GPS—RTK結(jié)合全站儀在土地勘測(cè)中應(yīng)用探究

李其美

摘 要：與傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)相比，在土地勘測(cè)中使用GPS-RTK和全站儀技術(shù)相結(jié)合能夠在很大的程度上提高勘測(cè)工作的效率。目前GPS-RTK和全站儀已經(jīng)逐漸開(kāi)始取代傳統(tǒng)的平板儀、經(jīng)緯儀測(cè)量等等技術(shù)，所以本文將對(duì)GPS-RTK應(yīng)用于土地勘測(cè)中的技術(shù)路線、方法、流程和注意事項(xiàng)進(jìn)行探討，對(duì)全站儀在土地勘測(cè)中對(duì)于技術(shù)的更新所起的推動(dòng)作用進(jìn)行分析，并敘述兩者結(jié)合的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK；全站儀；土地勘測(cè)；應(yīng)用探究

中圖分類號(hào)：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）12-0020-01

土地勘測(cè)技術(shù)在顯示生活中有著很廣泛的應(yīng)用范圍，例如在土地征收、土地轉(zhuǎn)讓、土地利用和規(guī)劃中都能夠發(fā)揮重要的作用，對(duì)于土地適用范圍的界定、用地面積的計(jì)算以及國(guó)家的國(guó)土資源部門(mén)進(jìn)行行政管理能夠提供比較精確和科學(xué)的基礎(chǔ)資料，為人民提供更好的服務(wù)。傳統(tǒng)的土地勘測(cè)技術(shù)一般使用鋼尺、平板儀、經(jīng)緯儀等基礎(chǔ)的儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)，存在著很大的局限性，例如精度低、勘測(cè)范圍受限、人力花費(fèi)較大、易受外界干擾等等，為了解決這些技術(shù)難題，GPS-RTK和全站儀技術(shù)逐漸出現(xiàn)，土地勘測(cè)技術(shù)開(kāi)始朝著高科技的方向發(fā)展。全站儀能夠?qū)崿F(xiàn)在野外使用數(shù)字化的方法對(duì)于信息進(jìn)行全面的采集，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、自動(dòng)化，將傳統(tǒng)的模式進(jìn)行有效的更新。

1 GPS-RTK結(jié)合全站儀在土地勘測(cè)中的應(yīng)用

在土地的勘測(cè)中，常常受到地形條件和環(huán)境的限制，使用常規(guī)的測(cè)量方法比較花費(fèi)時(shí)間和精力，也難以得到比較精確的結(jié)果，結(jié)果也不能實(shí)時(shí)呈現(xiàn)。土地測(cè)量工作具有一定的特性，例如綜合性、專門(mén)性、精確性、法律性。綜合性指的是在土地勘測(cè)中需要涉及地籍調(diào)查、土地利用現(xiàn)狀和測(cè)繪各個(gè)方面；專門(mén)性則是說(shuō)這是一項(xiàng)為了土地的審批而延伸出的專門(mén)的技術(shù)工作；精確性要求在進(jìn)行該項(xiàng)技術(shù)手段時(shí)應(yīng)該隨時(shí)進(jìn)行自檢與互檢；法律性則要求在土地勘測(cè)訂界中要表現(xiàn)出一定的執(zhí)法性，勘測(cè)結(jié)果能夠直接用于項(xiàng)目用地的行政管理中。

在土地勘測(cè)中最先進(jìn)行的是地形勘測(cè)，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中使用全站儀采集數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)受到勘測(cè)地區(qū)的地形條件變化的影響，如果想要按質(zhì)按量地完成勘測(cè)地區(qū)的數(shù)據(jù)收集任務(wù)，需要布設(shè)大量的控制點(diǎn)，控制站也需要很多次位置變動(dòng)，花費(fèi)的時(shí)間自然會(huì)很長(zhǎng)。這時(shí)使用RTK技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)充，可以充分地將兩者的優(yōu)勢(shì)有效地結(jié)合，RTK技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地形和物體位置的快速、準(zhǔn)確的定位，可以有效地減少工作時(shí)間；若僅僅使用RTK技術(shù)，會(huì)因?yàn)镚PS在山區(qū)、峽谷等地區(qū)對(duì)于信號(hào)接收的限制而產(chǎn)生局限，GPS需要衛(wèi)星信號(hào)和數(shù)據(jù)鏈傳輸達(dá)到一定的條件才能收到信息反饋，這個(gè)時(shí)候可以考慮在地勢(shì)開(kāi)闊的地方布設(shè)RTK接收點(diǎn)，然后利用全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，可以有效地提高作業(yè)效率，節(jié)省人力物力。

2 GPS-RTK結(jié)合全站儀在土地勘測(cè)中的應(yīng)用限制

2.1 受衛(wèi)星限制時(shí)間段

一般來(lái)說(shuō)在地球上的任意一個(gè)位置都可以連續(xù)地觀測(cè)到4顆GPS衛(wèi)星，在同一時(shí)間段至少4顆，而RTK的要求更高，需要至少同時(shí)觀測(cè)到5顆。當(dāng)衛(wèi)星的運(yùn)行軌跡錯(cuò)開(kāi)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)共用衛(wèi)星較少，難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)5顆同步衛(wèi)星的情況。因此在啟動(dòng)時(shí)的初始化時(shí)間就會(huì)變得很長(zhǎng)，甚至有時(shí)候不能初始化，這就給測(cè)量帶來(lái)了困難。在使用RTK的過(guò)程中，對(duì)其可以正常使用的時(shí)間進(jìn)行比對(duì)，能夠發(fā)現(xiàn)在11月份中午12點(diǎn)左右難以正常地運(yùn)行RTK，在2至3月份上午9點(diǎn)至11點(diǎn)時(shí)間段也比較難以進(jìn)行正常的RTK運(yùn)行。因此在選擇作業(yè)時(shí)間時(shí)，必須要避開(kāi)這些會(huì)對(duì)測(cè)量造成影響的時(shí)間段，避免產(chǎn)生錯(cuò)誤的測(cè)量距離。

2.2 移動(dòng)站接收機(jī)失鎖或者出現(xiàn)偽距解時(shí)的處理方法

有的時(shí)候在開(kāi)闊的地形條件下也會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)站接收機(jī)失鎖或者出現(xiàn)偽距解的情況，一般來(lái)說(shuō)造成這種現(xiàn)象主要有以下兩種原因：

（1）無(wú)線電的頻率收到外在因素的干擾，這個(gè)時(shí)候可以考慮將電臺(tái)的頻率進(jìn)行更改來(lái)作為處理辦法；

（2）有時(shí)在房間之內(nèi)和茂密的樹(shù)林中時(shí)，接收機(jī)會(huì)出現(xiàn)失鎖的現(xiàn)象，這時(shí)雖然能夠顯示存在5顆以上的共用衛(wèi)星，但還是會(huì)出現(xiàn)偽距解。這個(gè)時(shí)候就需要避開(kāi)房屋的遮擋或者茂密樹(shù)林的遮擋，向著開(kāi)闊的地方移動(dòng)，才能夠使接收機(jī)的初始化速度大大加快，等到數(shù)據(jù)的接受鏈變得穩(wěn)定時(shí)，再將接收機(jī)緩慢地移動(dòng)到待定點(diǎn)。

2.3 數(shù)據(jù)鏈的傳輸收到干擾

根據(jù)前文的論述可以發(fā)現(xiàn)，RTK數(shù)據(jù)鏈的傳輸很容易收到障礙物的影響，例如高山和密林中，有時(shí)在收到高頻信號(hào)源的干擾時(shí)也會(huì)發(fā)生衰減嚴(yán)重的現(xiàn)象，會(huì)對(duì)作業(yè)精度和作業(yè)半徑也會(huì)產(chǎn)生影響。有時(shí)地形的起伏較大的地區(qū)或者是在居民樓密集時(shí)，可以通過(guò)縮小作業(yè)半徑的方式來(lái)提高精度。除此之外，信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程當(dāng)中收到其他高頻信號(hào)源的干擾時(shí)，則可以將電臺(tái)的頻率更改，當(dāng)RTK運(yùn)行的半徑達(dá)到一定的距離之后，測(cè)量結(jié)果的誤差會(huì)超出范圍，因此在運(yùn)行RTK時(shí)實(shí)際能夠覆蓋的半徑距離比標(biāo)注的半徑會(huì)小很多；RTK在測(cè)量時(shí)一般都使用星形網(wǎng)，缺乏后期檢查的條件，因此相較于GPS更容易出現(xiàn)誤差超過(guò)限度的情況，必要時(shí)需要對(duì)測(cè)量的質(zhì)量進(jìn)行控制。

3 如何進(jìn)行質(zhì)量控制

3.1 動(dòng)態(tài)和靜態(tài)結(jié)合

在布置控制網(wǎng)點(diǎn)時(shí)可以先使用GPS進(jìn)行靜態(tài)的測(cè)量，多測(cè)出一些控制點(diǎn)，然后再使用RTK將這些已經(jīng)測(cè)出的控制前的坐標(biāo)進(jìn)行核檢，如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了問(wèn)題，需要立刻采取措施解決。

3.2 改變基站

在前期的布置工作完成之后，需要將基站的位置進(jìn)行更改，并且需要進(jìn)行一定的系統(tǒng)設(shè)置工作，進(jìn)行重測(cè)的部分一般有10至20個(gè)，需要將第一次和第二次測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)來(lái)判斷質(zhì)量的優(yōu)劣。

3.3 臺(tái)變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)法

將基準(zhǔn)站的電臺(tái)頻率逐一改變，將流動(dòng)站的頻率也進(jìn)行相應(yīng)的更改，使得從基準(zhǔn)站接收的頻率能夠有兩個(gè)以上的驗(yàn)算結(jié)果，這些結(jié)果也可以作為評(píng)價(jià)質(zhì)量好壞的標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 全站儀法

全站儀能夠在一些固定的位置將地形特征和地圖上特定的物品進(jìn)行定位和測(cè)量，之后再與RTK采集到的信息進(jìn)行比較，作為檢測(cè)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。在上述的這些方法中，最有效的就是將動(dòng)態(tài)和靜態(tài)相結(jié)合，布設(shè)的控制點(diǎn)的數(shù)量是有一定的限度的，所以在沒(méi)有布設(shè)控制點(diǎn)的地方可以使用重測(cè)比較法來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)，這時(shí)就需要臺(tái)變頻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)法。

4 GPS-RTK中坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換

一般來(lái)說(shuō)，GPS-RTK技術(shù)存在于WGS-84坐標(biāo)系中，而很多時(shí)候在勘測(cè)中還需要使用54坐標(biāo)系和獨(dú)立坐標(biāo)系。RTK應(yīng)用于實(shí)時(shí)測(cè)量中，需要進(jìn)行坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。在坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換中，可以采用高程擬合和平面轉(zhuǎn)換的方法。高程擬合指的是在高程測(cè)量中使用的擬合的方法，模型中存在曲線、平面和曲面擬合等方式。

5 結(jié)語(yǔ)

GPS定位技術(shù)在各種領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)全天候、自動(dòng)化、數(shù)字化等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)測(cè)量和定位的精確性。特別是在地理空間信息的采集、大地、工程、工業(yè)和軍事測(cè)量中能發(fā)揮重要的作用。全站儀能夠?qū)⒆詣?dòng)測(cè)量距離、測(cè)量角度、計(jì)算數(shù)據(jù)等等功能有機(jī)地結(jié)合在一起，屬于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和傳輸?shù)淖詣?dòng)化、數(shù)字化、智能化的三維坐標(biāo)測(cè)量和定位系統(tǒng)，當(dāng)前在地理測(cè)量、工程測(cè)量和工業(yè)測(cè)量等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用十分廣泛。所以，若將GPS-RTK結(jié)合全站儀應(yīng)用，能夠?qū)⒕_度大幅度地提高，對(duì)于實(shí)現(xiàn)高水平的工作效率來(lái)說(shuō)有很大的幫助。目前我國(guó)正在完善連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)，這對(duì)于RTK技術(shù)的提高來(lái)說(shuō)有重要意義，也使得這項(xiàng)技術(shù)更多地應(yīng)用到了勘測(cè)的工作中。GPS-RTK和全站儀的結(jié)合，能夠減緩對(duì)于人力和物力的需求，降低人們的勞動(dòng)復(fù)雜程度和強(qiáng)度，因此具有較為廣闊的應(yīng)用前景。

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