GPS—RTK技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍碎步測量中的應(yīng)用研究

摘 要：GPS-RTK技術(shù)具有傳統(tǒng)測量技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢，但其誤差的產(chǎn)生和局限性與傳統(tǒng)技術(shù)也存在著區(qū)別，施測中應(yīng)分析其誤差來源，并提出降低誤差的途徑。同時(shí)利用GPS-RTK與其他技術(shù)集成，以解決GPS-RTK技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍碎步測量中的局限性。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK；城鎮(zhèn)地籍；碎步測量；應(yīng)用

引言

地籍測量的對(duì)象是土地及其附著物的權(quán)力，是具有勘驗(yàn)取證法律特征的測繪工作，現(xiàn)勢性和經(jīng)常性突出，要求及時(shí)準(zhǔn)確地獲取信息。傳統(tǒng)測量技術(shù)難以滿足現(xiàn)代地籍測量的需要，GPS-RTK技術(shù)具有操作簡單、工作效率高、定位精度高、全天候作業(yè)、集成化程度高和數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)[1]等特點(diǎn)，其應(yīng)用將極大推動(dòng)全解析數(shù)字化地籍測量技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)地籍信息系統(tǒng)的建設(shè)和地籍管理水平的提高。

1 GPS-RTK定位原理與方法

GPS-RTK是根據(jù)相對(duì)定位原理，由信號(hào)接收部分、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸部分和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理部分組成的以載波相位觀測量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分測量系統(tǒng)。實(shí)測中，基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同步采集衛(wèi)星信號(hào)，基準(zhǔn)站作為參考站，將其觀測數(shù)據(jù)和測站信息通過數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)傳送給移動(dòng)站；移動(dòng)站同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并依據(jù)相對(duì)定位原理，利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理軟件解算出移動(dòng)站（待測點(diǎn)）的三維坐標(biāo)，并將其精度與預(yù)設(shè)精度指標(biāo)進(jìn)行比較，符合要求，手簿將提示測量人員記錄該點(diǎn)的三維坐標(biāo)及其精度。

2 GPS-RTK測量誤差來源分析

地籍測量誤差包含系統(tǒng)誤差和偶然誤差，其中系統(tǒng)誤差分兩部分進(jìn)行分析：針對(duì)GPS系統(tǒng)誤差，至少保證5個(gè)共同星時(shí)進(jìn)行OTF解算（“途中”解算）模糊值，同時(shí)關(guān)注PDOP值（幾何圖形強(qiáng)度因子），該值越小越好，一般情況下不宜大于6；對(duì)于RTK系統(tǒng)誤差，盡量采用GSM電話方式建立數(shù)據(jù)鏈，關(guān)注流動(dòng)站與基準(zhǔn)站距離對(duì)坐標(biāo)精度的危害，基準(zhǔn)站和移動(dòng)站使用同一類型天線，以消除GPS天線存在的物理相位中心之間的偏差，同時(shí)對(duì)RTK軟件處理數(shù)據(jù)的延時(shí)給予足夠的重視。

GPS-RTK測量偶然誤差的主要來源施測環(huán)境、技術(shù)方案和觀測者水平等。

2.1 施測環(huán)境的影響分析

天氣、地形和電磁干擾是造成GPS-RTK測量誤差的主要環(huán)境因素，天氣的劇烈變化將導(dǎo)致觀測坐標(biāo)達(dá)到1～2dm的變化；地形和電磁干擾通過影響無線信號(hào)傳播使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差，障礙物、地表覆蓋物致使無線信號(hào)中斷或發(fā)生反射，產(chǎn)生多徑誤差，電磁干擾引起信號(hào)中斷甚至衛(wèi)星失鎖，應(yīng)盡量避開障礙物和輸電線、電站、電臺(tái)、電視發(fā)射臺(tái)、雷達(dá)站等干擾源，在無法避免的情況下采取相應(yīng)措施。

2.2 觀測方案的影響分析

（1）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)

GPS采用的是WGS-84地心坐標(biāo)系統(tǒng)和WGS-84橢球面大地高，而根據(jù)地籍測量規(guī)范，城鎮(zhèn)地籍測量采用的1980國家大地坐標(biāo)系和地方獨(dú)立坐標(biāo)系等參心坐標(biāo)系統(tǒng)，高程采用1985年國家高程基準(zhǔn)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算是影響RTK測量的關(guān)鍵因素，坐標(biāo)參數(shù)的求解需至少3個(gè)已知坐標(biāo)點(diǎn)聯(lián)測，高程參數(shù)求解至少需要4個(gè)已知高程點(diǎn)聯(lián)測，為提高WGS-84坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系數(shù)字模型的擬合度，聯(lián)測的所有已知點(diǎn)應(yīng)分布均勻，且能覆蓋整個(gè)測區(qū)[2]。

（2）基準(zhǔn)站設(shè)置與距離控制

基準(zhǔn)站的選擇應(yīng)達(dá)到測量精度要求，架設(shè)位置應(yīng)在測區(qū)開闊的制高點(diǎn)，以保證觀測衛(wèi)星數(shù)量及與移動(dòng)站之間的數(shù)據(jù)鏈質(zhì)量。同時(shí)，流動(dòng)站的定位精度與其和基準(zhǔn)站之間的距離成反比，折減比率約在1-2ppm之間，因此，在城鎮(zhèn)地籍測量中，依據(jù)相關(guān)規(guī)范對(duì)定位精度的要求，基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的距離一般應(yīng)控制在10km以內(nèi)[3]。

（3）觀測時(shí)段和觀測次數(shù)

觀測時(shí)段和觀測次數(shù)的合理確定也是保障觀測質(zhì)量的重要因素：首先，為施測時(shí)接收到足夠多的衛(wèi)星信號(hào)，作業(yè)前應(yīng)進(jìn)行衛(wèi)星預(yù)報(bào)，選擇最佳時(shí)段進(jìn)行測量，以提高工作效率和定位精度。同時(shí)，盡量避開14：00左右電離層和對(duì)流層影響較大時(shí)段；其次，雖然RTK測量精度與觀測歷元的多少?zèng)]有必然聯(lián)系，但觀測次數(shù)的增多可在一定程度上降低偶然誤差。在實(shí)際測量中，多采用一次測量，以避免重復(fù)測量造成的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)的浪費(fèi)，但為考察RTK系統(tǒng)可能產(chǎn)生的各種故障，施測過程中應(yīng)在已知坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測量。

2.3 測量人員的水平

測量人員的水平包括業(yè)務(wù)能力和職業(yè)態(tài)度兩個(gè)方面。施測時(shí)，需掌握地籍測量知識(shí)和RTK實(shí)操技術(shù)的測量員進(jìn)行操作，以保障結(jié)果的精度和可靠性。同時(shí)，測量人員要具備高度的責(zé)任心，儀器架設(shè)、對(duì)中、整平等過程中要細(xì)致認(rèn)真，對(duì)天線高的量取不能有差錯(cuò)。

3 GPS-RTK技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍碎部測量中的局限性及解決方案

3.1 GPS-RTK技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍碎部測量中的局限性

在一般地區(qū)，GPS-RTK技術(shù)在地籍測量中的優(yōu)勢明顯，在土地界址權(quán)屬的測量劃分中，已經(jīng)得到各界人士的充分肯定，是一種省時(shí)省力、施測效率高的方法。但在城鎮(zhèn)地籍碎部測量中的應(yīng)用存在著一定的局限性：GPS-RTK技術(shù)的局限性主要源于GPS系統(tǒng)，GPS所接受的衛(wèi)星無線電信號(hào)頻率高、功率低，不易穿透阻擋在衛(wèi)星和GPS接收機(jī)之間的障礙物，位于GPS接收機(jī)與衛(wèi)星之間路徑上的物體都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的操作產(chǎn)生有害影響，甚至造成測量結(jié)果無法滿足精度要求。同時(shí)，城鎮(zhèn)地籍測量作業(yè)區(qū)用地種類繁多，權(quán)屬關(guān)系復(fù)雜，有些區(qū)域建筑物高度較高、密度較大，街道兩旁樹木密集，都會(huì)影響GPS接收衛(wèi)星信號(hào)。同時(shí)，地籍碎步測量可能需要在房屋內(nèi)、隧道內(nèi)等完全遮蔽衛(wèi)星信號(hào)區(qū)域和高壓線、強(qiáng)電場、強(qiáng)磁場等強(qiáng)干擾源區(qū)域施測，導(dǎo)致測量結(jié)果無法達(dá)到精度要求，甚至錯(cuò)誤結(jié)果。

3.2 對(duì)GPS-RTK局限性的解決方案

GPS-RTK技術(shù)雖然基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間不要求通視，但是要求GPS接收機(jī)的天線必須對(duì)空通視，由于城鎮(zhèn)地籍施測環(huán)境的限制，某些區(qū)域RTK無法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，常用的解決方法是將RTK技術(shù)與其他測量技術(shù)集成，取長補(bǔ)短、優(yōu)勢互補(bǔ)，其中：（1）RTK與全站儀集成是將RTK與全站儀集成在一起組成測量系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)地得到測站點(diǎn)、定向點(diǎn)的應(yīng)用坐標(biāo)，控制測量與碎步測量同時(shí)進(jìn)行。利用全站儀與RTK組合的方式進(jìn)行地籍碎步測量，可以補(bǔ)充GPS無法精確定位的點(diǎn)，達(dá)到整個(gè)測區(qū)的全覆蓋，明顯提高工作效率；（2）RTK與激光紅外線設(shè)備集成，將手持式激光測距儀裝置在RTK接收天線的下方，通過測量、計(jì)算并存儲(chǔ)RTK天線不能靠近或接收機(jī)不能接收信號(hào)的隱蔽點(diǎn)，解決城鎮(zhèn)地籍碎步測量中的應(yīng)用問題，且手持測距儀體積小、重量輕，便于攜帶和使用，是采用最為普遍的一種集成技術(shù)；（3）雙系統(tǒng)的使用，采用雙系統(tǒng)的全球定位系統(tǒng)（如GPS+GLONASS系統(tǒng)），由于天空中可見衛(wèi)星較多，則上面提到的情況，會(huì)有明顯地改觀，對(duì)城鎮(zhèn)地籍碎步測量的環(huán)境有更好的適應(yīng)性。

4 結(jié)束語

GPS-RTK技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍測量中與傳統(tǒng)測量方法相比，人力物力的節(jié)省和效率的提升等方面具有明顯的優(yōu)勢，同時(shí)將極大地推進(jìn)城鎮(zhèn)全解析的數(shù)字化地籍測量技術(shù)的發(fā)展，使城鎮(zhèn)地籍管理和地籍測量手段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化，有力地促進(jìn)城鎮(zhèn)地籍信息系統(tǒng)的建設(shè)和城鎮(zhèn)地籍管理水平的提高。隨著儀器、軟件的不斷改進(jìn)推出，價(jià)格的進(jìn)一步降低，RTK技術(shù)將有更廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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