探究地籍地形測(cè)量工作中GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用

黃明成

（重慶市水利電力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 重慶北部新區(qū) 401122）

探究地籍地形測(cè)量工作中GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用

黃明成

（重慶市水利電力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 重慶北部新區(qū) 401122）

GPS全球定位系統(tǒng)技術(shù)近年來發(fā)展迅速，它被應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。同樣在地籍地形測(cè)量領(lǐng)域該技術(shù)的應(yīng)用前景也非常廣泛。GPS RTK技術(shù)是目前我國(guó)地籍地形測(cè)量中非常實(shí)用的測(cè)量技術(shù)。該技術(shù)能夠有效的提升測(cè)量精準(zhǔn)度，保證測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性科學(xué)性。筆者根據(jù)自身大量生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過闡述該技術(shù)基本原理及工作流程，深入研究該測(cè)量技術(shù)在地籍地形測(cè)量工作中的應(yīng)用。希望大家可以交流借鑒。

地籍地形測(cè)量；GPS RTK技術(shù)；測(cè)量工程

1 引言

當(dāng)今社會(huì)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱的建筑行業(yè)規(guī)模日益擴(kuò)大。如何提升我國(guó)建筑工程的質(zhì)量水平，是擺在所有工程人面前的重要課題。一個(gè)龐大的工程項(xiàng)目有著紛雜的流程工序，但其中地籍地形測(cè)量工作是工程建設(shè)的根基。可以看出地籍地形測(cè)量工作在工程中建設(shè)中的重要地位。在過去，工程測(cè)量任務(wù)主要依靠經(jīng)緯儀、全站儀等來完成，這種作業(yè)方法工作量極大、耗費(fèi)人力物力、容易造成誤差累積，不能快速獲取大面積的地籍地形數(shù)據(jù)，難以滿足城市規(guī)劃建設(shè)、土地管理現(xiàn)代化、工程精密數(shù)據(jù)等高標(biāo)準(zhǔn)要求。隨著世界上全球定位系統(tǒng)技術(shù)的迅速發(fā)展，該技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，測(cè)繪工程中RTK測(cè)量技術(shù)日益成熟，GPS RTK測(cè)量技術(shù)憑借自身作業(yè)方法靈活、工作效率高、誤差累積少、定位準(zhǔn)度高等優(yōu)點(diǎn)，逐漸應(yīng)用到了交通建設(shè)、城市規(guī)劃、大型建筑等地籍地形測(cè)量工程中。目前，還沒出臺(tái)的比較權(quán)威的、針對(duì)GPS RTK測(cè)量的作業(yè)技術(shù)規(guī)范，其技術(shù)需要在大量的科研和生產(chǎn)實(shí)踐中不斷探索、總結(jié)和完善。

2 GPS RTK技術(shù)工作原理

GPS RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，是以載波相位觀測(cè)為根據(jù)的實(shí)時(shí)技術(shù)。它由基準(zhǔn)站接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈、流動(dòng)站接收機(jī)三部分組成。基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)的將觀的載波相位觀測(cè)值、偽距觀測(cè)值、基準(zhǔn)站坐標(biāo)等用無線電傳送給運(yùn)動(dòng)中的流動(dòng)站，在流動(dòng)站通過無線電接收基準(zhǔn)站發(fā)射的信息。能夠?qū)崟r(shí)的提供測(cè)站點(diǎn)在指定系統(tǒng)中的厘米級(jí)精度的三維定位坐標(biāo)。載波相位觀測(cè)值實(shí)時(shí)進(jìn)行差分處理得到基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的坐標(biāo)差；坐標(biāo)差加上基準(zhǔn)站坐標(biāo)得到流動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)，通過載波轉(zhuǎn)換參數(shù)得出每個(gè)流動(dòng)站的每個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程。這個(gè)過程稱為GPS RTK技術(shù)定位過程。

3 GPS RTK技術(shù)的特點(diǎn)

測(cè)量范圍廣、精度高，簡(jiǎn)化機(jī)密級(jí)別，省去聯(lián)測(cè)過渡點(diǎn)，可以根據(jù)工程需求布設(shè)控制網(wǎng)范圍；觀測(cè)自動(dòng)化程度高，外業(yè)用電鈕操作，內(nèi)業(yè)用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)，作業(yè)時(shí)間短，效率高；測(cè)量成果可得三維地心坐標(biāo)，方便快捷；全天候作業(yè)，受天氣影響小。在能見度低、難通視的情況下，有些測(cè)量作業(yè)根本無法正常進(jìn)行，而GPS RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)，科學(xué)合理的解決了該問題。

4 GPS RTK技術(shù)在地籍地形測(cè)量中的應(yīng)用

4.1 前期準(zhǔn)備

4.1.1 地形考察

測(cè)量前必須實(shí)地考察了解測(cè)區(qū)的情況，如點(diǎn)位情況，交通情況，環(huán)境氣象情況等，還要了解衛(wèi)星預(yù)報(bào)評(píng)估障礙物對(duì)GPS RTK技術(shù)可能產(chǎn)生的不利結(jié)果。再根據(jù)測(cè)點(diǎn)的衛(wèi)星狀況、測(cè)量作業(yè)的要求以及測(cè)區(qū)的實(shí)際情況確定出具體的作業(yè)方案。選擇科學(xué)合理的布網(wǎng)方案和點(diǎn)位選擇。前期地形考察是必不可少的工作任務(wù)。

4.1.2 工具準(zhǔn)備

為了保證地籍地形測(cè)量工作的順利開展，我們需要認(rèn)真做好測(cè)量前的準(zhǔn)備工作。首先準(zhǔn)備工具器械，對(duì)講機(jī)、12V的汽車電瓶、測(cè)量?jī)x器等。其次，實(shí)際工作中，派幾名相關(guān)的技術(shù)人員在流動(dòng)站處工作，主要負(fù)責(zé)收集、分析信息，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)信息。在地籍地形測(cè)量過程中，相關(guān)技術(shù)人員還需要對(duì)已知點(diǎn)的位置進(jìn)行測(cè)量，若在收集該已知點(diǎn)的過程受到干擾，那么此時(shí)技術(shù)人員需要通過對(duì)講機(jī)與參考站的工作人員進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，以解決問題，保證測(cè)量信息準(zhǔn)確性。

4.1.3 測(cè)量要點(diǎn)

進(jìn)行GPS定位時(shí)，接收機(jī)天線位置作為不隨時(shí)間改變而變化的量，在時(shí)間范圍沒有具體界定的情況下，數(shù)臺(tái)接收機(jī)在不同測(cè)站上進(jìn)行同步靜止觀測(cè)。接收機(jī)測(cè)量出衛(wèi)星所發(fā)送的載波相位、偽距等信號(hào)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，然后將觀測(cè)數(shù)據(jù)下載到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。通過基線處理、網(wǎng)平差、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和高程轉(zhuǎn)換計(jì)算出高精度的定點(diǎn)坐標(biāo)。

4.2 測(cè)量過程

4.2.1 應(yīng)用過程

在實(shí)際地籍地形測(cè)量中，不同型號(hào)RTK會(huì)有差異存在，但測(cè)量流程基本大同小異。首先，要求有兩個(gè)已知定點(diǎn)（測(cè)區(qū)在兩點(diǎn)為直徑的圓內(nèi)）實(shí)際位置和坐標(biāo)，然后在測(cè)區(qū)某位置按要求準(zhǔn)確架設(shè)基準(zhǔn)站。首先從上級(jí)得到國(guó)家已知控制點(diǎn)坐標(biāo)，然后可以在未知點(diǎn)架設(shè)基站，然后已知控制點(diǎn)測(cè)出WGS-84坐標(biāo)（至少3個(gè)）在手薄里跟已知坐標(biāo)求出參數(shù)，再去一點(diǎn)校正。然后，開機(jī)連接，在手簿里建立項(xiàng)目，調(diào)好坐標(biāo)系（北京54還是西安80）中央經(jīng)線，輸入已知兩點(diǎn)坐標(biāo)，并在其實(shí)際位置測(cè)出其相應(yīng)坐標(biāo)，然后進(jìn)行點(diǎn)校正，滿足精度要求，方可進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)束后導(dǎo)出數(shù)據(jù)成DAT格式，就能在CASS中使用。

4.2.2 數(shù)據(jù)處理

GPS RTK技術(shù)在地籍地形測(cè)量工作中采集的數(shù)據(jù)均由LGO處理軟件來處理，由于LGO是一個(gè)自動(dòng)化很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理軟件，只有當(dāng)某些點(diǎn)衛(wèi)星不多，又被遮擋過多衛(wèi)星信號(hào)而短線的情況出現(xiàn)時(shí)，在做網(wǎng)平差，基線處理時(shí)要進(jìn)行必要的干預(yù)。處理該情況時(shí)要注意基線的雙差殘差，觀察是哪顆衛(wèi)星何時(shí)的數(shù)據(jù)超出了誤差的范圍。若某顆衛(wèi)星某時(shí)段的雙差殘差較大，則應(yīng)在該點(diǎn)的衛(wèi)星窗口里排除此顆衛(wèi)星或此顆衛(wèi)星某時(shí)段，然后在進(jìn)行處理，如此反復(fù)，最終達(dá)到要求為止。實(shí)施GPS RTK技術(shù)地籍地形測(cè)量的一個(gè)重要前提就是確定坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，眾所周知，GPS測(cè)量得到的是WGS-84坐標(biāo)，而我國(guó)采用的是國(guó)家坐標(biāo)和地理坐標(biāo)，由于二者參數(shù)不相同，必須通過數(shù)學(xué)模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

5 影響測(cè)量的因素及應(yīng)對(duì)措施

5.1 基準(zhǔn)站坐標(biāo)

由GPS RTK技術(shù)工作原理我們可以知道，如果基準(zhǔn)站的坐標(biāo)精度不高，流動(dòng)站得到的數(shù)據(jù)信息就會(huì)有較大誤差，同時(shí)得到的三維坐標(biāo)自然會(huì)有偏差。因此必須提高基準(zhǔn)站坐標(biāo)的精度，盡可能的避免因?yàn)榛鶞?zhǔn)站位置精度較差帶來的測(cè)量數(shù)據(jù)誤差較大。設(shè)置基準(zhǔn)站必須按要求設(shè)置。

5.2 人為因素

所有生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)都是由人來完成的。人員的素質(zhì)包括文化素質(zhì)，技能素質(zhì)，身體素質(zhì)等方面的內(nèi)容。人的控制能力與思想態(tài)度直接影響著測(cè)量工程質(zhì)量水平，因此，測(cè)量人員的專業(yè)素質(zhì)也是影響該技術(shù)能否更好的應(yīng)用于地籍地形測(cè)量工作的重要因素。提升測(cè)繪人員的專業(yè)技能水平，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)督管理工作，杜絕由于人員疏忽紕漏造成的測(cè)量數(shù)據(jù)失誤。

5.3 轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)需要的參數(shù)至少有3個(gè)以上的已知點(diǎn)，其精度與側(cè)區(qū)內(nèi)所選的公共點(diǎn)的位置和數(shù)量有密切關(guān)系，同時(shí)也與已知點(diǎn)的坐標(biāo)準(zhǔn)確性有重大關(guān)系。

5.4 作業(yè)環(huán)境

GPS信號(hào)極易受到無線電波的干擾，因此基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的位置選擇必須考慮周圍環(huán)境因素。參考站要盡量遠(yuǎn)離大功率無線電塔、變電站、高壓線等無線電波的干擾。

6 結(jié)束語

GPS RTK技術(shù)在地籍地形測(cè)量工作中的應(yīng)用是重要的創(chuàng)新舉措，由于其具有明顯的優(yōu)越性而在現(xiàn)代化地籍地形測(cè)量工程中得到了廣泛的應(yīng)用。這不僅僅促進(jìn)了我國(guó)測(cè)繪行業(yè)的飛速發(fā)展，而且促進(jìn)了工程行業(yè)整體水平的提升。工程建設(shè)能力的進(jìn)步不僅是工程企業(yè)的進(jìn)步，更是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的展現(xiàn)。當(dāng)然，我們的工程建設(shè)行業(yè)面臨起步晚，技術(shù)水平低的現(xiàn)實(shí)問題，提升我國(guó)工程建設(shè)整體水平的任務(wù)艱巨而光榮，任重而道遠(yuǎn)。這需要每一個(gè)工程人為之不懈努力，不斷提高技術(shù)水平，爭(zhēng)優(yōu)創(chuàng)優(yōu)，爭(zhēng)先領(lǐng)先。每一位工程人以魯班之匠心投入到工程事業(yè)中來，造福社會(huì)，造福人民，為和諧社會(huì)建設(shè)增光添彩。

[1]陳毅民.數(shù)字化地形測(cè)量工作[J].西部探礦工程，2011（08）.

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[3]唐建國(guó).對(duì)地形測(cè)量技術(shù)的探討[J].科技資訊，2010（25）.

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[5]陶偉中，王哲平.介紹我們的地形測(cè)量方法[J].測(cè)繪通報(bào)，1956（05）.

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A

1004-7344（2016）01-0159-02

2015-12-1

黃明成（1986-），男，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事工程測(cè)量工作。