基于ＧＰＳ－ＲＴＫ應用下的地籍平面控制測量技術

劉　荔

[摘要]地籍平面控制測量技術是在地籍測量區內,依據國家等級控制點選擇若干控制點,逐級測算其平面位置的過程,積極推進GPS-RTK技術在地籍平面控制測量中的應用,可以極大地推進城鎮全解析的數字化地籍測量技術的發展,促進城鎮地籍信息管理的建設和水平的提高。

[關鍵詞]地籍測量GPS-RTK技術

中圖分類號:TN96文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0710120-01

一、應用GPS- RTK技術的原則

1.為保證衛星的連續觀測和衛星信號的質量,要求測站上空盡可能開闊,在10°～15°高度角以上不能有成片的障礙物。2.為減少各種電磁波對GPS衛星信號的干擾,在測站周圍200m內不能有強電磁波干擾源,如大功率無線電發射設施、高壓輸電線等。3.為減少多路徑效應的影響,測站應遠離對電磁波信號反射強烈的地形、地物,如高層建筑、成片水域等。4. 為便于以后觀測作業和應用,測站應選在交通便利,上點方便的地方。5. 為研究RTK測量中隨距離而產生的誤差,在布設控制網時控制點間地籍平面距離上有一定長度以保證能夠用來研究RTK的精度變化情況。

綜上,在現有的工程測量方法中,靜態GPS測量和精密導線測量是獲取較高精度點位坐標和高精度基線的測量方法。而網形的選擇標準要求既有短邊進行RTK校正的使用,也要有長邊用以控制整個地籍平面網的穩定性。

二、GPS技術應用中坐標轉換參數的求解

在GPS靜態測量中,不同坐標系的坐標轉換是在數據后處理時進行的。而對于RTK測量,要求實時得出待測點在實用坐標系(1980年西安坐標系、1954年北京坐標系或地方獨立坐標系等)中的坐標,因此,坐標轉換問題就顯得尤為重要。

坐標轉換參數的求解方法,一般是在RTK作業前首先在測區做一定數量的靜態GPS控制點,與地方坐標系的控制點聯測,以同時獲取GPS點的WGS84坐標系統坐標和地方坐標系統坐標,然后利用后處理軟件或GPS控制器內置的實時處理軟件求解坐標轉換參數。如果測區內的已知控制點已經有地方坐標系坐標和WGS84坐標系坐標,則可直接利用隨機軟件求解坐標轉換參數。

求解坐標轉換參數所使用的已知控制點(通常稱作基準點)的精度、密度及分布狀況對坐標轉換參數的求解質量有著直接影響。因此,所選定的基準點要求精度要高,并且應均勻分布在測區周圍。基準點的數量視測區的大小一般取3～6點為宜。一般地,在求解坐標轉換參數時,應采取不同基準點的匹配方案,用不同的計算方法求得坐標轉換參數,經比較后選擇殘差較小、精度較高的一組參數使用。

由于坐標轉換參數求解精度與已知點兩套坐標的精度和區域內點位的分布有關,因此坐標轉換參數是有區域性的,它僅適用于已知點所圈定的區域和臨近地區,其外推精度明顯低于內插精度。因此,在一個測區求解的坐標轉換參數不能直接應用到其它測區。

三、GPS-RTK測量中的一般要求

為了保證RTK測量的精度、速度(初始化時間)和可靠性,除了正確求解坐標轉換參數、合理設置基準站和限制作業半徑外,在RTK測量中還應注意以下幾點:

(一)觀測衛星的圖形強度要高。在進行坐標解算時,所采用的衛星數越多,分布越均勻,則PDOP值越小,RTK的精確性和可靠性越高,且初始化的時間也越短。因此,一般情況下,在接收衛星數保持5顆以上,且PDOP<6時,才能進行RTK測量。

(二)作業員的責任心要強。作業員的專業水平、經驗和責任心對RTK成果的精確性和可靠性有著嚴重的影響。作業時,接收機的對中、整平、天線高的量取及輸入已知點坐標、坐標轉換參數及天線高等數據的任何誤差,都將影響RTK測量的全部坐標。因此,要求作業員必須具有強烈的責任心,認真嚴格地按規程操作,另外,對儀器基座和測桿上的水準器等必須定期嚴格校正,以避免系統誤差的影響。

(三)觀測成果要注意復核。RTK測量具有顯著的實時、快捷等優點,但其初始化(整周模糊值)的置信度通常為95%～99%,且作業中缺乏檢核條件,個別點可能會出現粗差。因此,為了保證RTK的實測精度和可靠性,作業中必須注重成果的復核。成果的復核分為作業前復核和作業中復核。作業前復核是指在RTK作業前,先在已知點上檢測,新測坐標與已知坐標較差符合要求后,才能進行RTK測量;作業中復核一般是指在作業中采用不同起算點測定部分重合點,或在同一點上采用兩次觀測法(失鎖或關機)觀測。

(四)保證測量精度。用RTK方法進行控制測量時,為了保證測量成果的精確、可靠,宜采用多歷元的觀測結果;同時,觀測時應使用三腳架固定移動站的天線,進行嚴格的對中、整平,并遠離各種強電磁干擾源和大面積的信號反射物。但是由于受衛星信號、接收機狀態、測站周圍環境及儀器操作的影響,RTK定位有時會出現失真,其成果不可能100%的可靠。因此,在作業中,要根據RTK技術的特點及測區狀況,采取有效措施,嚴格按操作規程作業,并加強成果的復核,以確保RTK成果的精確性和可靠性。

四、GPS-RTK在地籍測量中的應用實例分析

以臨沂市城區某地籍測量工程中GPS-RTK測量技術的應用為例。其作業過程入下:

(一)基準站的設置。選取精度高、可靠性好的城市基本控制網點作為基站。GPS基準站必須遠離各種強電磁干擾源(如微波站、尋呼臺發射塔、變電站、高壓線、電視臺等);同時,RTK的作業半徑控制在5km以內,為了減少多路徑效應的影響,基準站周圍應無明顯的大面積的信號反射物(如大面積水域、大型建筑等);另外,要求基準站電臺天線和移動站天線之間無大的遮擋物(如高層建筑物、高山等),且天線應盡量設置高一些,以提高數傳電臺的傳輸距離,能清晰地接受基準站發出的數據。

(二)實施測量。用兩套GPS-RTK接收機作為流動站進行測量,流動站在第一次測量時,在一已知點上作RTK測量,其測量結果與已知點進行比較,從而檢查RTK系統是否正常工作及基準站坐標輸入是否正確。最后將獲得的數據處理后錄入計算機,可及時、精確地獲得界址點定位數據信息,準確地制作宗地圖等。

五、結論

GPS-RTK測量技術應用于地籍測量具有其他儀器不能比擬的優點,具有全天候、精度高、無需通視等特點。但在影響GPS信號接收的遮蔽地帶,可以再用全站儀、測距儀等測量工具進行細部測量以彌補GPS-RTK測量的不足。

隨著RTK測量精度的提高其應用領域還將進一步擴大。我們可以期待未來在大區域的地面沉降測量、建筑物變形監測、精密設備的安裝等諸多方面都將采用RTK技術。RTK的應用與研究必將進入一個嶄新的階段。

參考文獻:

[1]郭志浩,在城市平面控制測量中坐標系統的選擇,甘肅科技縱橫,2009.01.

[2]呂長廣,土地調查中有關城鎮與農村土地面積問題的研究,山東國土資源,2008.09.

[3]王萬茂主編,地籍管理,地質出版社,2000.