GPS RTK技術(shù)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用

張杰，屠艮

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院，湖北 武漢 430200

1 GPS技術(shù)在我國(guó)地籍測(cè)量中的應(yīng)用前景

在國(guó)外，應(yīng)用GPS技術(shù)來進(jìn)行地籍測(cè)量的實(shí)例已屢見不鮮，尤其是歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，已將GPS技術(shù)應(yīng)用于較大的工程項(xiàng)目，并且在不斷地開發(fā)研究更適于地籍測(cè)量特點(diǎn)的GPS技術(shù)。

在我國(guó)，對(duì)GPS技術(shù)的應(yīng)用和開發(fā)雖然還是一個(gè)較新的課題，但近兩年來發(fā)展非常迅速。GPS技術(shù)具有速度快、精度高這一特點(diǎn)已在許多不同領(lǐng)域里得到廣泛證實(shí)。

可以預(yù)料，在測(cè)繪領(lǐng)域里，應(yīng)用GPS技術(shù)將會(huì)成為一種不可替代的趨勢(shì)，其比重會(huì)越來越大，在測(cè)量工作中具有代替全站儀的趨勢(shì)，是地籍測(cè)量的一項(xiàng)革命性的技術(shù)創(chuàng)新，它必將對(duì)傳統(tǒng)的作業(yè)理念予以更新。

2 GPS RTK測(cè)量的基本原理

在已知坐標(biāo)的參考點(diǎn)上安置一臺(tái)基準(zhǔn)站接收機(jī)，通過對(duì)所有可視GPS衛(wèi)星信號(hào)的接收，將測(cè)站坐標(biāo)、觀測(cè)值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機(jī)工作狀態(tài)通過基準(zhǔn)站電臺(tái)發(fā)射出去，流動(dòng)站在對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行觀測(cè)的同時(shí)，也接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)。通過OTF（運(yùn)動(dòng)中求解整周模糊度）算法求出載波相位整周模糊度，再通過相對(duì)定位模型，最后求出厘米級(jí)精度的流動(dòng)站位置。這種測(cè)量方法的核心是求解整周模糊度，并且在觀測(cè)過程中不能失鎖。因此GPS RTK測(cè)量不僅要求有足夠數(shù)量的衛(wèi)星（一般至少5顆才能達(dá)到地籍測(cè)量精度）和較好的衛(wèi)星幾何分布（PDOP值應(yīng)小于6），而且還要求基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間的數(shù)據(jù)通訊必須良好，即“微波通視”。

使用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS測(cè)量，在完成初始化后，就能快速測(cè)定地物點(diǎn)或界址點(diǎn)的坐標(biāo)。

3 GPS RTK在地籍測(cè)量中的技術(shù)要求

為了保證GPS RTK測(cè)量工作的正常進(jìn)行，同時(shí)也為提高GPS RTK測(cè)量的精度，GPS RTK應(yīng)滿足以下測(cè)量技術(shù)要求。

1）GPS RTK測(cè)量用于圖根控制測(cè)量時(shí)，一般應(yīng)以GPS D級(jí)或以上等級(jí)點(diǎn)為基準(zhǔn)站。由一基準(zhǔn)站遷到另一基準(zhǔn)站后，應(yīng)對(duì)一個(gè)以上的已知點(diǎn)進(jìn)行檢核。

2）流動(dòng)站初始化成功后，應(yīng)對(duì)部分已知點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，確認(rèn)無誤后才進(jìn)行RTK測(cè)量，同時(shí)在流動(dòng)站工作結(jié)束之前，也應(yīng)檢測(cè)已知點(diǎn)，確保整個(gè)測(cè)量工作的數(shù)據(jù)可靠性。

3） GPS RTK進(jìn)行地籍測(cè)量時(shí)，可只對(duì)地物點(diǎn)、管線點(diǎn)測(cè)量一次，但每測(cè)完200點(diǎn)左右或測(cè)量長(zhǎng)度達(dá)到250m后，就應(yīng)對(duì)GPS RTK重新設(shè)定流動(dòng)站，檢查觀測(cè)坐標(biāo)無誤后，方可進(jìn)入下一步工作。

4）RTK測(cè)量工作開始前應(yīng)按規(guī)定對(duì)儀器進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)，要進(jìn)行嚴(yán)格的衛(wèi)星星歷預(yù)報(bào)，當(dāng)預(yù)報(bào)表超過7天時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行預(yù)報(bào)。根據(jù)實(shí)際情況，合理安排野外作業(yè)時(shí)間，同時(shí)應(yīng)避免雷雨大風(fēng)等惡劣天氣。

5）流動(dòng)站與基準(zhǔn)站之間的距離一般不超過10km，特殊情況可放寬至15km。流動(dòng)站作業(yè)時(shí)，天線姿態(tài)要盡量保持垂直，距流動(dòng)站10m之內(nèi)禁止使用手機(jī)、對(duì)講機(jī)等通信設(shè)備。

6）RTK工作期間，基準(zhǔn)站不允許有以下操作：改變儀器高度值、關(guān)機(jī)后又重新啟動(dòng)、改變測(cè)站名稱及數(shù)據(jù)鏈通信模式、改變天線的位置、關(guān)閉或刪除文件等。若基準(zhǔn)站發(fā)生變動(dòng)，應(yīng)及時(shí)通知流動(dòng)站，且流動(dòng)站必須關(guān)機(jī)后再重新設(shè)置等操作，同時(shí)應(yīng)檢測(cè)至少一個(gè)已知點(diǎn)坐標(biāo)。

4 GPS RTK技術(shù)在地籍測(cè)量中遇到的問題及對(duì)策

實(shí)踐表明，GPS RTK技術(shù)在地籍測(cè)量中能取得不錯(cuò)的效果，獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益，扮演著越來越重要的角色。但在某些方面也會(huì)遇到一定的困難，仍然需要進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。下面就RTK實(shí)際使用中出現(xiàn)的部分問題進(jìn)行探討，以期對(duì)RTK技術(shù)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用提供一些有益的建議與啟示。

1）GPS RTK測(cè)量的結(jié)果是在WGS-84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，而地籍測(cè)量是在當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)或者北京54坐標(biāo)上進(jìn)行的，這就需要我們將觀測(cè)的結(jié)果轉(zhuǎn)換成當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)，因此，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作顯得非常重要，一般使用平面轉(zhuǎn)換和高程擬合的方法。

轉(zhuǎn)換模型有三參數(shù)、四參數(shù)、七參數(shù)、Bursa-Wolf轉(zhuǎn)換法等，為了提高精度，最好選擇均勻分布于測(cè)區(qū)內(nèi)的幾個(gè)點(diǎn)，利用最小二乘法來求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。為了校驗(yàn)轉(zhuǎn)換參數(shù)的準(zhǔn)確性，還可以選擇測(cè)區(qū)內(nèi)的某幾個(gè)已知點(diǎn)不參與計(jì)算，然后代入公式起檢驗(yàn)作用。如果測(cè)區(qū)的范圍不大，可以不考慮7個(gè)參數(shù)中的尺度比和旋轉(zhuǎn)參數(shù)，通過現(xiàn)場(chǎng)求定3個(gè)平移參數(shù)，快速得到滿足一定精度要求的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

2）GPS RTK在地籍測(cè)量中，要求基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)向流動(dòng)站發(fā)送信息，數(shù)據(jù)傳輸速率一般不能低于9600bit，數(shù)據(jù)鏈拉得越遠(yuǎn)，可以減少基準(zhǔn)站的設(shè)立和避免頻繁轉(zhuǎn)站。

3）初始化問題。當(dāng)能接收到6顆以上的衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，接收機(jī)的可靠性較好，如果測(cè)區(qū)樹林茂密，環(huán)境復(fù)雜，在某一時(shí)間段內(nèi)就不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋，GPS RTK接收機(jī)就有可能接收不到衛(wèi)星信號(hào)而出現(xiàn)失鎖，這時(shí)就容易產(chǎn)生假值，需要對(duì)流動(dòng)站重新進(jìn)行初始化。在實(shí)際操作中可采用快速靜態(tài)測(cè)量模式以減少初始化時(shí)間，該測(cè)量模式能滿足地籍測(cè)量的要求，在衛(wèi)星信號(hào)不理想的地區(qū)，還可用全站儀來進(jìn)行聯(lián)合補(bǔ)測(cè)。

5 結(jié)論

通過以上分析可以看出，隨著數(shù)據(jù)傳輸能力的增強(qiáng)，測(cè)量精度的提高，數(shù)據(jù)抗干擾性的加強(qiáng)，RTK技術(shù)將在地籍測(cè)量和其它領(lǐng)域得到更廣闊的應(yīng)用。

[1]徐紹銓，張華海.GPS測(cè)量原理及應(yīng)用.武漢大學(xué)出版社，2008.

[2]李長(zhǎng)春.GPS在地籍控制測(cè)量中的應(yīng)用.淮海工學(xué)院報(bào)，2005（2）.

[3]謝世杰，等.RTK特點(diǎn)與誤差分析.測(cè)繪工程，2002（2）.