網絡RTK在海島(礁)測繪中的應用

李國武

(福建省測繪院，福建福州350003)

網絡RTK在海島(礁)測繪中的應用

李國武

(福建省測繪院，福建福州350003)

試驗研究網絡RTK在海島(礁)測繪中的應用，利用福建省已建立的FJCORS對福建沿海一個海島(礁)進行了像控點的布設和施測，同時利用靜態GPS觀測和高程控制測量對RTK成果進行檢測，并完成了地形圖測制工作。

網絡;RTK;海島(礁);測繪;應用

一、前 言

據資料，我國海域中，面積500 m2以上的島嶼達7372個。根據有關國際法，我國主張的管轄海域面積可達300萬km2，接近陸地領土面積的三分之一，是世界上海島最多的國家之一。現在全世界大規模開發利用海洋資源、擴大海洋產業、發展海洋經濟，我國也提出了實施海洋開發的戰略部署。因此，摸清海島狀況，做好全國海島測繪工作，對于維護國家安全和主權、海域管理、海洋資源開發、加快海洋經濟的發展都具有十分重大的意義。

據有關部門統計，在我國擁有的眾多島嶼中，只有部分海島有概略坐標并進行過測繪，且資料較陳舊、現勢性差，高程系統和坐標系統也不一樣。還有部分島嶼至今未有測繪資料。究其原因主要是技術難度大和海島測繪工程大，經費困難。而網絡RTK技術的出現，則給海洋大地控制網的建立提供了精確、快捷的技術手段。

二、網絡RTK簡介

1.網絡RTK技術

網絡RTK是在常規RTK、計算機技術和通信網絡技術的基礎上發展起來的一種實時動態定位新技術。

網絡RTK技術的基本原理是在一個較大的區域內稀疏地、較均勻地布設多個基準站，以構成一個基準站網，同時借鑒廣域差分GPS和具有多個基準站的局域差分GPS中的基本原理和方法來設法消除或削弱各種系統誤差的影響，以獲得高精度的定位結果。

網絡RTK的作業模式是利用基準站將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅接收基準站的數據，還要采集GPS觀測數據，組成差分觀測值進行實時處理，給出厘米級精度的定位成果。

2.網絡RTK系統的具體應用——CORS

連續運行參考站系統(CORS)可以定義為由一個或若干個固定的、連續運行的GPS參考站，利用現代計算機、數據通信和互聯網(LAN/WAN)技術組成的網絡，并可實時地向不同類型、不同需求、不同層次的用戶自動地提供經過檢驗的不同類型的GPS觀測值(載波相位，偽距)、各種改正數、狀態信息，以及其他有關GPS服務項目的系統。

CORS是網絡RTK系統的基礎設施。與常規RTK技術相比，CORS實現了工作范圍更廣、全天候服務、野外單機作業、作業成本更低、定位的初始化速度更快且精度更高等眾多優點。

三、試驗案例

據資料，福建省現轄管區內共有海島1546個。本文以寧德市霞浦縣長春鎮外城村“草嶼”海島(礁)為例。試驗研究網絡RTK技術在海島(礁)測繪中的應用，并利用福建省已建立的FJCORS對“草嶼”進行了像控點的布設和施測，同時利用靜態GPS觀測和高程控制測量對RTK成果進行檢測，且測制了地形圖。

1.試驗概述

分析現有高等級控制點、航攝資料及圖件資料，將試驗區選擇在霞浦縣長春鎮外城村草嶼。草嶼距陸地最近約600 m，最遠約2000 m，島上無居民，主要植被為灌木，島周圍大部分為懸崖，島上無碼頭，沒有輪渡。距最近的FJCORS站點三沙CORS站點達40 km，周邊有1個A級GPS點A034，3個福建省C級GPS點090P、107P、110P，這里將它們作為控制起算點及檢核點，其中110P(三等水準、1985國家高程基準)作為四等水準高程的聯測起算點。

2.外業實測

(1)像控點布設

項目測區面積約0.03 km2，為小島礁。采用環島布設4個像控點，控制整個海島。

(2)網絡RTK測量

觀測前查詢FJCORS系統運行狀態、進行星歷預報及電離層、對流層活躍度分析，以確定最佳觀測時間，并進行坐標轉換參數的設置。利用FJCORS連續運行參考站，使用Trimble R8型RTK進行觀測，每個像控點觀測兩次以上(一次平滑10次)，兩次較差不大于5 cm，取平均值作為最后坐標。

(3)靜態GPS觀測

試驗區布設一個GPS控制網，采用邊連式，全網多布設復測邊，檢驗GPS測定的精度及可靠性。使用4臺套Trimble R8型接收機進行靜態GPS同步觀測4個像控點。根據所采集的數據，采用Trimble GPS接收機的后處理程序解算基線并進行無約束平差。當各項指標滿足要求后，利用4個GPS網點(A034、090P、107P、110P)進行約束平差，110P點作為檢查點，計算各控制點的三維坐標。

(4)高程控制測量

高程控制采用四等水準測量，是在GPS網點110P基礎上，以閉合水準路線的形式，聯測了4個像控點，并進行整網平差。外業觀測采用 Leica TC702型全站儀。各項操作及觀測限差均按規定執行。外業記錄采用PDA為載體進行記錄，內業處理各測站記錄數據。利用清華山維公司提供的NASEW 95平差系統按嚴密平差(純迭代法)進行平差計算。

3.3 種技術測定成果比較

以上3種技術方法的測量成果匯總如下，利用網絡RTK技術測定(等級：城市一級(m)，儀器：Trimble R8)的4個像控點(P001、P002、P003、P004)成果見表1。

表1 網絡RTK技術測定成果表

利用靜態GPS技術測定(等級：城市一級(m)，儀器：Trimble R8)的4個像控點(P001、P002、P003、 P004)成果見表2。

表2 靜態GPS技術測定成果表

利用高程控制技術測定(等級：四等水準(m)，儀器：Leica TC7029—654671)的4個像控點(P001、P002、P003、P004)成果及平面(1980西安坐標系高斯投影較差)和高程較差見表3。

綜上可知，利用3種方法測定所得成果的平面、高程較差范圍是0.025 m＜ΔX＜0.050 m，－0.068 m＜ΔY＜－0.010 m，－0.046 m＜Δh＜0.074 0 m，均能較好地符合限差要求。

表3 高程控制技術測定成果以及平面和高程較差表 m

4.內業測制線劃圖

(1)測制資料和技術要求

試驗區的影像數據是傳統相機航攝的黑白航片，立體像對為f00141_f00142，焦距f=152.42 mm。平面坐標系為1980西安坐標系，高程基準為1985國家高程基準。線劃圖定向精度和數據精度均依據國家基本比例尺1∶10 000地形圖成圖技術要求執行，地形類別是丘陵地。

(2)測制方法

根據RTK外業實測的像控成果，內業采用武漢航天遠景公司MapMatrix多源空間信息綜合處理平臺進行測制線劃圖。MapMatrix系統支持多種傳感器類型的數據綜合處理，具有全/半自動影像內定向、相對定向和絕對定向功能。

將試驗區的航攝資料進行影像掃描和影像處理后，利用MapMatrix進行立體模型恢復和影像匹配，建立數字地面模型，并進行地物地貌測繪，采用Geoway軟件編輯，最后利用筆者所在單位自行開發的Runmap軟件生成數字線劃圖。

四、結束語

通過試驗，基于FJCORS系統使用Trimble RTK對“草嶼”海島(礁)完成了像控點的外業實測，同時進行了GPS靜態觀測和高程控制測量，各項限差和精度指標均符合要求。試驗證明，網絡RTK可以應用于海島(礁)的測繪，可以完成海島(礁)中小比例尺地形圖的測制工作。

致謝：該項目是2009年度海島(礁)測繪技術國家測繪地理信息局重點實驗室資助項目，在兩年的試驗過程中，由于都是利用工余時間完成的，項目的順利實施得到了該實驗室副主任郭金運博士的親自指導，也得到了福建省測繪院領導和同事們的大力幫助與支持，在此表示衷心的感謝。

［1］ 沈文周.海域劃界技術方法［M］.北京：海洋出版社，2003.

［2］ 章瓊.GPS網絡RTK技術及其應用現狀分析［J］.吉林水利，2009(4)：36-39.

［3］ 林先秀.利用網絡RTK控制成果進行海島礁測圖的精度分析［J］.測繪與空間地理信息，2012，35(2)：84-86.

［4］ 高磊.CORS在機載LiDAR航測中的應用研究［D］.昆明：昆明理工大學，2009.

［5］ 唐衛明.網絡RTK技術研究和軟件實現［D］.武漢：武漢大學，2006.

Application of Network RTK in the Mapping of the Island(Reef)

LI Guowu

0494-0911(2012)09-0035-03

P228.4

B

2012-03-02;

2012-05-23

海島(礁)測繪技術國家測繪地理信息局重點實驗室資助項目(2009B03)

李國武(1971—)，男，福建莆田人，高級工程師，主要從事航空攝影測量管理工作。