探討RTK技術(shù)在土地開(kāi)發(fā)整理工程控制測(cè)量中的應(yīng)用

【摘要】：通過(guò)對(duì)RTK技術(shù)的原理結(jié)合RTK在土地開(kāi)發(fā)整理中點(diǎn)位定測(cè)、工程點(diǎn)放樣及地形測(cè)繪工作，本文指出了RTK技術(shù)在土地開(kāi)發(fā)整理測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)以及其在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的一些問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】：RTK；地形測(cè)量；土地開(kāi)發(fā)整理點(diǎn)

前言

在土地開(kāi)發(fā)整理中，測(cè)繪技術(shù)也具有基礎(chǔ)性的作用。對(duì)于土地開(kāi)發(fā)整理的項(xiàng)目管理，測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用也可以在一定程度上緩解其壓力。土地開(kāi)發(fā)整理測(cè)繪工作貫穿于土地開(kāi)發(fā)整理的全過(guò)程，但又不同于平常所指的地形、地籍、工程測(cè)量等專業(yè)測(cè)繪，比這些測(cè)繪工作更細(xì)致、更具體、更特色，同時(shí)更講究方法。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（real time kinematic――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)相結(jié)合，而構(gòu)成的組合系統(tǒng)。是GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新的突破。

一、 土地開(kāi)發(fā)整理及RTK技術(shù)基本原理

土地開(kāi)發(fā)整理是以增加有效耕地面積并提高耕地質(zhì)量為中心，通過(guò)對(duì)未利用土地、廢棄地、中低產(chǎn)田、閑置地等實(shí)行田、水、路、林、村及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的綜合整治開(kāi)發(fā)，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、居住環(huán)境和生態(tài)環(huán)境。RTK技術(shù)是通過(guò)一臺(tái)基準(zhǔn)站和至少兩臺(tái)同時(shí)工作的移動(dòng)站組成的測(cè)量系統(tǒng)，基準(zhǔn)站和移動(dòng)站之間使用無(wú)線數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行連接。移動(dòng)站以基準(zhǔn)站的已知數(shù)據(jù)獲得改正參數(shù)，基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)得到測(cè)量數(shù)據(jù)，基準(zhǔn)站同時(shí)又把測(cè)量修正參數(shù)通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)鏈傳送給移動(dòng)站，使移動(dòng)站測(cè)量數(shù)據(jù)得到改正而獲得所需要的測(cè)量成果，這樣移動(dòng)站就可以實(shí)時(shí)、方便、快捷的進(jìn)行各種測(cè)量工作。RTK數(shù)據(jù)處理實(shí)際上是基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間的單基線處理過(guò)程。根據(jù)基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的工作原理，作業(yè)人員攜帶流動(dòng)站系統(tǒng)在測(cè)區(qū)可快速準(zhǔn)確地進(jìn)行定位測(cè)量、放樣和地形測(cè)量等工作。

二、 RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

與常規(guī)測(cè)量?jī)x器相比主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）作業(yè)效率高。這是RTK技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)，在一般地形，將RTK設(shè)在較高的開(kāi)闊位置，一次可施測(cè)半徑約為4km的范圍，大大減少了常規(guī)測(cè)量?jī)x器的搬站次數(shù)和對(duì)控制點(diǎn)數(shù)量的要求。在一般的電磁波環(huán)境中幾秒鐘即可測(cè)得一點(diǎn)坐標(biāo)。

（2）作業(yè)條件要求低，自動(dòng)化程度高。RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間通視，只要求有電磁波信號(hào)，所以它受通視條件、能見(jiàn)度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，作業(yè)自動(dòng)化程度高。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）一般至少要接收5顆衛(wèi)星才能進(jìn)行，為得到厘米級(jí)的測(cè)量精度，測(cè)量前必須進(jìn)行初始化，雙頻RTK大大縮短了初始化時(shí)間，而且可以在運(yùn)動(dòng)中初始化。

（3）自動(dòng)化、智能化程度高。操作簡(jiǎn)便，容易使用，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。只要在設(shè)站時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置，就可以邊走邊獲得測(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)算執(zhí)、其他測(cè)量?jī)x器通據(jù)。

（4）成果質(zhì)量有保證。RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，測(cè)量功能強(qiáng)大。RTK可勝任各種測(cè)繪內(nèi)、外業(yè)。流動(dòng)站采用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無(wú)需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能使輔助測(cè)量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。RTK測(cè)量可以大大提高工作及成果質(zhì)量。它不受人為因素的影響。整個(gè)作業(yè)過(guò)程全部由測(cè)電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)控制，自動(dòng)記錄、自動(dòng)數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)誤差計(jì)算。在中線放樣的同時(shí)完成中樁抄平工作。

三、土地開(kāi)發(fā)整理測(cè)量的作業(yè)流程

1 內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備

（1） 根據(jù)工程項(xiàng)目，設(shè)定工程名稱；

（2） 若已知坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，則輸人手簿；

（3） 若無(wú)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，應(yīng)整理測(cè)區(qū)的已知控制點(diǎn)資料，控制點(diǎn)應(yīng)盡可能均勻分布在測(cè)區(qū)周圍，使得所測(cè)點(diǎn)均在已知點(diǎn)的包圍之內(nèi)，盡可能避免從一端向另一端無(wú)限制的外推。控制點(diǎn)所處的位置和周圍的條件應(yīng)符合GPS作業(yè)的要求；

（4） 實(shí)施工程放樣時(shí)，內(nèi)業(yè)輸人每個(gè)放樣點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，以便野外實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確放樣。

2 求定測(cè)區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)

土地開(kāi)發(fā)整理測(cè)量是在地方獨(dú)立坐標(biāo)系上進(jìn)行的，這就存在WGS-84坐標(biāo)和地方獨(dú)立坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問(wèn)題。由于RTK作業(yè)要求實(shí)時(shí)給出當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)，這使得坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作非常重要。根據(jù)總體規(guī)劃和工程需要，求定測(cè)區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)可按如下步驟進(jìn)行：首先在測(cè)區(qū)以GPS靜態(tài)方式布設(shè)均勻分布的高等級(jí)GPS控制點(diǎn)，獲得各點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)和地方坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，利用同一點(diǎn)的兩種坐標(biāo)求出轉(zhuǎn)換參數(shù)。

3 基準(zhǔn)站的選定原則

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由基準(zhǔn)站發(fā)射電臺(tái)和流動(dòng)站接收電臺(tái)組成， 它們是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的關(guān)鍵設(shè)備。穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)莿?dòng)態(tài)初始化的前提。保持高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸，可以減少整周模糊度的解算時(shí)間，大大提高主作效率，所以基準(zhǔn)站的安置是順利實(shí)施RTK作業(yè)的關(guān)鍵之一，基準(zhǔn)站安置應(yīng)滿足下列條件： （1） 基準(zhǔn)站可設(shè)立在有精確坐標(biāo)的已知點(diǎn)上，也可設(shè)在未知點(diǎn)上； （2） 基準(zhǔn)站安置應(yīng)選擇地勢(shì)較高、視空無(wú)遮擋、電臺(tái)有良好覆蓋域的地方，城市測(cè)量首選測(cè)區(qū)高大建筑物上； （3） 為防止數(shù)據(jù)鏈的丟失和多路徑效應(yīng)，基準(zhǔn)站周圍應(yīng)無(wú)GPS信號(hào)反射物，200m范圍內(nèi)無(wú)高壓電線、電視臺(tái)、無(wú)線電發(fā)射臺(tái)等干擾源；（4） 考慮到南北極附近是衛(wèi)星的空洞區(qū)，電臺(tái)的天線應(yīng)架設(shè)在GPS接收機(jī)的北方。

4 RTK施測(cè)步驟

土地開(kāi)發(fā)整理測(cè)量時(shí)，基準(zhǔn)站安置在選定的控制點(diǎn)上，打開(kāi)接收機(jī)輸人點(diǎn)號(hào)、天線高、WGS-84的已知坐標(biāo)；設(shè)置完畢檢查接收的GPS衛(wèi)星數(shù)5顆。檢查電臺(tái)發(fā)射指示燈是否正常，基準(zhǔn)站設(shè)置完成。流動(dòng)站選擇與基準(zhǔn)站電臺(tái)相匹配的電臺(tái)頻率，檢查電臺(tái)接收指示燈是否正常，檢查接收衛(wèi)星顆數(shù)4顆，流動(dòng)站可開(kāi)始測(cè)量任務(wù)。先聯(lián)測(cè)1個(gè)至2個(gè)已知控制點(diǎn)，評(píng)定測(cè)量精度，滿足設(shè)計(jì)要求后開(kāi)始測(cè)量任務(wù)。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)RTK數(shù)據(jù)處理相對(duì)簡(jiǎn)單，外業(yè)測(cè)量采集的實(shí)測(cè)坐標(biāo)通過(guò)手簿的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，直接下載到計(jì)算機(jī)內(nèi)。經(jīng)整理、分類、判斷形成文件后直接打印出來(lái)。

四 RTK測(cè)量誤差和精度分析

RTK測(cè)量最終精度首先受控制點(diǎn)的精度影響，其次受RTK測(cè)量本身的精度影響，rtk本身測(cè)量精度受多種因素影響，RTK測(cè)量本身誤差包括同測(cè)站有關(guān)的誤差和同距離有關(guān)的誤差。與測(cè)站有關(guān)的誤差包括天線相位中心變化、多徑誤差、信號(hào)干擾和氣象因素影響等，該部分誤差可通過(guò)各種校正方法和有效措施予以削弱。同距離有關(guān)的誤差包括軌道誤差、電離層誤差和對(duì)流層誤差，該部分誤差將隨移動(dòng)站至基準(zhǔn)站的距離增大而加大。故RTK測(cè)量時(shí)應(yīng)對(duì)作業(yè)半徑加以限制。與傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀視距、全站儀光電測(cè)距相比，使用RTK技術(shù)能顯著地提高地質(zhì)勘測(cè)工程精度。

總結(jié)

RTK 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)是繼GPS全球定位技術(shù)之后，測(cè)量領(lǐng)域又一次技術(shù)革命。它改變了傳統(tǒng)的測(cè)量模式，能夠?qū)崟r(shí)提供厘米級(jí)定位精度，在不通視的條件下遠(yuǎn)距離傳輸三維坐標(biāo)。應(yīng)用于土地開(kāi)發(fā)整理測(cè)量中，RTK能夠快速準(zhǔn)確的布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)，彌補(bǔ)由于農(nóng)村土地的不規(guī)范開(kāi)發(fā)造成的低等級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)的毀壞，減輕測(cè)繪人員時(shí)間壓力。隨著RTK技術(shù)的日趨成熟，必將更好地服務(wù)于土地開(kāi)發(fā)整理測(cè)量。

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