淺談GPS RTK技術(shù)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用

【摘要】隨著近些年GPS RTK技術(shù)的出現(xiàn)以及GPS空間定位精度的不斷提高，GPS RTK已被廣泛地應(yīng)用于控制測(cè)量、地籍測(cè)量、地形圖測(cè)量中。本文結(jié)合地籍測(cè)繪工作實(shí)踐重點(diǎn)介紹了RTK技術(shù)的基本原理、優(yōu)勢(shì)以及應(yīng)用注意的問(wèn)題等。可見(jiàn)GPS RTK技術(shù)在確保測(cè)量成果精度可靠性的前提下，很大程度上提高測(cè)圖作業(yè)效率的明顯優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】GPS RTK；RTK測(cè)量；地籍測(cè)量；作業(yè)效率

地籍測(cè)量的常規(guī)測(cè)量方法是先采用全站儀導(dǎo)線測(cè)量，布設(shè)控制點(diǎn)，然后在導(dǎo)線控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行界址點(diǎn)的碎部測(cè)量。導(dǎo)線測(cè)量經(jīng)常受到起算控制點(diǎn)密度不足、測(cè)站間通視差以及精度不均勻等問(wèn)題困擾，而且耗費(fèi)人力、時(shí)間和資金。隨著近些年GPS RTK技術(shù)的出現(xiàn)以及GPS接收機(jī)空間定位精度的不斷提高，GPS RTK已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到控制測(cè)量、地籍測(cè)量、地形圖測(cè)量中。使用GPS RTK進(jìn)行空間定位具有定位精度高、布點(diǎn)靈活、觀測(cè)時(shí)間短、測(cè)站間無(wú)需通視、操作簡(jiǎn)便以及全天候作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。因此使GPS RTK技術(shù)在地籍測(cè)量中得以廣泛應(yīng)用。

1 GPS RTK的基本原理

GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（Real -Time Kinematic）簡(jiǎn)稱RTK，是一種基于高精度載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位技術(shù)。GPS RTK技術(shù)采用差分GPS3類（位置差分、偽距差分、相位差分）中的相位差分，這3類差分方式都是由基準(zhǔn)站發(fā)送改正數(shù)，由流動(dòng)站接收并對(duì)其測(cè)量成果進(jìn)行改正，以獲得精確的定位結(jié)果，所不同的是發(fā)送改正數(shù)的具體內(nèi)容不一樣，差分定位精度也不同。前兩類定位誤差的相關(guān)性會(huì)隨基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的空間距離的增加使其定位精度迅速降低，所以GPS RTK采用相位差分方式。

1.1 GPS RTK技術(shù)工作原理

在已知點(diǎn)上設(shè)置一臺(tái)GPS接收機(jī)為基準(zhǔn)站，并將一些必要的數(shù)據(jù)，如基準(zhǔn)站的坐標(biāo)、高程、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)等輸入GPS控制手簿，另外一臺(tái)或幾臺(tái)接收機(jī)設(shè)置為流動(dòng)站。基準(zhǔn)站與流動(dòng)站同時(shí)接收同一時(shí)間相同GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，基準(zhǔn)站將接收的衛(wèi)星信號(hào)通過(guò)基準(zhǔn)站電臺(tái)發(fā)送到流動(dòng)站，流動(dòng)站將接收到的衛(wèi)星信號(hào)與基準(zhǔn)站發(fā)來(lái)的信號(hào)傳輸?shù)娇刂剖植具M(jìn)行實(shí)時(shí)差分及平差處理，實(shí)時(shí)得到本站的坐標(biāo)和高程及其實(shí)測(cè)精度，并隨時(shí)將實(shí)測(cè)精度和預(yù)設(shè)精度指標(biāo)進(jìn)行比較，一旦實(shí)測(cè)精度達(dá)到預(yù)設(shè)精度指標(biāo)，手簿將提示測(cè)量人員是否接受該成果，接受后手簿將測(cè)得的坐標(biāo)、高程及精度同時(shí)記進(jìn)手簿。

1.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解

合理選擇控制網(wǎng)中已知的WGS -84坐標(biāo)和西安80坐標(biāo)（1980西安坐標(biāo)系）以及高程的公共點(diǎn)，求解轉(zhuǎn)換參數(shù)，為RTK動(dòng)態(tài)測(cè)量做好準(zhǔn)備。選擇轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)要注意以下兩個(gè)問(wèn)題：要選測(cè)區(qū)四周及中心的控制點(diǎn)，均勻分布；為提高轉(zhuǎn)化精度，最好選3個(gè)以上的點(diǎn)，利用最小二乘法求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。應(yīng)用控制點(diǎn)求解轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)，可以有不同的作業(yè)方式：基準(zhǔn)站位于已知點(diǎn)上，該點(diǎn)的WGS -84坐標(biāo)的獲得可以采用已有的靜態(tài)數(shù)據(jù)，直接將控制點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)和西安80坐標(biāo)輸入手簿直接求取，或者以點(diǎn)采集的方式獲取，此法是在無(wú)WGS -84坐標(biāo)成果的情況下使用的一種方法，基準(zhǔn)站的WGS -84坐標(biāo)通過(guò)單點(diǎn)定位得到，再用流動(dòng)站到控制點(diǎn)上去采集WGS-84坐標(biāo)，然后再應(yīng)用采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取。

2 GPS RTK技術(shù)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用

城鎮(zhèn)地籍測(cè)量的目的是為了規(guī)范城鎮(zhèn)地籍工作，建立健全地籍管理制度，加強(qiáng)土地管理，建立動(dòng)態(tài)監(jiān)管體制，為城鎮(zhèn)建設(shè)、規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。城鎮(zhèn)地籍測(cè)量的任務(wù)主要是在測(cè)區(qū)布設(shè)基本控制網(wǎng)、圖根控制網(wǎng)、進(jìn)行界址點(diǎn)測(cè)量和地籍圖測(cè)繪；在地籍圖上綜合注記地籍概況與面積量算內(nèi)容及原圖清繪復(fù)制等。

GPS RTK技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)，其在測(cè)量中的應(yīng)用立刻受到了高度的重視， RTK技術(shù)已經(jīng)逐步取代常規(guī)測(cè)量方式，成為地籍控制測(cè)量的主要手段，在距離基準(zhǔn)站10 km的范圍內(nèi)，測(cè)定每一宗地的權(quán)屬界址點(diǎn)以及測(cè)繪地籍圖都能快速、實(shí)時(shí)測(cè)定有關(guān)地籍控制點(diǎn)、界址點(diǎn)及一些地物點(diǎn)的位置，并能達(dá)到要求的厘米級(jí)測(cè)量精度。將GPS獲得的數(shù)據(jù)處理后直接錄入GPS系統(tǒng)，可快速精確地獲得地籍圖。

對(duì)于要長(zhǎng)期大面積進(jìn)行土地利用變更調(diào)查和鑒別的單位，RTK技術(shù)具有較大的應(yīng)用價(jià)值。在建設(shè)用地勘界測(cè)量中，RTK技術(shù)可實(shí)時(shí)地測(cè)定界樁位置，確定土地使用界限范圍、計(jì)算用地面積。完全能滿足建設(shè)用地勘測(cè)界址點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)鄰近地物或鄰近界線的距離中誤差不超過(guò)10 cm的精度要求，而且效率高。

土地利用動(dòng)態(tài)檢測(cè)，是對(duì)土地利用變化狀況進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確地調(diào)查，為合理利用土地資源，為政府和各級(jí)土地管理部門制定各項(xiàng)政策，落實(shí)各種管理措施提供依據(jù)。傳統(tǒng)的野外測(cè)量受限于條件、地形等方面因素的制約，不能及時(shí)反映土地利用的動(dòng)態(tài)變化，而應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)則可提高檢測(cè)的速度和精度，省時(shí)省工，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，保證了土地利用狀況調(diào)查的現(xiàn)實(shí)性。

3 GPS RTK地籍測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)及不足

3.1 優(yōu)越性

應(yīng)用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行地籍測(cè)量與常規(guī)的方法相比，其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）定位精度高、點(diǎn)位精度均勻穩(wěn)定、整體精度連續(xù)性強(qiáng)。

2）觀測(cè)時(shí)間短、可以實(shí)時(shí)測(cè)定測(cè)站坐標(biāo)，并能達(dá)到厘米級(jí)精度。

3）全天候作業(yè)、不受天氣、地形、通視條件等因素的影響。

4）操作簡(jiǎn)便、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、作業(yè)范圍廣、減少外業(yè)工作量。

5）誤差分布均勻，不存在誤差積累。

6）實(shí)時(shí)提供點(diǎn)位3維坐標(biāo)、精確測(cè)定平面位置及大地高程。

7）內(nèi)業(yè)計(jì)算工作量小、縮短成圖周期、提高工作效率。

3.2 缺陷與不足

在RTK定位方式上雖然不要求流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相互通視，但是要求GPS接收機(jī)的衛(wèi)星信號(hào)對(duì)天通視。在測(cè)量高大建筑物、樓房、樹(shù)林時(shí)往往因無(wú)法靠近被測(cè)地物而無(wú)法測(cè)量，還需要全站儀的配合使用。

3.3 幾點(diǎn)建議

1）為了得到高精度的測(cè)量數(shù)據(jù)，必須求出適合本地區(qū)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)。

2）流動(dòng)站在測(cè)量時(shí)，圓氣泡必須嚴(yán)格居中，因RTK固定解是在穩(wěn)定收斂至毫米級(jí)后，開(kāi)始記錄和儲(chǔ)存。

3）利用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS控制測(cè)量做點(diǎn)時(shí)，兩點(diǎn)之間最好通視，以方便全站儀等其他儀器的聯(lián)測(cè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

利用RTK進(jìn)行控制測(cè)量不受天氣、地形、通視等條件的限制，控制測(cè)量操作簡(jiǎn)便、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，工作效率比傳統(tǒng)方法提高數(shù)倍，大大節(jié)省人力，不僅能夠達(dá)到一級(jí)導(dǎo)線測(cè)量的精度要求，而且誤差分布均勻，不存在誤差積累問(wèn)題。但為了得到高精度的測(cè)量數(shù)據(jù)，必須求出適合于本地區(qū)的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù)和水準(zhǔn)面模型轉(zhuǎn)換參數(shù)。根據(jù)四等以下各級(jí)控制測(cè)量至1： 500比例尺圖根控制測(cè)量對(duì)于精度要求的相似性以及本工程對(duì)于原有GPS點(diǎn)的控制結(jié)果，增加觀測(cè)時(shí)段，采用多個(gè)起算點(diǎn)以增加測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性，可以說(shuō)明RTK同樣適用于四等以下的各級(jí)控制測(cè)量。

RTK技術(shù)的應(yīng)用，使地籍測(cè)繪的精度、作業(yè)效率和實(shí)時(shí)性達(dá)到最佳融合。隨著數(shù)據(jù)傳輸能力的增強(qiáng)，數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、抗干擾性水平和軟件水平的提高、傳輸距離的增加，RTK技術(shù)將在地籍測(cè)量和其他領(lǐng)域得到更廣泛地應(yīng)用。

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