙运生等，三维地理信息系统面向对象数据结构．世界地质，1998，3
[34]、龚健雅，矢量与栅格集成的三维数据模型 武汉测绘科技大学学报 1997，1
[35]、李德仁，李清泉 一种三维GIS德混合数据结构的研究 测绘学报 1997，2
[36]、李清泉，李德仁 三维空间数据模型集成的概念框架研究 测绘学报 1998，4
[37]、李青元，三维矢量结构GIS拓扑关系及其动态建立，测绘学报，1997，3
[38]、徐绍铨、张华海、杨志强，GPS测量原理及应用，武汉大学出版
社，2001
[39]、孙家广等，计算机图形学(第三版)清华大学出版社1998，9
[40]、米鸿燕，方源敏，刘勇，RTK技术在水下测量中的应用，云南省测绘学会2002年论文
[41]、金宝轩，硕士学位论文 2002
[42]、Breunig M. Integration of Spatial Information for Geo-information Systems[M].Springer, 1996
[43]、黄东生 云南大理耳海水下数字化地形测绘，云南省测绘学会 2002，1
[44]、CHEN Jun, ZHAO Ren-liang. Spatial Relation in GIS:A Survey on Its Key Issues and Reserarch Progress [J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 1999, 28(2):95-102.(In Chinese).
[45]、赵悟，20世纪云南地区高程系统与大地水准面变革，云南省测绘学会 2002，1
[46]、Christopher BJ. Map Generalization with a Triangulated Data Structure[J]. Cartography and Geographic Information Systems,1995,4
[47]、Davics, k. Ionospheric Radio. 1989
[48]、L. De Floriani and P.Magillo. Visibility algorithms on riangulated digital terrain models, IJGIS, 1994, 1
[49]、http://go2.163.com/dyzu/xin/YY/newvrml.htm
[50]、http://digitalearth.bcitbc.ca
[51]、http://digital.earth.edu.cn
[2]、徐绍铨，张勇军，李振洪等，GPS／GLONASS组合定位系统的精度分析，测绘信息与科学，2000，1
[3]、陈俊勇，美国GPS现代化概述，测绘通报，2000，8
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[35]、李德仁，李清泉 一种三维GIS德混合数据结构的研究 测绘学报 1997，2
[36]、李清泉，李德仁 三维空间数据模型集成的概念框架研究 测绘学报 1998，4
[37]、李青元，三维矢量结构GIS拓扑关系及其动态建立，测绘学报，1997，3
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[41]、金宝轩，硕士学位论文 2002
[42]、Breunig M. Integration of Spatial Information for Geo-information Systems[M].Springer, 1996
[43]、黄东生 云南大理耳海水下数字化地形测绘，云南省测绘学会 2002，1
[44]、CHEN Jun, ZHAO Ren-liang. Spatial Relation in GIS:A Survey on Its Key Issues and Reserarch Progress [J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 1999, 28(2):95-102.(In Chinese).
[45]、赵悟，20世纪云南地区高程系统与大地水准面变革，云南省测绘学会 2002，1
[46]、Christopher BJ. Map Generalization with a Triangulated Data Structure[J]. Cartography and Geographic Information Systems,1995,4
[47]、Davics, k. Ionospheric Radio. 1989
[48]、L. De Floriani and P.Magillo. Visibility algorithms on riangulated digital terrain models, IJGIS, 1994, 1
[49]、http://go2.163.com/dyzu/xin/YY/newvrml.htm
[50]、http://digitalearth.bcitbc.ca
[51]、http://digital.earth.edu.cn