GPS-RTK技術在小區域農房測量中的精度研究

摘 要：為滿足城鄉發展需求，提高農房測量的精確性。本文將某農村地區作為研究對象，對GPS-RTK技術的應用原理進行分析討論，提出GPS-RTK技術的具體實現路徑，闡述GPS-RTK小區域農房測量精度誤差處理方法。最終發現GPS-RTK技術具有精度高和穩定性好的優勢，能大幅度減少人力、物力資源，保證測量任務按時完成，希望通過研究，為后續類似問題提供參考。

關鍵詞：GPS-RTK技術；小區域農房測量；精度研究

中圖分類號：P 23 " " 文獻標志碼：A

對空間規劃來說，農房測量具有重要意義，需要參考精確數據信息，因此，在技術運用方面，應保證科學、合理。GPS-RTK技術是一種自動化程度較高的現代化技術，能縮小誤差，降低測量難度。但是目前我國部分區域在對小區域農房進行測量的過程中，會因多路徑效應、衛星接收質量等因素出現精準度問題，削弱技術運用價值。由此可見，對GPS-RTK技術在小區域農房測量中的精度問題進行研究非常必要。

1 GPS-RTK小區域農房測量精度誤差處理研究

1.1 小區域農房測量精度誤差分析

衛星是一種動態載體，在GPS-RTK技術測量的過程中，信號為動態瞬時產生，若衛星數量和其他參數較好，則系統初始化時間更短，精準度更強；反之會削弱精準度，甚至難以達到求解要求。與此同時，在信號傳遞的過程中需要經過對流層等多種環境，極易受到外部環境的干擾而中斷，此過程要求技術人員借助誤差模型進行修正和技術優化，盡量優化初始化時間，提高系統質量。此外，在系統測量的過程中，信號是以無線電的形式進行傳遞，極易受到電磁波或其他物體影響，削弱數據可靠性[1]。

1.2 轉換參數影響誤差處理

在應用GPS-RTK技術的過程中，主要影響精度產生誤差的因素包括轉換參數、衛星信號、數據通信以及系統自身問題。為有效提高精度，技術人員需要做好以下內容：對轉換參數影響誤差來說，如果已知在同一區域選擇了不同級別的公共點，但是轉換參數有所差異，就需要對參數控制范圍進行檢定[2]。具體流程如圖1所示。

2 小農房測量GPS-RTK精度檢測研究

2.1 小農房區域測量GPS-RTK運用案例分析

案例一：某區域為明確城鄉一體化低級管理信息系統，進一步提高土地管理工作質量，對小農房進行了測量工作，在具體工作中，技術人員嚴格按照國土資源局確定的測繪范圍，根據住房和城鄉建設部等五部委制訂的《農村地籍和房屋調查技術方案》進行數據勘測和數據庫建設等工作。在具體工作中，充分運用GPS-RTK、全站儀技術手段和設備對信息進行收集等工作，并基于數字化測繪對地形進行測量等，從而精準掌握小農房區域的位置、界線、數量和質量等基本信息。建立以宗地為基本單元，城鎮地籍調查數據庫相匹配的城鄉一體化地籍管理信息系統。

2.1.1 確認方案

在使用GPS-RTK技術的過程中，技術人員人為可忽略控制點，按照基準控制點的設置強化界址點和地標物的坐標設定，并借助CASS和多媒體軟件進行野外測繪工作。目前，測區小農房面積約占當地居民居住總面積的2/3且部分地形復雜，涉及水域等體系。因此應該綜合分析，用GPS-RTK對地形進行分析，如果GPS信號較差，就借助全站儀配合工作。

2.1.2 測量內容

先測量房屋建筑面積，按照變現數據計算。其中應注意計算單層面積，若存在不封閉陽臺則按照1/2算。在陽臺面積測算方面，需要采用不同的樣態方式測算，例如對封閉陽臺來說，應該按照水平投影面積計算。在寧村房屋挑廊測算方面，也是根據水平投影面積，如果半封閉就需要按照面積的一半測算。走廊等區域通常按照柱的外圍水平投影面積計算，如果沒有柱，就按照面積的一半計算。門廊面積測算作為與房屋相連的重要結構，如果有獨立立柱，就按照外圍投影面積計算。

2.1.3 系統處理

在CC軟件中增設控制點，加以調整后完成自動化建模。運用自動紋理映射等功能建立小農房區實景三維模型。與傳統的地物采集形式相比，借助GPS-RTK技術可有效解決結構不完整等問題，強化三維模型精準度，在測量的過程中應確保墻體平整，保證邊線和角點的精準度和技術運用的科學性。

2.2 小農房區域測量GPS-RTK運用案例分析

2.2.1 項目要求

案例二：本文選取的研究對象為某地方城市的工業區建筑物。此區域地勢相對平坦，地面要素主要包括廠房、道路和房屋等。精度指標為1∶500的地形圖，項目成果包括測區實景三維模型一套和測區正射影像圖一套。需要準備好RTK無人機、五鏡頭和數據處理軟件等儀器設備，并配備飛行技術人員、外業測量人員和內業編輯人員。通過在無人機上搭載五鏡頭，對農村一體化確權項目進行航測。由于本次測繪項目較為特殊，甲方只要求測量房屋的占地，須根據“宗”進行計算，因此測區范圍相對較廣，單個任務測區較小，因此本文只以其中一塊作為研究對象。

2.2.2 數據采集

在完成準備工作后，需要對測區進行勘探，了解測區交通狀況，控制點分布和地形地貌，掌握測區內建筑最大高度，以便規劃航線，制定飛行方案。確定航線的設計參數，包括2D飛行模式，飛行高度為90m，飛行速度為8m，每秒航向重疊率為75%，預計飛行時間為30min。要布設像控點，共計10個控制點，應均勻分布于測區。同時，為滿足平面精度需求，還要布設大量檢查點。通常在地面起伏不大的區域選取控制點，盡可能規避房角點或存在高程起伏的焦點，避免因人員操作失誤，導致數據不符。同時，在作業過程中還要使用RTK連接cors（一款數據分析軟件）通過平滑踩點功能，測量像控點點位坐標值，要求每組像控點采集3個測回。每個測回采集10個點，計算平均值，在測回完成后重啟接收機，拍照記錄每組像控點，保證照片能全面呈現測控點的地形特征。要確認航飛狀況，在現場作業的過程中，充分按照地面站App提示進行全面檢查，保證界面左上角出現起飛準備完畢后，才可實施升空作業。并利用遙控器屏幕監控飛機工作狀態，關注電池電量，調整飛機飛行姿態，確認航高和速度等指標。對相關數據和航攝影像進行整理檢查，在確認信息無遺漏且影像清晰后，完成數據處理工作。

2.2.3 數據預處理與生產

當對數據進行預處理時，要完成空三加密，導入程序軟件，加入控制點，調整控制點位置，保證其與空三網聯合評查優化到合格數值，以此實現自動化建模作業。

要進行數據生產，對高精度實景三維模型來說，應通過隔網切塊、自動紋理映射等流程，生產高精度模型成果，常規的三維測度方式是根據三維模型地物采集，若房屋模型結構不完整，則很容易影響幾何精度，導致后續測圖成果無法滿足精度要求。因此，需要保證房屋結構完整和墻面平整，為后期的測圖軟件數據采集提供支持，保證房屋清晰且房屋焦點準確，利用布設檢查點校準模型的精度，直至精度合格后可完成后續作業。

根據研究，采用RTK+五鏡頭的作業方式，能對測區影像數據進行全方位捕捉，縮短航飛時間，產生高質量模型成果，并在一定程度上降低外業控制點，提高作業效率。

2.3 GPS-RTK技術在小農房區域運用結果精度檢測分析

2.3.1 RTK定位和地籍信息精度檢測

RTK測量（如圖2所示）在運用過程中主要涉及精度是指設備儀器在出廠時的精度，若想要全面掌握精度的具體情況，則需要通過檢測掌握具體數據。目前這種測量技術已經廣泛運用在工程測量中，尤其是對小區域農房測量來說，在技術運用的過程中可有效保證工程進度。

在對小農房進行檢定的過程中，技術人員需要先設定目標區域坐標點的三維真值，假設其為（X，Y，Z）且每個坐標對應的GPS觀測值為（Xj，Yj，Zj），此環境下，RTK系統的測量值為（Xr，Yr，Zr），此過程中靜態觀測與系統數據間的誤差就為?Xj=Xj-X，Y與Z的誤差以此類推。如果此時誤差間的差為dX、dY、dH，則相應數值分別為Xj-Xr、Yj-Yr、Zj-Zr。此時根據誤差傳播計算要求，可得出誤差傳播數據，之后可按照權倒數傳播定律計算誤差信息，在得出以上基本信息后，可以得出RTK中X坐標以及Y坐標的誤差，最終掌握RTK測量點H坐標誤差情況。

在對RTK精度可靠性進行檢定的過程中，需要與已知數據進行比對，即GPS坐標信息，通過坐標采集等形式推理不同點位的精度信息，之后按照以上數據公式可以得到RTK測量精度信息，掌握測量的實際狀況，為后續工作奠定基礎。

2.3.2 RTK平面精度檢測

坐標檢驗試驗分析是為了幫助技術人員掌握坐標參數的精準度情況。在試驗的過程中，工作人員將基準站安裝在GPS網點上，采用RTK觀測值與已知數據對比的方式完成較差研究。

結合數據信息可知，RTK測量數據信息與已知GPS靜態數據間的差距主要為毫米級別，最大數值為14cm，最小為無差別。在對差值嚴重地區進行分析的過程中，技術人員發現當地存在建筑物遮擋的情況，因此導致數據波動，為保證數據信息的價值，技術人員結合數據信息，認為在RTK測量過程中，能夠滿足2cm內的數據精度要求，符合小區域農房測量的精準度標準[3]。

2.3.3 RTK高程精度分析

在運用RTK技術的過程中，會涉及高程測量內容，為進一步掌握高程精度情況，本文將對GPS-RTK精度進行分析，根據靜態控制網各點考察檢測掌握數據信息，并按照相關文件要求，對數據進行分析，結合標準要求，誤差在±15mm屬于高差單位權中誤差標準值[4]。

結合數據分析顯示，高程數據主要為3cm內，部分條件較高的區域甚至可以達到毫米級別需求，說明RTK通常可以滿足小區域房屋測量需求，若周圍建筑物較為密集，則需要注意數據誤差。高精度檢測系統運作流程如圖3所示。

3 小區域農房測定GPS-RTK最優轉換參數確認與檢驗

在RTK測定的過程中，由于轉換點有所差異，因此在最終數據精準度方面也會受其影響產生誤差。出現此問題的原因有很多，除了人為影響外，在技術運用的過程中獲取最佳的坐標轉換參數是提高精度的主要工作內容[5]。

對小區域農房測定工作來說，在RTK測量的過程中主要是以四參數轉換為主，并借助擬合的形式掌握區域高程信息狀況。因此本文將對此進行分析。結合現有情況來看，當轉換公共點較多時，必然存在殘差數據，一旦殘差較為嚴重，就說明精準度存在問題，需要及時對已知點進行更換。除此之外，為保證測量的質量，要求平面殘差應該滿足標準，即在1cm內。因此工作人員對14個公共點進行分析和參數求解，采用殘差分析的方式掌握精準度情況。其中X0=7685.356，平移Y0數值為1786.900，尺度K=1。結合數據來看，在求解的過程中，X、Y殘差較大，甚至可以達到3.7cm，最小數值也已經達到0.62cm，對GPS-RTK技術運用來說已經超出標準，因此需要及時更換，并再次求解，最終在更換完成后達到較好的殘差要求[6]。

結合以上分析，可得出以下結論信息：在對小區域農房進行測定的過程中，求解的精準度并不會因為轉換點的數量增加而發生明顯改變；在已知求解點坐標的環境下，采用逐一測算后去除殘差較大點的形式，可找出最終的最優解；在剔除參數的過程中，需要判斷科學性，避免出現粗差影響最終數據的精準度[7]。

4 GPS-RTK運用效果分析

為進一步滿足檢驗需求，提高對GPS-RTK精準度的了解，技術人員應提高GPS-RTK使用質量：運用全站儀了解數據信息，并借助系統數據完成信息比對，進一步掌握實際數據內容。在具體工作中，技術人員應該先計算較差和中誤差，其中較差的計算過程如公式（1）所示。

?2（d2）=?X2+?Y2 " " " （1）

式中：?X、?Y為此區域運用GPS-RTK系統測量與全站儀測量間數據的較差。

中誤差測算如公式（2）所示。

（2）

式中：m1為中誤差測算數值；[dd]為d2的總和。

根據GPS-RTK信息，對精度進行檢查。在精度檢查的過程中，技術人員分別在以上兩個區域挑選30個測量點作為目標區域，對其進行測定。在具體工作中，要求技術人員對最大誤差數據和中誤差信息進行分析，需要注意的是需要按照規定要求對此過程的數據進行取值。結合已有數據，最大誤差約為0.0692m，粗差約為0.0734m。結合誤差數據對比，誤差范圍整體在粗差區域內，說明使用GPS-RTK技術能滿足小區域農房測定的精準度要求，可達到可靠性與真實性標準[8]。

5 結論

綜上所述，本文對GPS-RTK技術在小區域農房測量中的精度問題進行了細致化分析，結合目前研究，在GPS-RTK技術運用背景下，小區域農房測量的數據準確度大幅度提高，可有效減少返工等情況，有助于保證工作進度。因此在后續的工作中，要求技術人員應該不斷強化自身專業能力，做好數據測定，減少對后續工作的影響，為空間規劃奠定基礎。

參考文獻

[1]李國釗.GPS-RTK定位技術在某公路工程中的應用研究[J].山西建筑，2023，49（11）：181-184.

[2]肖彪.GPS-RTK測量技術在漠陽江出海口綜合整治工程中應用[J].黑龍江水利科技，2022，50（12）：130-134.

[3]陳建，盛松松，陳瑜.淺談GPS-RTK技術在電廠土方和曲線測量中的應用[J].安裝，2022（增刊2）：60-61.

[4]阿米娜·依米提.GPS-RTK技術在哈密市山區洪水災害調查中的應用分析[J].地下水，2022，44（5）：235-236，239.

[5]朱皓月.GPS-RTK測量應用于礦山地質測繪的探討[J].中國金屬通報，2022（2）：237-239.

[6]張建，秦秀路.GPS-RTK技術在農田水利工程測量中的應用[J].農業工程技術，2022，42（36）：49-50.

[7]鄔宇峰.礦山測繪中GPS-RTK技術的應用分析[J].礦業裝備，2022（6）：196-198.

[8]屈亞茹，盧小芳.GPS-RTK技術在土方工程量計算中的應用[J].江西建材，2022（10）：151-152，155.