GPS RTK在地籍测量中的应用分析

摘要：土地管理工作的基础是地籍测量，随着GPS RTK技术在全国各地的城镇地籍测量中的广泛应用，使得地籍测量的精度、作业效率和实时性达到最佳融合，其快速、灵活、高效测绘方式为地籍测绘工作带来了崭新的突破。本文对GPS RTK实时动态测量技术中遇到的几点问题，谈一些粗浅认识与大家进行学习讨论。

关键词：GPS RTK ；地籍测量

中图分类号：P271 文献标识码： A 文章编号：

地籍测量是通过在地籍测量中运用各种技术手段，来对土地做出科学的界定，包括土地的范围、结构大小，是人一目了然，由此来开展土地的规划，对城市发展、社会的发展、人类的发展有着重要的作用。所以只有充分应用现代先进的电子测绘技术和设备区获取实时地籍测绘资料，才能做到真正的特学决策和高效管理。

一、RTK 定位技术简介实时动态( RTK) 定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS 技术, 它是GPS 测量技术发展的一个新突破, 在测绘、交通、能源、城市建设等领域有着广阔的应用前景。众所周知, 无论静态定位, 还是准动态定位等定位模式, 由于数据处理滞后, 所以无法实时解算出定位结果, 也无法对观测数据进行检核, 这就难以保证观测数据的质量, 在实际工作中经常由于粗差造成的不合格观测成果需要返工来重测。目前, 解决这一问题的主要方法就是延长观测时间、选择作业窗口来保证测量数据的可靠性, 这样一来就降低了GPS 测量的工作效率。实时动态定位( RTK) 系统由基准站、流动站和数据链组成, 建立无线数据通讯是实时动态测量的保证, 其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点, 安置一台接收机作为参考站, 对卫星进行连续观测, 流动站上的接收机在接收卫星信号的同时,通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据, 流动站上的计算机( 手簿) 根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的3 维坐标和测量精度。这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况, 根据待测点的精度指标, 确定观测时间, 从而减少冗余观测, 提高工作效率。

二、RTK 技术的测量速度RTK 技术的测量速度主要由初始化所需时间决定, 初始化所需时间又由接收机的性能、能接收卫星的数量和质量、RTK 数据链传输质量等因素决定, 快速解算技术越先进, 在一定的高度角下接收到的卫星数量越多、质量越好, RTK 数据链传输质量越高, 初始化所需时间就越短。在良好的环境条件下,RTK 初始化所需时间一般为几秒; 不良环境条件下( 尚满足RTK 基本工作条件) , 技术先进的接收机也需要几分钟到十几分钟, 而技术性能较差的接收机则很难完成初始化工作。如拓普康公司生产的HIPER 双频RTK 在良好的环境条件下, 初始化所需时间为2 ～5 s , 在不良环境条件下, 仍能较顺利地进行RTK 测量, 主要是这种机型拥有先进的共同跟踪专利技术和多路径抑制专利技术, 即使测区内有一部分地方环境恶劣, 其观测值点位中误差仍在±2 .5 cm以下。

三、ＧＰＳ－ＲＴＫ的测量方法

1、ＲＴＫ的测量方法

（１）。键人参数”法。将静态观测求得的ＷＧＳ－８４坐标和地方坐标键入手簿中，进行转换，或置入静态观测平差时求取的转换参数。该方法须在已知点上架设一台ＧＰＳ接收机作为基准站，观测另外～至两个已知点，进行校核以防止参数或者坐标输错。再将基准站的坐标、高程、坐标转换参数等必要的数据输入ＧＰＳ控制手簿，另设置一台或几台ＧＰＳ接收机为流动站，同时接收卫星信号，并随时将实测精度和预设精度指标进行比较，一旦实测精度达到预设精度指标的要求，手簿将提示测量人员是否接受该成果，接受后，测得的坐标、高程及精度将同时存储到手簿中。

（２）“无投影／无转换”法。直接用接收机在基准站和流动站接收ＷＧＳ一８４坐标，其后，利用观测已知点的ＷＧＳ一８４坐标和相应的地方坐标，根据一定的数学模型进行转换。这种方法基准站不一定要安置在已知点上，但根据不同的转换方法，需要观测一定数量的已知点（通常是３个以上），然后采用工地校正功能，算出基准站的真实坐标，并与三参数作比较，差值不大时，可以继续观测其余的控制点，从而得到正确坐标。

四、RTK 技术的优点1. 作业效率高在一般的地形地势下, 高质量的RTK 设站一次即可测完5 km半径的测区, 大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数, 仅需一人操作, 每个放样点只需要停留1 ～2 s , 就可以完成作业。若用其进行地形测量, 每小组每天可以完成0 .8 ～1 .5 km2 的地形图测绘, 其精度和效率是常规测量所无法比拟的。2. 定位精度高, 没有误差积累只要满足RTK 的基本工作条件, 在一定的作业半径范围内( 一般为5 km) ,RTK 的平面精度和高程精度都能达到厘米级, 且不存在误差积累。3. 全天候作业RTK 技术不要求两点间满足光学通视, 只需要满足“电磁波通视和对空通视的要求”, 因此和传统测量相比,RTK 技术作业受限因素少, 几乎可以全天候作业。4. RTK 作业自动化、集成化程度高RTK 可胜任各种测绘外业。流动站配备高效手持操作手簿, 内置专业软件可自动实现多种测绘功能, 减少人为误差, 保证了作业精度。

五、GPS RTK技术用于地籍控制测量

在盐城经济开发区的RTK地籍控制测量中，该测区经纬：东经120°13'，北纬33°38'，东临黄海，位于中国江苏沿海东部里下河地区。地势平坦，水网纵横。由于工期紧迫所以采用RTK（1+1）进行测量。考虑到作业半径小于5km，而已知点较少，采用了2个点求3个参数进行坐标转换，再到3km外2个已知点上检核，误差小于0.02m，可以满足要求，流动站由一个测量员操作，两天时间就完成50个5’’点和图根点的测量，为了检核精度与静态GPS测量进行了比对，静态测量点位误差小于0.011m，高程差为0.010m。点位精度比较结果如表1所示，可以看出RTK的精度完全满足测量的要求。在具体工程中，可以根据测区的实际情况，灵活地布点，得到高精度的图根地籍控制网，这样就能够保证界址点坐标的精度。界址点精度有了保证，地籍图的精度也就有了保证。

六RTK技术用于地籍碎步测量

与采取全站仪相比,采用RTK技术在地籍碎步测量中也具有非常突出的优势:采点速度快,因为解算速度已达到20Hz,一般用1Hz,即每秒钟就可以记录一组观测数据,所以初始化完成后单点采集的时间几乎可以忽略不计。

作用范围广,减少做控制和换站的工作量。一般在沿基准站方向阻挡较少的地区,RTK作用半径可达十几公里。

多台接收机可以同步工作,而且相互不影响,也无误差的积累。实践证明,在相同的时间内,一台流动站大约是一台全站仪工作效率的2倍。

实现单人操作,节省劳动力。在保证基准站安全的前提下,每台流动站只需要一人。

在GPS RTK定位方式在碎步测量上也有其不足之处。它虽然不要求流动站与基准站通视,但是要求GPS接收机的卫星信号接收天线对天通视,在测量建筑物、构筑物、林带时往往无法靠近被测地物而无法测量,这就需要全站仪等光学仪器的配合使用。

利用RTK技术应当注意的几个问题:

1)基准站与移动站必须在所有测量时间内维持4颗以上公共卫星连续锁定。

2）合理选择作业时间，通过下载星历文件了解测区的卫星分布情况,编制可行的作业计划, 尽量避开卫星信号盲区和中午电离层干扰大的时段, 提高作业效率。

3)在应用实时动态GPS进行测量的时候,可能会出现信号受阻挡、卫星信号中断、卫星失锁等现象。这时GPS能够自动重新进行初始化,在初始化的过程中,精度将会降低到常规差分GPS的精度。为了保证测绘成果的质量,有时初始化成功以后,还需要重测附近的点来检核初始化结果是否正确。

4)在利用实时动态GPS进行控制测量所作的控制点时,两点间最好通视,以方便全站仪等其他仪器的联测。

五总结

ＧＰＳ—ＲＴＫ技术因高效灵活、误差不积累、厘米级的精度及操作方便而越来越受到测绘人员的青睐。虽然ＲＴＫ高程精度略低于平面精度，但完全满足地籍测量对高程的精度要求，在新技术地籍测量中RTK是目前理想的方法之一，在未来的地籍测量中RTK新技术将得到更广阔的应用。

参考文献

周忠谟，易杰军．ＧＰＳ卫星测量原理与应用［Ｍ１．北京：测绘出社．１９９２

李沛鸿，柳光春.GPS—RTK误差分析与小件方法探讨[J].全球定位系统，2008（2）

闫志刚，张兆龙.GPS、RTK作业模式在原理及实用技术[J].四川测绘，2001，2.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。