專利名稱：Gps rtk全站型測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種可廣泛應(yīng)用于城鄉(xiāng)建設(shè)、道路交通、 水利、礦山等的工程測量裝置，特別是涉及一種GPS定位的RTK全站型測量儀。二、 背景技術(shù)測繪技術(shù)經(jīng)歷了從機械、光學、電子、光電一體化以及衛(wèi) 星定位的發(fā)展歷程，現(xiàn)代測繪技術(shù)如GPS衛(wèi)星定位技術(shù)、差分GPS定位技術(shù) RTK (Real Time Kinematic)、全站型電子速測技術(shù)、激光掃平技術(shù)、航空遙測 遙感技術(shù)、計算機繪圖與輸入輸出技術(shù)等已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。差分GPS定位技術(shù)RTK具有全天候、多功能、作業(yè)效率高、定位精度好、 沒有誤差積累、高度集成和自動化、操作簡便、數(shù)據(jù)處理能力強、容易使用等 多方面的優(yōu)點。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)包括空間星座、地面監(jiān)控和用戶設(shè)備 三部分，基準坐標系統(tǒng)為全球性的協(xié)議地球坐標系，簡稱為WGS—84世界大地 坐標系(World Geodetic System)。利用GPS進行定位的基本原理，是以GPS衛(wèi)星 和用戶接收機天線之間的距離P (或距離差)的觀測量為基礎(chǔ)，根據(jù)高速運動的衛(wèi) 星瞬間已知坐標作為起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法來確定用戶接收 機所對應(yīng)的點位，即待定點的三維坐標(x,》z)。衛(wèi)星坐標(Zs， ys， Zs)和接收 機天線相位中心坐標(x,》z)之間有如下關(guān)系/7-[A -力2 ")2 Q)根據(jù)接收到的衛(wèi)星導航電文，可求得衛(wèi)星的瞬時坐標(Xs， &， Zs)，在(l) 式中有三個未知數(shù)，即待求點三維坐標"，》z)。如果接收機同時對三顆衛(wèi) 星進行偽距測量，就可解算出接收機天線相位中心的位置。RTK定位技術(shù)是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)，由基準站和流動 站兩部分組成。在RTK作業(yè)模式下，基準站和流動站接收機接收到衛(wèi)星信號后， 由衛(wèi)星星歷和測站已知坐標計算出測站至衛(wèi)星的距離P真距，用觀測量P偽距 與計算值比較得到偽距差分改正數(shù)A p ( P真距—P偽距=A p )?；鶞收就ㄟ^數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈 接受來自于基準站的數(shù)據(jù)，自身還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理，經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)換和投影改正，輸出定位結(jié)果。全站儀屬于光、機、電一體化儀器，由測角系統(tǒng)，測距系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲和 處理系統(tǒng)，通訊和顯示系統(tǒng)等組成，可以完成包括角度、距離、高差、三維坐 標、導線、放樣等所有常規(guī)測量工作。盡管RTK和全站儀各自具有強大的測量功能，但是，實際工作中仍然有一 些不盡如人意的地方，比如RTK作業(yè)時容易受衛(wèi)星狀況限制和天空環(huán)境影響， 存在數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾、高程異常和穩(wěn)定性等問題。使用RTK觀測的誤差來自 于兩個方面， 一是和儀器以及干擾有關(guān)的誤差包括天線相位中心變化、多徑 誤差、信號干擾和氣象因素；二是和同距離有關(guān)的誤差包括軌道誤差、電離 層誤差和對流層誤差。對固定基地站而言，和儀器以及干擾有關(guān)的誤差可通過 各種校正方法予以削弱，同距離有關(guān)的誤差將隨移動站至基地站的距離的增加 而加大，所以RTK的有效作業(yè)半徑不宜過大(一般不超過5公里)。而全站儀作業(yè)時需要定向和檢査，作業(yè)距離較短，經(jīng)常因為視線被遮擋而 不得不搬站，導致作業(yè)效率低下，造成不必要的精度流失。RTK聯(lián)合全站儀共同 作業(yè)雖然能夠解決上述問題，卻對設(shè)備和人員提出了較高的要求。三、實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種GPSRTK全站型測量儀，兼具RTK 和全站儀功能，利用該機器可以快速而準確地測定任意地形點或地物點的三維 坐標數(shù)據(jù)，進而繪制三維數(shù)字地形圖，建立信息系統(tǒng)(GIS);同樣能夠輕松完成 工程領(lǐng)域從圖紙到實地(放樣)和從實地到計算機(測圖)的所有測繪工作。本實用新型所采用的技術(shù)方案一種GPS RTK全站型測量儀，包括電子全站儀，載波相位動態(tài)實時差分 (RTK) GPS定位裝置，所述載波相位動態(tài)實時差分GPS定位裝置含有天線、GPS 接收電路和計算處理終端，載波相位動態(tài)實時差分GPS定位裝置的天線活動連 接固定在電子全站儀的把手上中心位置，電子全站儀和GPS天線的豎軸中心相 重合，所述天線通過通訊電纜連接GPS接收電路和計算處理終端。所述的GPS RTK全站型測量儀，電子全站儀設(shè)有有線的或無線的通訊接口 連接載波相位動態(tài)實時差分GPS定位裝置的計算處理終端。所述的GPS RTK全站型測量儀，載波相位動態(tài)實時差分GPS定位裝置的GPS接收電路及天線為一體式，GPS接收電路及天線與計算處理終端為分體式，計算 處理終端通過通訊線纜或無線收發(fā)模塊與GPS接收電路通訊連接。所述的GPS RTK全站型測量儀，載波相位動態(tài)實時差分GPS定位裝置的計 算處理終端為手持終端，通過無線通訊模塊與電子全站儀通訊連接。本實用新型的有益積極效果1、 本實用新型GPS RTK全站型測量儀具有RTK功能，可以隨時測定目標點 的三維坐標；在不便于架設(shè)儀器或使用RTK測量有可能受到影響的地方，可使 用全站儀功能。大大簡化了傳統(tǒng)測繪儀器設(shè)備的測量工序，減輕了勞動強度， 提高了生產(chǎn)效率。對于一般中小面積測區(qū)，只需要做到首級控制，后續(xù)工作全 部可全部由GPS RTK全站型測量儀完成。本實用新型將常規(guī)測量的施工流程從 首級控制、加密控制、圖根控制等多級別控制簡化為一級控制；將常規(guī)細部測 量工作由多次設(shè)站、重復(fù)進出簡化為一次設(shè)站、 一遍完成。用于測圖可以測繪 地籍圖、地形圖、斷面圖，進而建立規(guī)劃地理信息系統(tǒng)(GIS)，直接在計算機上 設(shè)計，精度非常高，避免了 RTK和全站儀的不足；用于工程方面可在統(tǒng)一坐標 系內(nèi)，快速而準確的確定待測點的位置。特別是在跨越障礙的地方，更能顯示 起優(yōu)越性，既可節(jié)省人財物力，又可提高設(shè)計質(zhì)量。2、 本實用新型作業(yè)效率高，適應(yīng)性強，可隨時設(shè)站，隨時觀測。在任意地 形地勢下，設(shè)置基準站一次可測完數(shù)Km半徑的測區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測量所需 的控制點數(shù)量和測量儀器的"搬站"次數(shù)。也避免了用RTK測量時因環(huán)境干擾 而接收不到信號的問題， 一次進入測區(qū)即可完成全部野外工作，無須重復(fù)進入 同一區(qū)域。在免棱鏡時，僅需一人操作，無須走到每一個測點。作業(yè)速度快， 勞動效率高。對以往碰到的地形復(fù)雜，面積較大，交通不便，環(huán)境干擾，定位 困難等難題，可以得到很好地解決。另外使用本實用新型不要求全部兩點間滿 足光學通視，也不要求上方無任何遮擋，不懼怕強電磁場干擾，和純PTK技術(shù) 以及傳統(tǒng)測量相比，不受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制， 真正作到了全天候；在由于地形復(fù)雜、地物障礙、無衛(wèi)星信號而造成的困難地 區(qū)，只要滿足其基本工作條件，都能夠進行快速的高精度定位。3、 本實用新型GPS RTK全站型測量儀精度滿足規(guī)范要求，在一定的作業(yè)半 徑范圍內(nèi)(2Km)，其平面精度和高程精度都能達到厘米級；加上其獨具的測角量邊功能，可以隨時檢查己測點的距離和坐標進行比較，徹底克服RTK測量時 不小心所產(chǎn)生的粗差影響，lKm范圍內(nèi)的點位精度優(yōu)于土2.5Cm。使用時在開闊 地方架設(shè)儀器，經(jīng)過整平求得三維坐標，該點既為己知點；后視另一已知點(或 已經(jīng)用RTK功能測定的點)，測距檢査合格后，量取儀器高I，立尺員將棱鏡高 V告知測量員，測出該檢查點的三維坐標，與已知數(shù)據(jù)比較，如較差在規(guī)范允許 范圍內(nèi)，則可進行下一步測量。測量不存在對中誤差，無須對中。四、
圖l:本實用新型GPS RTK全站型測量儀結(jié)構(gòu)示意圖圖2:本實用新型GPS RTK全站型測量儀工作模式方框示意圖五具體實施方式
實施例一參見圖l，本實用新型GPSRTK全站型測量儀，包括電子全站儀 1以及載波相位動態(tài)實時差分(RTK)GPS定位裝置，載波相位動態(tài)實時差分GPS 定位裝置含有天線3、 GPS接收電路和計算處理終端2，載波相位動態(tài)實時差分 GPS定位裝置的天線3活動連接固定在電子全站儀1的把手上中心位置，電子全 站儀1和GPS天線3的豎軸中心相重合，所述天線3通過通訊電纜連接GPS接 收電路和計算處理終端。本實施例GPS RTK全站型測量儀，載波相位動態(tài)實時 差分GPS定位裝置的計算處理終端2為手持終端，手持終端可以通過無線通訊 模塊與電子全站儀通訊連接。GPS RTK全站型測量儀是RTK和全站儀集成后的產(chǎn)物，其天線置于全站儀頂 端，用以接收來自于衛(wèi)星和基準站的數(shù)據(jù)；測角系統(tǒng)采用電子編碼度盤；測距 系統(tǒng)采用相位法激光測距，可免棱鏡測距，由于RTK能夠隨時測定站點的坐標， GPS RTK全站型測量儀的測距系統(tǒng)測程無須太長；數(shù)據(jù)存儲和處理系統(tǒng)可配置帶 藍牙通訊的電子手簿，手簿內(nèi)預(yù)置各種常用的測量程序，使得測量數(shù)據(jù)能夠輕 松下載和上傳，并能轉(zhuǎn)換成多種數(shù)據(jù)格式，便于數(shù)據(jù)的后處理應(yīng)用。GPSRTK全站型測量儀的工作模式參見圖2。載波相位動態(tài)實時差分(RTK) GPS定位裝置基準站和移動站合二為一，結(jié)合全站儀組成本實用新型GPS RTK全 站型測量儀?；鶞收竞蠷TK天線、傳感器、控制器、連接信號發(fā)射天線的調(diào) 制解調(diào)器，移動站含有RTK天線、傳感器、控制器、連接信號接收天線的調(diào)制 解調(diào)器，其中載波相位動態(tài)實時差分(RTK) GPS定位裝置和電子全站儀為活動連接組合，可以分拆單獨使用或結(jié)合使用?；鶞收静荚O(shè)在視野開闊，無干擾，相對較高的位置，以獲得最大的數(shù)據(jù)通訊有效半徑。架設(shè)好RTK接收機和天線后，輸入基準站的WGS-84系坐標、天線 高，通過手簿建立項目，對流動站參數(shù)進行設(shè)置，該參數(shù)必須與基準站及電臺 相匹配，用已知點的平面和大地坐標進行點校正。流動站接收機和電臺接通后，接收機在接到GPS衛(wèi)星信號的同時，也接收 到了由數(shù)據(jù)通訊電臺發(fā)送來的偽距差分改正數(shù)和載波相位測量數(shù)據(jù)，只要接收 到5顆衛(wèi)星和基準站的信息，所測點的三維坐標即可在短時間內(nèi)獲知。使用GPS RTK測出站點的坐標后，此坐標可作為全站儀的起算數(shù)據(jù)。對于RTK不便設(shè)站或 不愿前往的點位，用全站儀測出角度和邊長，在預(yù)設(shè)程序的幫助下，可以方便 的進行水平或垂直面設(shè)置、直線或垂直度檢測、放樣、任意兩點間距離量算、 三維坐標測量、面積測量、截面測量、懸高測量以及傾斜管道埋設(shè)等測量工作。實施例二參見圖l。本實施例GPSRTK全站型測量儀，與實施例一不同的 是載波相位動態(tài)實時差分GPS定位裝置的GPS接收電路(圖中未畫出)及天 線3為一體式，載波相位動態(tài)實時差分GPS定位裝置的計算處理終端2為分體 式，GPS接收電路及天線3通過通訊線纜4連接計算處理終端2。電子全站儀l 設(shè)有有線的或無線的通訊接口和載波相位動態(tài)實時差分GPS定位裝置的計算處 理終端2交互通訊連接。
權(quán)利要求1、一種GPS RTK全站型測量儀，包括電子全站儀，載波相位動態(tài)實時差分GPS定位裝置，所述載波相位動態(tài)實時差分GPS定位裝置含有天線、GPS接收電路和計算處理終端，其特征是載波相位動態(tài)實時差分GPS定位裝置的天線活動連接固定在電子全站儀的把手上中心位置，電子全站儀和GPS天線的豎軸中心相重合，所述天線通過通訊電纜連接GPS接收電路和計算處理終端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的GPS RTK全站型測量儀，其特征是電子全站儀 設(shè)有有線的或無線的通訊接口連接載波相位動態(tài)實時差分GPS定位裝置的計算 處理終端。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的GPS RTK全站型測量儀，其特征是載波相 位動態(tài)實時差分GPS定位裝置的GPS接收電路及天線為一體式，GPS接收電路及 天線與計算處理終端為分體式，計算處理終端通過通訊線纜或無線收發(fā)模塊與 GPS接收電路通訊連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的GPS RTK全站型測量儀，其特征是載波相 位動態(tài)實時差分GPS定位裝置的計算處理終端為手持終端，通過無線通訊模塊 與電子全站儀通訊連接。
專利摘要本實用新型涉及一種可廣泛應(yīng)用于城鄉(xiāng)建設(shè)、道路交通、水利、礦山等的工程測量裝置GPS RTK全站型測量儀，包括電子全站儀，載波相位動態(tài)實時差分GPS定位裝置，載波相位動態(tài)實時差分GPS定位裝置含有天線、GPS接收電路和計算處理終端，載波相位動態(tài)實時差分GPS定位裝置的天線活動連接固定在電子全站儀的把手上中心位置，電子全站儀和GPS天線的豎軸中心相重合，所述天線通過通訊電纜連接GPS接收電路和計算處理終端。兼具RTK和全站儀功能，利用該機器可以快速而準確地測定任意地形點或地物點的三維坐標數(shù)據(jù)，進而繪制三維數(shù)字地形圖，建立信息系統(tǒng)(GIS)；同樣能夠輕松完成工程領(lǐng)域從圖紙到實地(放樣)和從實地到計算機(測圖)的所有測繪工作。
文檔編號G01C5/00GK201173773SQ20082006957
公開日2008年12月31日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者張書華 申請人:河南工程學院