浅谈城镇地籍测量中GPS RTK技术的应用

摘要：本文结合笔者多年工作经验，重点谈论了GPS RTK技术在城镇地籍测量中的应用，并通过实例论证了其运用的有效性。

关键词：地籍测量；GPS RTK技术；地籍碎部测量；运用

实时动态定位技术（GPS RTK技术），又称载波相位动态实时差分技术，它是利用基于载波相位观测值、实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法，实时地提供测站点在指定坐标系中的三维坐标数据，达到cm级的精度。RTK技术的出现，弥补了常规GPS测量技术无法实时地给出观测站点的定位结果和无法对观测数据的质量进行实时检测的缺陷，是GPS技术发展的新突破。随着其在地籍测量的深入运用，城镇地籍测量的方法和技术也得到不断的进步和更新，由于RTK技术具有布点灵活、全天候、全球性、连续性、实时性、观测及计算速度快、精度高等优点，其在国内各省市的城镇地籍测量中得到了广泛的应用。

1 GPS RTK技术的应用

1.1地籍控制测量

城镇地籍测量要为土地管理提供精确、可靠的地理参考资料，是一项基础性的具有政府行为的工作，是政府行使土地行政管理职能具有法律意义的行政技术行为有别于一般的地形测量。高精度的控制测量是城镇地籍测量的首要任务，在测区布设基本控制网、布设图根控制网等，以完成测绘地籍图件和数据采集的任务。利用RTK技术进行地籍控制测量，点与点之间不要求互相通视，不要求进行导线平差，没有常规三角网布设时要求近似等边及精度估算偏低时应加测对角线或增设起始边等繁琐要求，对控制点之间的图形、边长也没有什么要求，只要GPS仪器精度符合等级控制指标、点位选取符合要求，布设的GPS网精度即可满足地籍测量规程的要求。同时，RTK技术能实时获得定位的坐标数据及精度，测量控制器上会实时显示坐标及其点位精度，如果点位精度满足要求了，用户就可以将坐标的均值、精度及图形属性存贮到电子手簿中，完成一个控制点的测量往往只需几分钟甚至几秒钟，大大提高了工作效率。

建立地籍控制网主要目的就是进行界址点测量和地籍图测绘，在地籍图上综合注记地籍概况与面积量算内容，原图清绘复制等，布网时需要综合考虑点的精度和密度，位置基准点偏差的影响等因素。

首先，点的精度和密度要满足测量土地权属范围的界址点的要求。由于某市区城镇界址点密度较大，故在保证网点点位精度的条件下，控制点密度力求增大到便于测定界址点，必要时可适当加密或利用全站仪在测角、测边精度等方面的优势采用“GPS+全站仪”结合的方式来完成控制网的布设。

由于GPS测量卫星信号的接收易受房屋、林带等障碍物的影响，高压电线或变电器磁场和大面积水域的干扰，难以满足测量要求，不得已时可采用差位定点或采用其他测量仪器配合的方式来完成，尽量使仪器基准站或流动站位置架设在地势比较高的地方，保证上空开阔，选择较大功率的电台或使用高增益天线，确保信号接收准确。为控制观测误差，测点离基准站的距离不宜大于10km。观测前作好卫星星历预报，尽量选择卫星数较多，PDOP值较小的时段进行观测，确保卫星高度角≥15°，有效观测卫星数≥5，空间位置精度因子PDOP≤6。

其次，GPS高程测量所测得的是地面点的大地高，这跟常用的正高或正常高高程坐标系统存在高程异常。若可求得某一点的高程异常值，便能将GPS观测所得的大地高精确转化至正高或正常高系统。同时，GPS在参考椭球面上的网形与其在参考椭球面上的位置基准有关，在经度方向上位置基准的偏差能使GPS网产生整体旋转，在一定范围内、高差较小的GPS网，其位置基准在经纬度方向上的偏差(一般100m以内)对投影在椭球上网形的影响可忽略不计，对于高差较大的GPS网则要求有较精确的起算数据，此时可采用常规方法或GPS+全站仪(水准仪)结合的方式来完成高程的测量。应用RTK技术布网前，同时应采用GPS RTK的点校正功能求出测区

的坐标转换参数，避免出现投影变形过大，影响控制点精度。

由于GPS比传统三角测量具有更为复杂的函数和随机模型，这时就要不断的总结经验，对GPS地籍控制网进行优化设计，使其测量结果更能显示出GPS卫星定位技术的高精度与高效益并在地籍调查监测中发挥重大作用。

1.2 地籍碎部测量

地籍碎部测量就是测量每宗土地的权属界线、位置、形状及地类界线等，并计算面积、测绘地籍图、绘制宗地图。RTK技术测量不要求通视，架设好基准站后，仅需一名测量员在仪器已经初始化(获得固定解)的情况下，在要测的地形地貌碎部点上，将测杆对中、让气泡居中后，待信号稳定精度达到要求后即可获得该点的坐标并保存，同时输入该点的特征编码，然后通过后处理软件把所测得的数据传送到成图软件即可进行成图。因用RTK技术测定点位不要求点间通视，测量一个点只需几秒钟，而且仅需一人操作，利用GPS技术进行地籍碎部测量能够满足《城镇地籍调查规程》规定采用解析法和勘丈法的精度要求，这就改变了传统测量要求测站点与测量点通视，而且需要多人同时进行作业等状况，大大提高了测图的工作效率。但对于GPS卫星信号接收易受遮蔽影响的地带可使用全站仪、测距仪、经纬仪、钢尺等测量工具，采用极坐标法、解析交会法、图解交会法等方式来完成地籍碎部测量，以保证地籍测量工作的顺利开展。

1.3 放样测量

采用传统方法来放样出点的位置时，往往需要根据测量的结果来回移动目标，直至到达点位，而且需要通视情况良好，需要跑尺者和观测者，工作效率比较低。而采用RTK技术放样时，可先在室内用专用软件将要放样的点(或线)坐标编辑好，传输到GPS的手簿中，在野外进行操作时，按提示选择放样点后，GPS RTK会实时解算出天线所在位置的坐标，同时与待放样的坐标进行比较，得出两者之间的坐标差，再通过手簿的界面文字和图形导航到点。比如Trimble 5700，执行放样操作后，手簿屏幕会显示距离放样点的水平距离、垂直距离，同时会显示箭头和指北方向，指示出靠近放样点的方向，在仪器距放样点3m内，箭头消失，分别用圆环、十字丝来显示出放样点和GPS天线的位置，极大地提高了放样的工作效率。

1.4 国土管理的其他应用

建设用地勘测定界的工作程序分为：审查用地文件及有关图件现场踏勘图上红线设计实地放样复核测量面积量算绘制建设用地地界图填绘建设用地管理图资料整理归档，经反复实地踏勘、图上设计、权属调查后制定放样数据。此时可采用RTK技术来进行坐标的实时放样，完成界址桩(点)的测量工作，同时可直接利用GPS手簿中的面积计算功能来完成该用地的面积并检核。还可利用RTK连续测量功能来测量的线(带)状要素，尤其利用于公(铁)路占地、海洋、河道、水库、管(电)线线路等的勘测定界及特大型工程的放样更能显示其优越性能，避免了常规的解析法放样的复杂性，简化了建设用地勘测定界的工作程序，满足建设用地勘测界址点坐标对邻近图根点位中误差及界址线与邻近地物或邻近界线的距离中误差不超过10cm的精度要求。

应用RTK技术进行土地利用动态监测，遥感图像处理与识别技术中遥感图像变化信息的图斑实时定位提取、测定边界等，改变了传统的动态野外监测采用简易补测或平板仪补测法(比如：钢尺的距离交会、直角坐标法等)测绘方法速度慢、效率低的状况，极大地提高了监测的速度和精度，实现真正的实时动态监测，确保土地利用信息的可靠性和及时性，为土地信息系统(LIS)的提供及时准确的数据。

2 实例运用

某一区域控制点和界址点测量项目，整个测区涉及近十万个界址点，若采用全站仪来完成，按照投人3个作业组每组4人进行测量，按计算需1年左右才能完成任务，远无法达到6个月的工期要求。为此，我们采用了GPS为主，全站仪为辅的方式并重新分组加以实施，提前完成了任务。

其程序如下：(1)参照上述控制测量要求选择好基准站位置开始作业，同时保证流动站的作业环境符合要求。由于电台通讯的无线电频率高，具有直线传播的特性，因此流动站距参考站的距离在市区≤4km，郊区小于等于7km。(2)数据链的设置符合要求，并保持较好的稳定性，电台采用甚高频或超高频模式，使数据传播性能可靠、误码率低，电台发射天线架设在高处。其次严格按照程序进行外业施测及作业精度控制，并采用平差系统的线形GaussMarkov模型对转换参数的残差进行检验，保证转换参数的平面残差在±2cm以内。(3)最后利用全站仪抽测不同区域界址点对RTK技术测量精度进行检验。通过统计，最大平面较差不超过±6cm，其中82%在±2cm以内，93.7%在±3cm以内。经计算，RTK测量中误差为2.89cm，满足了地籍测量任务书中界址点平面精度±5cm的要求。

3 结语

GPS RTK技术是一项变革性的测量技术手段，是GPS技术的进一步延伸和发展，使3S技术结合得更臻完美，为测绘领域提供了更加简便高效的高精度勘测工具，其必定是众多国土资源管理测绘工作者青睐的技术新手段。