GPS RTK在土地整理測(cè)量中的應(yīng)用分析
——以博羅縣墾造水田項(xiàng)目為例

陳燦光

（博羅縣自然資源局，廣東 惠州 516100）

1 前言

土地整理測(cè)量作為土地開發(fā)管理的重要工作，測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性關(guān)系到整個(gè)工程項(xiàng)目。為了保障土地測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，在測(cè)繪過程中需要應(yīng)用較多的技術(shù)與工具，GPS RTK 技術(shù)便是眾多測(cè)繪技術(shù)之一。該技術(shù)憑借定位精度高、可全天候作業(yè)等優(yōu)勢(shì)，受到各行業(yè)的青睞。將GPS RTK 技術(shù)應(yīng)用于土地整理測(cè)量項(xiàng)目，能有效提高測(cè)量工作效率與精準(zhǔn)度。

2 GPS RTK 概述

2.1 應(yīng)用原理

GPS 技術(shù)是一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)，可以快、精、準(zhǔn)地將三維坐標(biāo)具體信息展示出來，定位原理是將一臺(tái)接收機(jī)置于基準(zhǔn)站上，另一臺(tái)接收機(jī)置于流動(dòng)站上，兩站同時(shí)接收GPS 衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，并將基準(zhǔn)站所獲得的觀測(cè)值與已知位置信息進(jìn)行比較，得到GPS 差分改正值，再將改正值通過無線電臺(tái)傳輸于流動(dòng)站，以精化GPS 觀測(cè)值，從而得到經(jīng)差分改正后流動(dòng)站較準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)位置，如圖1 所示。

圖1 GPS工作原理

目前，GPS 技術(shù)可測(cè)定控制點(diǎn)的坐標(biāo)，精確性較高。與RTK 技術(shù)結(jié)合后，RTK 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)[1]，能在1 ～2 秒內(nèi)實(shí)時(shí)解算、處理數(shù)據(jù)，得到高精度位置信息。與動(dòng)態(tài)定位方法相比，定位模式相同，僅在基準(zhǔn)站和流動(dòng)站間增加一套數(shù)據(jù)鏈，便可實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)坐標(biāo)的實(shí)時(shí)計(jì)算和輸出，如圖2 所示。該技術(shù)可通過基準(zhǔn)控制點(diǎn)對(duì)不同地物點(diǎn)、地形點(diǎn)及界址點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)定[2]。尤其面對(duì)較復(fù)雜的地形時(shí)，GPS RTK 技術(shù)可以不受空間、時(shí)間限制對(duì)土地表面各種信息進(jìn)行分析與采集，還能實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)、自動(dòng)處理采集數(shù)據(jù)，大大降低了外業(yè)人員的工作強(qiáng)度。因此，在土地整理測(cè)量項(xiàng)目中應(yīng)用GPS RTK 技術(shù)，將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅鲃?dòng)站的GPS 接收機(jī)進(jìn)行求解，求出流動(dòng)站的具體位置，可提高定位精準(zhǔn)度與測(cè)量工作水平。

圖2 RTK工作原理

2.2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

GPS RTK 技術(shù)具有定位精度高、觀測(cè)時(shí)間短、全天候定位、多功能、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。在土地整理測(cè)量項(xiàng)目中運(yùn)用GPS RTK 技術(shù)，優(yōu)勢(shì)如下：（1）測(cè)量時(shí)間較短，準(zhǔn)確性較高 ；（2）測(cè)量范圍廣，可以測(cè)量到較遠(yuǎn)范圍，且測(cè)量效率高，為大范圍測(cè)量提供技術(shù)支持；（3）考慮到觀測(cè)點(diǎn)之間不用通視，利用GPS RTK技術(shù)可靈活選取相關(guān)地形點(diǎn)位，尤其在一些山丘地帶利用GPS RTK 技術(shù)開展測(cè)量，可減少戶外作業(yè)人員的工作壓力，保證作業(yè)人員安全作業(yè)[3]。

3 應(yīng)用案例分析

3.1 測(cè)區(qū)概況

楊僑鎮(zhèn)小坑辦事處墾造水田項(xiàng)目位于惠州市博羅縣東部，東與石壩鎮(zhèn)、觀音閣鎮(zhèn)相連，西南與楊村鎮(zhèn)接壤，北與麻陂鎮(zhèn)、石壩鎮(zhèn)相接，距縣城羅陽鎮(zhèn)40公里。項(xiàng)目區(qū)地形地貌以丘陵為主，農(nóng)田以水田、水澆地、旱地居多，介于東經(jīng)113°50′～114°42′，北緯 23°07′～23°43′，北回歸線穿過全境。項(xiàng)目主要分為三個(gè)片區(qū)，片區(qū)一面積434.32 畝，片區(qū)二面積709.99 畝，片區(qū)三面積336.83 畝。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘察與調(diào)研論證，確定項(xiàng)目建設(shè)面積1443.33 畝，建設(shè)前土地利用現(xiàn)狀主要為旱地，影像如圖3 和圖4 所示。為了增加耕地面積，提升耕地地力，增加當(dāng)?shù)鼐用窠?jīng)濟(jì)收入，提升地方生態(tài)、社會(huì)效益，對(duì)項(xiàng)目區(qū)旱地進(jìn)行開發(fā)整理，提質(zhì)改造成適合種植水稻的優(yōu)質(zhì)水田。

圖3 片區(qū)一與片區(qū)二建設(shè)前影像

圖4 片區(qū)三建設(shè)前影像

3.2 作業(yè)依據(jù)及設(shè)備

土地整理測(cè)量作業(yè)主要根據(jù)國(guó)家土地測(cè)量GH 5002—94、廣東省墾造水田相關(guān)規(guī)定，測(cè)量?jī)x器設(shè)備主要采用天寶GPS RTK、三角架、全站儀、卷尺等。

3.3 土地整理測(cè)量

楊僑鎮(zhèn)小坑辦事處墾造水田項(xiàng)目土地整理測(cè)量主要以RTK 技術(shù)為主，在喬木林、竹林等植被茂密區(qū)域使用RTK+全站儀兩種設(shè)備進(jìn)行測(cè)量[4]。

3.3.1 RTK 基準(zhǔn)站操作

設(shè)置RTK 基準(zhǔn)站時(shí)，操作流程如下：

（1）在主菜單點(diǎn)擊“配置/測(cè)量類型”，確定后轉(zhuǎn)入“選擇測(cè)量類型”頁面，選擇RTK 轉(zhuǎn)入“基準(zhǔn)站選項(xiàng)”頁面，然后選擇“基準(zhǔn)站選項(xiàng)”，如圖5 所示。

圖5 基準(zhǔn)站選項(xiàng)

（2）輸入正確參數(shù)，按回車鍵返回RTK 菜單，選“基準(zhǔn)站電臺(tái)”后出現(xiàn)基準(zhǔn)站無線電菜單，點(diǎn)擊“連接”便會(huì)出現(xiàn)“連接到TRIMMARK 3/SiteNet 450 ”，隨后進(jìn)入基準(zhǔn)站無線電模式，如圖6 所示。

圖6 基準(zhǔn)站無線電

最后，按回車鍵返回“基準(zhǔn)站無線電”頁面，再返回RTK 菜單，點(diǎn)擊“存儲(chǔ)”轉(zhuǎn)入“測(cè)量”，點(diǎn)擊 “啟動(dòng)基準(zhǔn)站接收機(jī)”，輸入基準(zhǔn)站坐標(biāo)，點(diǎn)擊“鍵入”，頁面出現(xiàn)“此處”，點(diǎn)擊后出現(xiàn)坐標(biāo)，輸入基準(zhǔn)站點(diǎn)名，點(diǎn)擊“開始”，控制器出現(xiàn)提示，電臺(tái)面板出現(xiàn)“Trans”，指示燈不斷閃動(dòng)，基準(zhǔn)站操作完成。

3.3.2 RTK 流動(dòng)站操作

設(shè)置RTK 流動(dòng)站時(shí)，操作流程如下：

（1）在主菜單選擇“配置/測(cè)量類型”功能，確定后轉(zhuǎn)入“選擇測(cè)量類型”，點(diǎn)擊“流動(dòng)站選項(xiàng)”會(huì)出現(xiàn)測(cè)量類型與流動(dòng)站無線電頁面，如圖7 所示。

圖7 流動(dòng)站選項(xiàng)

（2）按“連接”內(nèi)置電臺(tái)建立連接，開始與無線電連接，并轉(zhuǎn)到流動(dòng)站無線電頁面，確定后進(jìn)入“RTK”頁面，在該頁面點(diǎn)擊“存儲(chǔ)”鍵可進(jìn)到“測(cè)量”菜單，點(diǎn)擊“開始測(cè)量”便可開始測(cè)量作業(yè)。

3.3.3 具體測(cè)量工作

（1）現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)校正。首先輸入3 個(gè)以上已知坐標(biāo)，并在“測(cè)量”頁面點(diǎn)擊“開始測(cè)量”，然后選擇“測(cè)量點(diǎn)”，確定測(cè)量點(diǎn)之后進(jìn)入測(cè)量頁面；如需改變測(cè)量點(diǎn)的時(shí)間、間隔等，可點(diǎn)擊“選項(xiàng)”重新設(shè)置，設(shè)置完成后點(diǎn)擊“測(cè)量”，會(huì)出現(xiàn)“存儲(chǔ)”選項(xiàng)，點(diǎn)擊確定即可完成上述控制點(diǎn)測(cè)量工作。隨后點(diǎn)擊“測(cè)量”→“RTK”，轉(zhuǎn)到“點(diǎn)校正”菜單，在此頁面點(diǎn)擊“增加”，如圖8 所示，并在彈出的窗口中輸入GPS 點(diǎn)名稱，最后點(diǎn)擊“接受”開始輸入。完成輸入后，如發(fā)現(xiàn)有誤，還可以點(diǎn)擊“編輯”進(jìn)行修改。

圖8 現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)校正

（2）測(cè)量控制點(diǎn)。首先在“測(cè)量”頁面點(diǎn)擊“開始測(cè)量”，并選擇“測(cè)量點(diǎn)”，點(diǎn)擊測(cè)量鍵，經(jīng)過3到5 秒或3 分鐘（控制點(diǎn)），再對(duì)該控制點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)。其他控制點(diǎn)的測(cè)量方法如上。

（3）測(cè)量連續(xù)地形點(diǎn)。連續(xù)地形點(diǎn)測(cè)量還是在“測(cè)量”菜單選中 “連續(xù)地形點(diǎn)”，進(jìn)入該頁面后點(diǎn)擊“測(cè)量”，開始記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“結(jié)束”鍵即可停止測(cè)量。

3.3.4 碎部測(cè)量

在一些植被密集區(qū)域，由于流動(dòng)站接收信號(hào)較差，點(diǎn)位精度不高，需采用RTK+全站儀進(jìn)行碎部點(diǎn)測(cè)量，提高作業(yè)效率，確保測(cè)量精度。測(cè)量方法如下 ：

（1）在喬木茂密區(qū)域周圍選出幾個(gè)RTK 信號(hào)強(qiáng)、可正常作業(yè)的控制點(diǎn)坐標(biāo)與高程，然后檢驗(yàn)這些點(diǎn)的坐標(biāo)與高程精度。

（2）在選中的測(cè)量點(diǎn)上架設(shè)全站儀，對(duì)植被茂密區(qū)域進(jìn)行碎部點(diǎn)測(cè)量，可以解決因信號(hào)不好、RTK 無法正常作業(yè)的問題，減少全站儀多次轉(zhuǎn)點(diǎn)產(chǎn)生的誤差。

3.3.5 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

（1）讀入原始觀測(cè)數(shù)據(jù)。完成測(cè)量后，需要將測(cè)量到的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，傳入成圖軟件CASS 繪制成圖。但由于GPS RTK 和全站儀觀測(cè)到的數(shù)據(jù)與成圖軟件數(shù)據(jù)格式不同，還需要經(jīng)過轉(zhuǎn)換才能讀入數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換大多采用微軟Active Sync 同步軟件建立手簿與計(jì)算機(jī)連接[5]，通過Data Transfer 將手簿中的測(cè)量數(shù)據(jù)文件傳輸?shù)接?jì)算機(jī)保存；再用數(shù)據(jù)處理軟件TGO 導(dǎo)入RTK 測(cè)量數(shù)據(jù)文件，轉(zhuǎn)換輸出為成圖CASS 軟件可以接受的數(shù)據(jù)格式，在讀入時(shí)可利用一些符號(hào)進(jìn)行分隔。

（2）檢查外業(yè)輸入數(shù)據(jù)。在讀入GPS 觀測(cè)數(shù)據(jù)后，為了避免外業(yè)出現(xiàn)誤操作，需檢查所讀入的觀測(cè)數(shù)據(jù)，如測(cè)站名、點(diǎn)號(hào)、測(cè)站坐標(biāo)等數(shù)據(jù)信息。

（3）基線解算控制參數(shù)。基線解算控制參數(shù)是選擇數(shù)據(jù)處理軟件和方法的關(guān)鍵，是設(shè)定基線解算的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。通過設(shè)定控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)基線精化處理，該過程是自動(dòng)進(jìn)行，不需要過多的人工干預(yù)。

（4）基線質(zhì)量檢驗(yàn)。完成基線解算后對(duì)基線質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格的基線將應(yīng)用到后續(xù)的數(shù)據(jù)處理工作中；對(duì)于質(zhì)量不合格的基線，要求重新解算或重新測(cè)量，確保無誤方可用于后續(xù)數(shù)據(jù)處理。

（5）平差與成果轉(zhuǎn)化。檢驗(yàn)基線質(zhì)量后，對(duì)項(xiàng)目測(cè)量精度進(jìn)行評(píng)定，獲得各測(cè)站平差后坐標(biāo)。根據(jù)項(xiàng)目需要，對(duì)獲取到的坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，形成最終成果圖。

4 結(jié)論

在楊僑鎮(zhèn)小坑辦事處墾造水田項(xiàng)目土地整理測(cè)量中，運(yùn)用GPS RTK 技術(shù)不僅能滿足項(xiàng)目區(qū)土地整理測(cè)量精度要求，還可大大提高作業(yè)效率，縮短測(cè)量周期，保證測(cè)量精度，為土地整理測(cè)量提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。