GPS—RTK技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍碎步測量中的應用研究

摘 要：GPS-RTK技術(shù)具有傳統(tǒng)測量技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢，但其誤差的產(chǎn)生和局限性與傳統(tǒng)技術(shù)也存在著區(qū)別，施測中應分析其誤差來源，并提出降低誤差的途徑。同時利用GPS-RTK與其他技術(shù)集成，以解決GPS-RTK技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍碎步測量中的局限性。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK；城鎮(zhèn)地籍；碎步測量；應用

引言

地籍測量的對象是土地及其附著物的權(quán)力，是具有勘驗取證法律特征的測繪工作，現(xiàn)勢性和經(jīng)常性突出，要求及時準確地獲取信息。傳統(tǒng)測量技術(shù)難以滿足現(xiàn)代地籍測量的需要，GPS-RTK技術(shù)具有操作簡單、工作效率高、定位精度高、全天候作業(yè)、集成化程度高和數(shù)據(jù)處理能力強[1]等特點，其應用將極大推動全解析數(shù)字化地籍測量技術(shù)的發(fā)展，促進地籍信息系統(tǒng)的建設和地籍管理水平的提高。

1 GPS-RTK定位原理與方法

GPS-RTK是根據(jù)相對定位原理，由信號接收部分、實時數(shù)據(jù)傳輸部分和實時數(shù)據(jù)處理部分組成的以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分測量系統(tǒng)。實測中，基準站和移動站同步采集衛(wèi)星信號，基準站作為參考站，將其觀測數(shù)據(jù)和測站信息通過數(shù)據(jù)鏈實時傳送給移動站；移動站同時接收衛(wèi)星信號和基準站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并依據(jù)相對定位原理，利用實時數(shù)據(jù)處理軟件解算出移動站（待測點）的三維坐標，并將其精度與預設精度指標進行比較，符合要求，手簿將提示測量人員記錄該點的三維坐標及其精度。

2 GPS-RTK測量誤差來源分析

地籍測量誤差包含系統(tǒng)誤差和偶然誤差，其中系統(tǒng)誤差分兩部分進行分析：針對GPS系統(tǒng)誤差，至少保證5個共同星時進行OTF解算（“途中”解算）模糊值，同時關(guān)注PDOP值（幾何圖形強度因子），該值越小越好，一般情況下不宜大于6；對于RTK系統(tǒng)誤差，盡量采用GSM電話方式建立數(shù)據(jù)鏈，關(guān)注流動站與基準站距離對坐標精度的危害，基準站和移動站使用同一類型天線，以消除GPS天線存在的物理相位中心之間的偏差，同時對RTK軟件處理數(shù)據(jù)的延時給予足夠的重視。

GPS-RTK測量偶然誤差的主要來源施測環(huán)境、技術(shù)方案和觀測者水平等。

2.1 施測環(huán)境的影響分析

天氣、地形和電磁干擾是造成GPS-RTK測量誤差的主要環(huán)境因素，天氣的劇烈變化將導致觀測坐標達到1～2dm的變化；地形和電磁干擾通過影響無線信號傳播使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差，障礙物、地表覆蓋物致使無線信號中斷或發(fā)生反射，產(chǎn)生多徑誤差，電磁干擾引起信號中斷甚至衛(wèi)星失鎖，應盡量避開障礙物和輸電線、電站、電臺、電視發(fā)射臺、雷達站等干擾源，在無法避免的情況下采取相應措施。

2.2 觀測方案的影響分析

（1）坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)

GPS采用的是WGS-84地心坐標系統(tǒng)和WGS-84橢球面大地高，而根據(jù)地籍測量規(guī)范，城鎮(zhèn)地籍測量采用的1980國家大地坐標系和地方獨立坐標系等參心坐標系統(tǒng)，高程采用1985年國家高程基準，坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)的計算是影響RTK測量的關(guān)鍵因素，坐標參數(shù)的求解需至少3個已知坐標點聯(lián)測，高程參數(shù)求解至少需要4個已知高程點聯(lián)測，為提高WGS-84坐標系與大地坐標系數(shù)字模型的擬合度，聯(lián)測的所有已知點應分布均勻，且能覆蓋整個測區(qū)[2]。

（2）基準站設置與距離控制

基準站的選擇應達到測量精度要求，架設位置應在測區(qū)開闊的制高點，以保證觀測衛(wèi)星數(shù)量及與移動站之間的數(shù)據(jù)鏈質(zhì)量。同時，流動站的定位精度與其和基準站之間的距離成反比，折減比率約在1-2ppm之間，因此，在城鎮(zhèn)地籍測量中，依據(jù)相關(guān)規(guī)范對定位精度的要求，基準站與流動站的距離一般應控制在10km以內(nèi)[3]。

（3）觀測時段和觀測次數(shù)

觀測時段和觀測次數(shù)的合理確定也是保障觀測質(zhì)量的重要因素：首先，為施測時接收到足夠多的衛(wèi)星信號，作業(yè)前應進行衛(wèi)星預報，選擇最佳時段進行測量，以提高工作效率和定位精度。同時，盡量避開14：00左右電離層和對流層影響較大時段；其次，雖然RTK測量精度與觀測歷元的多少沒有必然聯(lián)系，但觀測次數(shù)的增多可在一定程度上降低偶然誤差。在實際測量中，多采用一次測量，以避免重復測量造成的時間和經(jīng)費的浪費，但為考察RTK系統(tǒng)可能產(chǎn)生的各種故障，施測過程中應在已知坐標點進行重復測量。

2.3 測量人員的水平

測量人員的水平包括業(yè)務能力和職業(yè)態(tài)度兩個方面。施測時，需掌握地籍測量知識和RTK實操技術(shù)的測量員進行操作，以保障結(jié)果的精度和可靠性。同時，測量人員要具備高度的責任心，儀器架設、對中、整平等過程中要細致認真，對天線高的量取不能有差錯。

3 GPS-RTK技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍碎部測量中的局限性及解決方案

3.1 GPS-RTK技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍碎部測量中的局限性

在一般地區(qū)，GPS-RTK技術(shù)在地籍測量中的優(yōu)勢明顯，在土地界址權(quán)屬的測量劃分中，已經(jīng)得到各界人士的充分肯定，是一種省時省力、施測效率高的方法。但在城鎮(zhèn)地籍碎部測量中的應用存在著一定的局限性：GPS-RTK技術(shù)的局限性主要源于GPS系統(tǒng)，GPS所接受的衛(wèi)星無線電信號頻率高、功率低，不易穿透阻擋在衛(wèi)星和GPS接收機之間的障礙物，位于GPS接收機與衛(wèi)星之間路徑上的物體都會對系統(tǒng)的操作產(chǎn)生有害影響，甚至造成測量結(jié)果無法滿足精度要求。同時，城鎮(zhèn)地籍測量作業(yè)區(qū)用地種類繁多，權(quán)屬關(guān)系復雜，有些區(qū)域建筑物高度較高、密度較大，街道兩旁樹木密集，都會影響GPS接收衛(wèi)星信號。同時，地籍碎步測量可能需要在房屋內(nèi)、隧道內(nèi)等完全遮蔽衛(wèi)星信號區(qū)域和高壓線、強電場、強磁場等強干擾源區(qū)域施測，導致測量結(jié)果無法達到精度要求，甚至錯誤結(jié)果。

3.2 對GPS-RTK局限性的解決方案

GPS-RTK技術(shù)雖然基準站與流動站之間不要求通視，但是要求GPS接收機的天線必須對空通視，由于城鎮(zhèn)地籍施測環(huán)境的限制，某些區(qū)域RTK無法進行數(shù)據(jù)采集，常用的解決方法是將RTK技術(shù)與其他測量技術(shù)集成，取長補短、優(yōu)勢互補，其中：（1）RTK與全站儀集成是將RTK與全站儀集成在一起組成測量系統(tǒng)，可實時地得到測站點、定向點的應用坐標，控制測量與碎步測量同時進行。利用全站儀與RTK組合的方式進行地籍碎步測量，可以補充GPS無法精確定位的點，達到整個測區(qū)的全覆蓋，明顯提高工作效率；（2）RTK與激光紅外線設備集成，將手持式激光測距儀裝置在RTK接收天線的下方，通過測量、計算并存儲RTK天線不能靠近或接收機不能接收信號的隱蔽點，解決城鎮(zhèn)地籍碎步測量中的應用問題，且手持測距儀體積小、重量輕，便于攜帶和使用，是采用最為普遍的一種集成技術(shù)；（3）雙系統(tǒng)的使用，采用雙系統(tǒng)的全球定位系統(tǒng)（如GPS+GLONASS系統(tǒng)），由于天空中可見衛(wèi)星較多，則上面提到的情況，會有明顯地改觀，對城鎮(zhèn)地籍碎步測量的環(huán)境有更好的適應性。

4 結(jié)束語

GPS-RTK技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍測量中與傳統(tǒng)測量方法相比，人力物力的節(jié)省和效率的提升等方面具有明顯的優(yōu)勢，同時將極大地推進城鎮(zhèn)全解析的數(shù)字化地籍測量技術(shù)的發(fā)展，使城鎮(zhèn)地籍管理和地籍測量手段實現(xiàn)自動化或半自動化，有力地促進城鎮(zhèn)地籍信息系統(tǒng)的建設和城鎮(zhèn)地籍管理水平的提高。隨著儀器、軟件的不斷改進推出，價格的進一步降低，RTK技術(shù)將有更廣闊的應用前景。

參考文獻

[1]鄧乃濱.GPS（RTK）技術(shù)特點及精度控制措施[J].交通世界，2014 （28）：90-91.

[2]嚴智勇.GPS-RTK在圖根控制測量工作中的應用[J].赤子，2014（15）：306.

[3]劉心源.GPS+RTK技術(shù)在地籍測量中的應用探索[J].科技創(chuàng)新與應用，2014（13）：288-288.