淺談GPS RTK在農村宅基地地形測繪中的應用

摘 要：本文簡單介紹了GPS RTK技術的基本原理，結合農村宅基地地形測繪實際工程案例，介紹作業過程實施步驟，闡述GPS RTK技術在農村宅基地地形測繪中的應用。

關鍵詞：GPS RTK 實時動態 地形測繪 高程擬合面

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0038-01

由于GPS技術具有精度高、速度快、成本低等顯著優點，自從20世紀90年代引入我國，已經被國土資源、城市規劃等部門廣泛應用于城市建設、工程測量、交通設計、基礎施工等行業，不僅基本實現了對傳統測量方式的轉換，同時也取得了良好的社會效益和經濟效益。我國地形測繪項目中較常用的GPS技術是：相對定位靜態GPS技術和實時動態GPS RTK技術。

1 GPS RTK測量原理

在具有已知坐標的參考點位上安置基準站接收機，連續接收所有可視GPS衛星信號，并將測站坐標、測量值、衛星跟蹤狀態及接收機工作狀態通過數據鏈發出去；流動站接收機在跟蹤GPS衛星信號的同時接收來自基準站的數據，通過OTF算法及相對定位模型，實時地計算所在點相對基準站的三維坐標和精度指標。

2 測區概況

鹿寨縣位于廣西中部，洛清江下游，湘桂走廊的東部，南接柳州，北通桂林，屬南亞熱帶向中亞熱帶過度地帶，季風寒流影響較為明顯。氣候溫和，熱量較豐富，雨量充沛，光照充足，年平均氣溫20.4 ℃，年平均降雨量1500 mm，充沛的雨量、熱量，為農作物生長提供得天獨厚的自然條件。地勢自東北向西南傾斜，貌似南北缺口的淺蝶形。鹿寨縣境內有湘桂鐵路，有縱貫南北的桂柳高速公路，有橫穿東西的柳州至平樂的二級公路。縣內各鎮通等級公路，公路網發達，城區內城市道路、大街小巷縱橫交錯，四通八達，交通方便。廣西區國土測繪院受有關部門委托，在縣城及城鄉結合部范圍內農村宅基地測繪1∶500比例尺地形圖，以3個國家C級GPS點為起算點，按邊連接的方式布設一個15個點（含起算點）的四等GPS平面控制網。

3 作業方案的選擇

地形測圖是為城鎮、農村宅基地以及各種工程提供不同比例尺的地形圖，以滿足國土資源管理、城鎮規劃建設管理等部門和經濟建設的需要。常規的測圖方法是先布設高等級控制點，然后再逐級加密控制點，以這些控制點為依據，測定對象在參考系的位置，并按照《國家基本比例尺地形圖圖式第1部分：1∶500，1∶1000，1∶2000地形圖圖式》（GB/T 20257.1-2007）規定和符號繪制成圖。而應用GPS RTK測量技術，甚至可以不布設各級控制點，僅依據一定數量的基準控制點（遠遠少于常規測量布沒的控制點），便可以高精度并快速地測定界址點、地形點、地物點的坐標，利用南方Cass測圖軟件在野外測繪矢量圖，然后通過計算機和繪圖儀、打印機輸出各種比例尺的地形圖。測區附近居民地占總面積的2/3，而測區另外1/3的田野地形則相對復雜，莊稼樹木茂盛，溝塘、水系分支比較多。由于通視條件很差，加之時間緊迫，單純采用傳統常規測量方法，如全站儀或測距儀的全野外數字化測圖，作業中的困難程度較大，鑒于上述情況，我們研究決定采用以GPS RTK施測地形為主，局部房屋稠密、GPS信號較差地區，配合使用全站儀。

4 作業過程的實施

4.1 四等GPS網布測

四等GPS控制點按照技術設計初步確定的點位在實地選點。點位基礎堅實穩固，易于長期保存。視野開闊，衛星地平高度角大于15°。同時考慮了便于設站觀測，盡量避開影響衛星信號接收的強電磁場、高大樹木和高層建筑物。并充分利用舊有控制點，保證所有控制點至少有一個通視方向。點位采用15×20×60 cm水泥預制樁或現場砼澆灌，水泥地面則鑿刻30×30 cm的方框，鉆15 cm深的圓孔打入鋼質標志，并刻上點名。在現場繪制四等GPS控制點點之記，四等GPS控制網外業數據采集采用四臺中海達精密測量型HD8200G V8 GPS接收機，套以靜態模式進行野外數據采集，儀器標稱精度為10 mm±2 ppm。四等GPS控制網平差后的精度：平面點位中誤差最小值為2.7 mm，最大值為6.7 mm，小于規范要求的5cm限差；最弱邊長相對中誤差為1/10萬，遠遠小于1/4.5萬的規范限差。

4.2 一級GPS網布測

在四等GPS點控制下布設一個一級GPS網進行加密。一級GPS網采用邊連接的方式布設，網的總點數為121個，其中聯測的起算點（高等級控制點）數9個。一級GPS網平差后精度：平面點位中誤差最小值為1.2 mm，平面點位中誤差最大值為7.5 mm，小于規范要求的5 cm限差；最弱邊長相對中誤差為1/4.5萬，小于1/2萬的規范限差。

4.3 二級光電測距導線網布測

對于衛星信號不好的區域則采用二級光電測距導線進行加密，以滿足圖根控制測量需要。本項目布設三條附合導線共17個二級導線點，均以四等（或一級）GPS點作為起算點。

4.4 四等水準測量

以國家二等水準點作為本測區四等水準網的高程起算點。以四等結點網等形式，對四等、一級GPS點和二級導線點進行高程聯測。對于不便于聯測水準的二級光電導線點（如房頂上的導線點），則采用光電測距三角高程的方法測定高差，并入相應的水準網一起整體平差。未能進行水準聯測的四等GPS點和一級GPS點，其高程采用GPS擬合法求得，以施測過水準高程的所有GPS點作為本測區GPS高程擬合網的起算點。四等水準網的精度：最大高程中誤差為±6.7 mm，最大點間中誤差為±4.9 mm。

4.5 圖根控制測量

為滿足地籍測量的需要，在四等GPS點、一級GPS點、二級導線點下布設圖根控制點。圖根控制點一般在水泥（或瀝青）路面打入一螺釘，涂上紅油漆，并寫上點號。在土質地區無法打螺釘的地方則使用木樁點作為標志。控制點密度在平坦開闊地區每平方公里不少于64個點，每幅圖內至少有3個埋石點。地形復雜、隱蔽及城市建筑區，視測圖需要適當加密，最終以滿足測圖需要為原則，本測區共布設27個圖根導線網。

5 結語

本次農村宅基地地形測繪工作中，充分發揮了GPS RTK的技術特點，既節省了人力物力，降低了勞動強度，也提高了工作效率，縮短了有效工作時間，高質量地完成了這次測繪任務。

參考文獻

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