GPS—RTK技术在大面积土地开发、整理项目中的应用

[摘要]随着社会经济的发展，GPS-RTK测量技术在越来越多的测绘工作中得到应用，其是建立在载波相位观测值基础上的实时动态定位系统。该技术具有快捷、高效等特性，相对于其他测绘仪器和测绘方法，更具有无可比拟的优势。本文总结了GPS-RTK测量技术在土地开发整理中的应用情况，为提高野外作业效率和土地开发整理工作水平提供参考。

[关键字]测绘技术 GPS-RTK 土地开发整理 应用

[中图分类号] P228.4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-5-183-2

0 前言

沅江市地处美丽的洞庭湖畔，随着国家环洞庭湖土地整理项目的实施，因为面积广大，牵涉到沅江市除城区及三眼塘、赤山岛外的几乎所有乡镇，故我队测量任务及劳动强度明显加大，用传统的测量模式已不能满足目前形势的要求，GPS-RTK技术便逐渐取代传统测量而得以应用。GPS-RTK定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差GPS定位技术，实施动态测量。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时通过输入的相应的坐标转换参数和投影参数，实时得到流动站的三维坐标及精度。

1 土地开发整理的内涵

土地开发整理涉及土地开发、土地整理、土地复垦3项活动，包括城市土地开发整理和农村土地开发整理2个方面。作为一项综合性的土地资源管理工作，土地开发整理是实现区域耕地占补平衡和耕地总量动态平衡，保障区域土地资源可持续利用的一种有效政策措施。目前，农用地整理是土地开发整理活动的工作重心，为增加有效耕地面积、提高耕地质量，通过对田、水、路、林、村等实行综合整治，对农村宜农未利用地、废弃地等进行开垦和有效利用。从工作体系或全过程角度进行分析考察，从立项、规划设计到项目实施及竣工管理，一个土地开发整理项目主要包括3个阶段：土地开发整理专项规划阶段、土地开发整理项目规划设计阶段、土地开发整理项目施工及管理阶段。不同的工作内容和侧重点被安排在各个阶段，每个阶段又可以划分若干环节与过程，均要应用到相应的测绘技术。

2 RTK技术在土地开发、整理中的作业模式

2.1 选择作业时段

土地开发、整理项目测区可能地貌复杂多变，为获取完整的数据，必须根据卫星可见预报和天气预报选择最佳观测时段。卫星的几何分布越好，定位精度就越高，卫星的分布情况可通过电子手簿（以中海达测绘仪器有限公司HD6000双频RTK GPS为例）查看多项预测指标，根据预测结果合理安排工作计划。

2.2 选好基准站

根据仪器中海达仪器公司提供的资料，基站的发射功率可覆盖半径超过10公里（经过现场检验已得到证实）的范围，所以根据我们沅江市地处长江中下游平原，各乡镇地形地貌相对平坦，且变化不大的特点，将GPS-RTK基站设置在地理位置比较高且相对比较开阔的地方即足以满足测量要求。同时注意与国家等级点进行联测，求出各数据点平面坐标，同时投影变形不得不考虑，变形的程度与测区地理位置和高程有关，因为测区相对比较宽广，因此必须采取相应的措施消弱长度和宽度的变形。

2.3 高程控制测量

GPS得到的高程是大地高，而实际采用的是正常高，需要将大地高转化为正常高（H=h+ζ，其中ζ为高程异常）。在我们沅江市，各乡镇地形地貌变化不大，所以精度一般会较高。虽然有些地形环境不能满足GPS观测的条件，但采用高程拟合的方法拟合的高程一般能得到精度保证。极个别情况硬是不能保证精度的情况下可以采用全站仪作业模式。

2.4 求取地方坐标转换参数

合理选择控制网中已知的WGS84和西安1980坐标（或地方独立网格坐标）以及高程的公共点，求解转换参数，为RTK动态测量做好准备。选择转换参数时要注意以下两个问题：①要选测区四周及中心的控制点，均匀分布；②为提高转化精度，最好选3个以上的点，利用最小二乘法求解转换参数。

2.5 外业操作

将基准站接收机设在基准点上，开机后进行必要的系统设置、无线电设置及天线高等输入工作。流动站接收机开机后首先进行系统设置，输入转换参数，再进行流动站的设置和初始化工作。通常公布的坐标系统和大地水准面模型不考虑投影中的当地偏差，因此要通过点校正来减少这些偏差，获得更精确的当地网格坐标，且确保作业区域在校正的点范围内。一般是三人一组，一个人操纵移动站，一个人操作电子手簿，另外一人绘制测区草图。当然也可两人一组，操作电子手簿的技术人员可以连带绘制草图。

2.6 内业数据操作

在野外采集好数据后，回来将数据从电子手簿上下载到装有绘图软件的电脑里进行绘图工作。我们现在采用的绘图软件是CASS7.0。

3 应用实例

我测量队于2012年春对黄茅洲镇土地整理项目区的现状以及于2012年夏对南大膳、泗湖山等镇的近6万亩土地整理竣工验收项目进行了测绘。现仅以黄茅洲镇现状图测绘为例，整个黄茅洲镇测区面积近2万亩，但地势较为平坦，起伏不大，较适合于RTK测量。作业时我们将基准站设置在全测区大致中心且比较开阔的位置，测区边界离基准站距离最远在6km内，满足作业要求。

3.1 劳动组织及作业进度

利用RTK技术，我们采用两人一组的模式进行作业。作业时，根据湖南省国土资源厅对该工程规划设计的技术要求进行了测量，将项目区所有的地籍、地理信息均测绘上图，根据实际作业进度，每天完成测区面积约1000亩。

3.2 精度情况

因为我市各乡镇都有我们利用国家等级点加密的导线点或三角点，所以在利用RTK进行碎步测量时，我们都有与这些点中的至少三个点进行联测或检测，并及时进行修正，以保证精度要求。我队未配备RTK时，均采用全站仪（我们一直使用的仪器是索佳SET系列）测图。多年实践表明，全站仪测量精度较高，为检验RTK测量的精度，并将结果作为参考值，我们将两种作业模式的成果进行了比较，根据统计结果分析，最大平面较差不到0.05m，因此，我们认为RTK测量成果质量可信。

4 RTK技术在土地开发整理中所体现的的优点

一是RTK作业1个移动站只需要1名测量员就可以完成作业，节省人力。并可采用多个移动站分成多个小组进行测量，大大缩短外业工作时间，减少外业测量成本。二是观测时间短，正常情况下5 s以内即可求得测点三维坐标。三是测量精度高，误差小，不存在误差累积问题。四是可直接获取三维坐标，利用南方CASS成图软件进行展点成图，形成数字化地形图，方便规划设计工作。五是RTK测量方法操作简便，工作效率比传统方法提高4～5倍，不受距离、天气、地形、通视等条件限制。

5 小结

综上所述，RTK技术不仅能达到较高的定位精度，而且大大提高了测量的工作效率，随着RTK技术的提高和广泛应用，这项技术的社会价值已得到相当的提高。通过相应的数据处理程序，可大大减轻了测量人员的内外业劳动强度，因此RTK技术在大面积土地开发整理及水利、公路、铁路勘测设计等领域有广阔的应用前景。