基于GPS RTK技術(shù)的城鎮(zhèn)地籍測(cè)量

張強(qiáng)

（湖南省煤田地質(zhì)局第一勘探隊(duì) 湖南耒陽 421800）

基于GPS RTK技術(shù)的城鎮(zhèn)地籍測(cè)量

張強(qiáng)

（湖南省煤田地質(zhì)局第一勘探隊(duì) 湖南耒陽 421800）

城鎮(zhèn)地籍測(cè)量是一項(xiàng)比較復(fù)雜的系統(tǒng)工作，要去測(cè)量結(jié)果的高精度和高效率，常規(guī)的全站儀、經(jīng)緯儀等測(cè)量方法不僅耗時(shí)耗力，而且效益也不高，因此GPS RTK應(yīng)運(yùn)而生，因其具有高校和簡(jiǎn)單的特點(diǎn)被廣泛的運(yùn)用在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量工作中。本文主要闡述了GPS RTK技術(shù)的工作原理和優(yōu)勢(shì)，被闡述了GPS RTK技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量工作中的運(yùn)用。

GPS RTK；城鎮(zhèn)；地籍測(cè)量；基準(zhǔn)站

引言

隨著測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的先進(jìn)技術(shù)被運(yùn)用到城鎮(zhèn)地籍測(cè)量工作中。GPS RTK技術(shù)與常規(guī)的GPS測(cè)量方法比較發(fā)現(xiàn)，靜態(tài)、動(dòng)態(tài)或者快速靜態(tài)等測(cè)量方法都必須在事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，但是RTK能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)的定位精度，極大地提高了各種控制測(cè)量外業(yè)作業(yè)效率。基于此，GPS RTK技術(shù)被廣泛的運(yùn)用在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量工作中。

1 GPS RTK技術(shù)工作原理

RTK測(cè)量系統(tǒng)是GPS測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)構(gòu)成的組合系統(tǒng)。高精度的GPS測(cè)量必須采用載波相位觀測(cè)，RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測(cè)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)快速地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)精度。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)的星歷數(shù)據(jù)傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)站通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，同時(shí)采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，給出厘米級(jí)定位結(jié)果，歷時(shí)不到1s。流動(dòng)站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，也可在動(dòng)態(tài)條件下直接開機(jī)，并在動(dòng)態(tài)環(huán)境下完成周模糊度的搜索求解。載整周末知數(shù)解固定后，即可進(jìn)行每個(gè)歷元的實(shí)時(shí)處理，只要能保持5顆以上衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動(dòng)站可隨時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果。如圖1為作業(yè)模式的數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)疽鈭D。

圖1 GPS RTK作業(yè)模式的數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)疽鈭D

2 案例分析

2.1 測(cè)區(qū)概況

某地區(qū)總面積21km2，有18887人，民族有漢族、彝族等。鎮(zhèn)域地勢(shì)北高南低，以低山丘陵地貌為主，海拔245～1380m。測(cè)區(qū)全年氣候主要特征為：屬亞熱帶季風(fēng)氣候，日照充足，溫和多雨，無霜期長(zhǎng)，四季分明。冬季北風(fēng)，夏季南風(fēng)。常年雨熱同季，雨量集中在春末夏初，伏旱少，秋旱多，一般夏季酷熱持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，冬季嚴(yán)寒冰凍少見。測(cè)區(qū)水陸交通便利。

2.2 圖根控制測(cè)量

地籍平面圖根控制可采用動(dòng)態(tài)（RTK或網(wǎng)絡(luò)RTK）全球定位系統(tǒng)或?qū)Ь€測(cè)量方法測(cè)定。圖根控制測(cè)量是為了滿足地籍細(xì)部測(cè)量和日常地籍管理的需要，在基本控制（首級(jí)網(wǎng)和加密控制網(wǎng)）點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加密，其控制成果直接供測(cè)圖及測(cè)量界址點(diǎn)使用。地籍圖根控制點(diǎn)的精度和密度應(yīng)滿足界址點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量的精度要求，特別對(duì)于城鎮(zhèn)建筑物密集、錯(cuò)綜復(fù)雜、條件差的地區(qū)，應(yīng)根據(jù)地籍細(xì)部測(cè)量的實(shí)際要求，適當(dāng)增加圖根控制點(diǎn)的密度。

2.3 測(cè)量方法及技術(shù)要求

測(cè)區(qū)地理位置平坦開闊，衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)，因此，圖根點(diǎn)采取GPS～RTK定位技術(shù)，GPS RTK定位技術(shù)是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，他能夠?qū)崟r(shí)實(shí)地獲得測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)定位結(jié)果，其精度達(dá)到厘米級(jí)[（1-2）cm±2×10-6D]，完全滿足界址點(diǎn)相對(duì)于鄰近圖根點(diǎn)位中誤差及界址線與鄰近地物或鄰近界限的距離中誤差不超過10cm的精度要求，而且誤差分布均勻，不存在誤差積累問題。在布設(shè)中每個(gè)圖根點(diǎn)至少與附近兩個(gè)圖根點(diǎn)通視，以便圖根點(diǎn)校核和界址點(diǎn)測(cè)量。

采用GPS RTK（含網(wǎng)絡(luò)RTK）方法布設(shè)圖根點(diǎn)時(shí)。應(yīng)保證每一個(gè)圖根點(diǎn)至少與一個(gè)相鄰圖根點(diǎn)通視。且相鄰兩點(diǎn)之間的邊長(zhǎng)不小于100m。為保證GPS RTK（含網(wǎng)絡(luò)RTK）測(cè)量精度，應(yīng)進(jìn)行檢核。其檢核方法有：①每個(gè)圖根點(diǎn)均應(yīng)有兩次獨(dú)立的觀測(cè)結(jié)果，兩次測(cè)量結(jié)果的平面坐標(biāo)較差不得大于±3cm、高程的較差不得大于±5cm，在限差內(nèi)取平均值作為圖根點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程；②測(cè)繪地籍圖和測(cè)量界址點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，采用全站儀對(duì)相鄰圖根點(diǎn)邊長(zhǎng)進(jìn)行檢查，其檢測(cè)邊長(zhǎng)的水平距離的相對(duì)誤差不大于1/3000。

當(dāng)信號(hào)無法滿足精度要求時(shí)，可在開闊的地方布點(diǎn)，然后采用全站儀引測(cè)或者布設(shè)圖根導(dǎo)線點(diǎn)。

2.4 RTK圖根控制測(cè)量

RTK測(cè)量衛(wèi)星的狀態(tài)應(yīng)符合表1規(guī)定。

表1 RTK測(cè)量衛(wèi)星狀態(tài)的基本要求

RTK圖根點(diǎn)高程的測(cè)定，通過流動(dòng)站測(cè)得大地高減去流動(dòng)站的高程異常獲得。RTK圖根控制測(cè)量的主要技術(shù)要求見表2。

表2 RTK圖根控制測(cè)量的主要技術(shù)要求

RTK圖根點(diǎn)測(cè)量平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換殘差不應(yīng)大于圖上±0.07mm。RTK圖根點(diǎn)測(cè)量高程擬合殘差應(yīng)不大于1/12基本等高距。RTK圖根點(diǎn)測(cè)量平面測(cè)量?jī)纱吸c(diǎn)位較差不應(yīng)大于圖上0.1mm，高程測(cè)量?jī)纱螠y(cè)量高程較差不應(yīng)大于1/10基本等高距，各次結(jié)果取中數(shù)作為最后成果。

3 基于GPS RTK技術(shù)的城鎮(zhèn)地籍測(cè)量的體會(huì)

3.1 GPS RTK技術(shù)優(yōu)勢(shì)

3.1.1 作業(yè)效率高

在一般的地形地勢(shì)下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測(cè)完10km半徑的測(cè)區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的“搬站”次數(shù)，僅需一人操作，在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即得一點(diǎn)坐標(biāo)，作業(yè)速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，節(jié)省了外業(yè)費(fèi)用，提高了勞動(dòng)效率。

3.1.2 定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累

只要滿足RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為10km），RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級(jí)。

3.1.3 降低了作業(yè)條件要求

RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿足光學(xué)通視，只要求滿足“電磁波通視”，所以和傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)進(jìn)行比較，RTK技術(shù)不需要受到氣候、季節(jié)、通視條件、能見度等因素的影響，在一些地形復(fù)雜的地區(qū)，只需要滿足RTK技術(shù)的基本工作條件，都能夠比較順利的完成定位作業(yè)。

3.1.4 操作簡(jiǎn)便，容易使用，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)

只需要在設(shè)站過程中通過簡(jiǎn)單的設(shè)置，就能夠邊走邊獲得測(cè)量結(jié)果坐標(biāo)或進(jìn)行坐標(biāo)放樣。數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強(qiáng)，能方便快捷地與計(jì)算機(jī)。

3.2 運(yùn)用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行城鎮(zhèn)地籍測(cè)量應(yīng)該注意的問題

（1）運(yùn)用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行城鎮(zhèn)地籍測(cè)量要保證進(jìn)行合理的基準(zhǔn)站的設(shè)置，并且應(yīng)該盡量的保證基準(zhǔn)站的上空開闊，并且要求基準(zhǔn)站周圍大約200m范圍內(nèi)都不能夠存在強(qiáng)電磁波干擾源，比如高壓輸電線或者是大功率的無線電發(fā)射設(shè)施。

（2）在GPS RTK測(cè)量工作之前，需要使用隨機(jī)軟件做好衛(wèi)星星歷的預(yù)報(bào)工作，應(yīng)該選擇衛(wèi)星數(shù)量比較多并且PDOP值比較小的時(shí)段進(jìn)行GPS RTK測(cè)量作業(yè)。

（3）如果測(cè)區(qū)屬于隱蔽地帶并且影響GPS衛(wèi)星信號(hào)接收，那么需要借助使用全站儀、測(cè)距儀或者經(jīng)緯儀等，采用五顆或者以上數(shù)量的衛(wèi)星，也會(huì)因?yàn)榻邮招l(wèi)星信號(hào)不好導(dǎo)致難以得到固定解。解析法或者圖解法進(jìn)行細(xì)部測(cè)量，否則，即使能夠接收到衛(wèi)星信號(hào)那么也難以得到固定解。

4 結(jié)語

綜上所述，在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量工作中運(yùn)用GPS RTK技術(shù)不僅能夠提高測(cè)量結(jié)果的精度，還能夠提高作業(yè)效率，所以該技術(shù)被廣泛的運(yùn)用在地籍測(cè)量工作中。在實(shí)際工作中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，嚴(yán)格按照技術(shù)要求對(duì)測(cè)量作業(yè)進(jìn)行調(diào)整和規(guī)范，從而保證得到最好的地籍測(cè)量效果。

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P271

A

1004-7344（2016）14-0159-02

2016-4-28

張強(qiáng)（1985-），男，助理工程師，本科，主要從事國土地籍測(cè)量工作。