GPS-RTK技術(shù)在數(shù)字化地形測(cè)量上的應(yīng)用探討

朱春林

摘? ? 要：作為土地勘測(cè)工程的重要組成，地形測(cè)量很容易受到測(cè)量技術(shù)、地區(qū)環(huán)境等因素的影響，地形測(cè)量質(zhì)量、效率往往因此難以得到保障，基于此，本文簡(jiǎn)單介紹了GPS-RTK技術(shù)在數(shù)字化地形測(cè)量中的基本應(yīng)用，并詳細(xì)論述了GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用的誤差控制，希望論述內(nèi)容能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來(lái)一定程度的啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK技術(shù);數(shù)字化地形測(cè)量;圖根控制測(cè)量

1? 前言

GPS-RTK技術(shù)屬于全球定位系統(tǒng)與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)的組合，其本質(zhì)上屬于基于載波相位觀測(cè)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，在數(shù)字化地形測(cè)量領(lǐng)域，GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用具備觀測(cè)站和觀測(cè)站之間無(wú)需通視、測(cè)量耗時(shí)短、定位精度高、可提供三維坐標(biāo)、可全天候作業(yè)等優(yōu)勢(shì)，而為了盡可能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，正是本文圍繞GPS-RTK技術(shù)在數(shù)字化地形測(cè)量上應(yīng)用開(kāi)展具體研究的原因所在。

2? GPS-RTK技術(shù)的基本應(yīng)用

2.1? 工程概況

為提升研究的實(shí)踐價(jià)值，本文選擇了某地土地測(cè)量工程作為研究對(duì)象，測(cè)量區(qū)域存在彎曲的通道走廊并主要供居民娛樂(lè)，測(cè)量圖紙比例為1：1000，GPS-RTK技術(shù)在其中的應(yīng)用流程可概括為：“GPS控制點(diǎn)的選點(diǎn)和埋設(shè)→GPS控制網(wǎng)的成果計(jì)算與資料整理→控制點(diǎn)的高程檢測(cè)→測(cè)區(qū)碎步測(cè)量RTK配合全站儀野外數(shù)據(jù)采集→內(nèi)業(yè)整理與編輯成圖→成果資料、圖紙打印”。

2.2? GPS控制點(diǎn)的選點(diǎn)

作為數(shù)字化地形測(cè)繪的基礎(chǔ)，GPS控制點(diǎn)的選點(diǎn)和埋設(shè)直接影響GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，因此GPS控制點(diǎn)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況靈活應(yīng)用了多種埋設(shè)方式，如圖根點(diǎn)標(biāo)志采用木樁標(biāo)記，且選點(diǎn)過(guò)程重點(diǎn)關(guān)注了多路徑效應(yīng)對(duì)GPS定位造成的影響，同時(shí)遠(yuǎn)離了大功率無(wú)線電發(fā)射源與大面積信號(hào)反射物[1]。

2.3? 圖根控制測(cè)量

為提升數(shù)字化地形測(cè)量的質(zhì)量和效率，在確定控制點(diǎn)后，即可直接越級(jí)到圖根控制測(cè)量環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)屬于數(shù)字化地形測(cè)量的重點(diǎn)。為盡可能降低圖根控制測(cè)量誤差，天線的高度精確了毫秒級(jí)，并采用了架設(shè)三腳架、利用流動(dòng)站進(jìn)行數(shù)據(jù)觀測(cè)等措施。為進(jìn)一步提高圖根控制測(cè)量質(zhì)量，測(cè)量過(guò)程保證了每個(gè)圖根點(diǎn)通視方向不低于2個(gè)，且通視方向夾角控制在60～120°區(qū)間，同時(shí)使用全站儀進(jìn)行碎步數(shù)據(jù)采集，圖根點(diǎn)之間的夾角與間距、圖根點(diǎn)的點(diǎn)位精度、圖根點(diǎn)之間的相對(duì)精度由此得到了保證。此外，在圖根點(diǎn)的布設(shè)中，測(cè)量工程還保證了圖根點(diǎn)的視野好、交通好，并利用了已知點(diǎn)開(kāi)展復(fù)核和檢查，圖根控制測(cè)量質(zhì)量由此實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步提升。最終，測(cè)量工程共選擇了高程誤差為±0.020的散點(diǎn)40個(gè)，測(cè)量結(jié)果表明75%散點(diǎn)誤差范圍低于±0.020，圖根控制測(cè)量的精度可見(jiàn)一斑。

2.4? 碎步測(cè)量

碎步測(cè)量同樣屬于數(shù)字化地形測(cè)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此GPS-RTK技術(shù)在其中的應(yīng)用必須得到重點(diǎn)關(guān)注，且采集碎部數(shù)據(jù)的過(guò)程不會(huì)受到天氣的影響，也無(wú)需考慮控制點(diǎn)之間的通視度，測(cè)圖精度自然能夠由此得到保障。本文研究的土地測(cè)量工程屬于典型的開(kāi)闊區(qū)域，因此GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用需根據(jù)測(cè)量地物對(duì)其定位點(diǎn)進(jìn)行確定，并基于定位點(diǎn)安裝流動(dòng)站，為整理內(nèi)業(yè)時(shí)結(jié)合屬性編碼，必須在儀器狀態(tài)穩(wěn)定情況下將地物屬性編碼輸入之后并保存，地形測(cè)量圖中地物的針對(duì)性表示可由此實(shí)現(xiàn)。值得注意的是，本文研究測(cè)量工程中GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用還重點(diǎn)關(guān)注了基于實(shí)際情況的區(qū)域劃分，由此劃分建筑密集區(qū)域、廣闊區(qū)域，碎步測(cè)量中GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用的針對(duì)性大大提升[2]。

2.5? 接收性能檢測(cè)

值得注意的是，為驗(yàn)證GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用能否較好服務(wù)于土地測(cè)量工程，工程基于GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用開(kāi)展了接收性能檢測(cè)，檢測(cè)首先選擇了若干個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)，并對(duì)比了GPS-RTK技術(shù)測(cè)量結(jié)果與已知的精確坐標(biāo)，最終檢測(cè)得出了差分最小值為-40mm，最大值為+30mm。同時(shí)，還圍繞同一個(gè)點(diǎn)的不同時(shí)間點(diǎn)坐標(biāo)差分值開(kāi)展了比較，由此得出了-25mm～+30mm的變化范圍，由此GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用具備的較優(yōu)接收性能得到了驗(yàn)證。

3? GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用的誤差控制

3.1? 信號(hào)干擾誤差控制

在應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)的數(shù)字化地形圖測(cè)量中，技術(shù)應(yīng)用受到的信號(hào)干擾往往無(wú)法移除干擾源，為保證GPS-RTK技術(shù)的高質(zhì)量應(yīng)用，便需要設(shè)法避開(kāi)或減少信號(hào)干擾。為有效控制信號(hào)干擾誤差，GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用必須保證選點(diǎn)的科學(xué)化，并做好電磁波輻射與干擾的監(jiān)測(cè)，靈活應(yīng)用各類儀表進(jìn)行選點(diǎn)便能夠在一定程度上控制信號(hào)干擾誤差。值得注意的是，雖然GPS-RTK技術(shù)具備全天候作業(yè)等優(yōu)勢(shì)，但具體應(yīng)用過(guò)程應(yīng)避免天氣急劇變化或惡劣天氣條件。

3.2? 多徑誤差控制

多徑誤差一般源于周邊天線所處環(huán)境影響，這種誤差帶來(lái)的影響一般處于5cm～19cm區(qū)間，而結(jié)合多徑誤差特點(diǎn)，GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用可采用在開(kāi)闊地帶選點(diǎn)、應(yīng)用扼流圈天線、安裝吸收電波的材料和設(shè)備、保證點(diǎn)位附近沒(méi)有反射點(diǎn)等措施控制多徑誤差，電波干擾的處理也需要同時(shí)得到關(guān)注。

3.3? 同測(cè)站誤差控制

同測(cè)站誤差多源于測(cè)量工程對(duì)天線相位變化的忽視，點(diǎn)位坐標(biāo)誤差往往因此出現(xiàn)，該誤差一般在3～5cm區(qū)間。為較好控制同測(cè)站誤差，可結(jié)合天線與基站精準(zhǔn)相位圖改進(jìn)數(shù)據(jù)，同時(shí)做好實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的天線相位檢查，GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用精確度可由此得到較好保障[3]。

3.4? 軌道誤差控制

軌道誤差同樣會(huì)影響數(shù)字化地形測(cè)量中的GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量，該誤差在20km～30km基線造成的影響較為明顯，而由于電離層誤差本身具備較強(qiáng)互補(bǔ)性、瞬變性、擴(kuò)散性，因此軌道誤差控制可采用雙頻接收機(jī)消除電離層的方式應(yīng)對(duì)，同時(shí)考慮觀測(cè)站自身誤差，也能夠?yàn)镚PS-RTK技術(shù)的更高質(zhì)量應(yīng)用提供支持。

4? GPS-RTK技術(shù)與全站儀的聯(lián)合應(yīng)用探索

為更好滿足數(shù)字化地形測(cè)量需要，GPS-RTK技術(shù)與全站儀的聯(lián)合應(yīng)用同樣需要得到重視，二者聯(lián)合應(yīng)用的流程可概括為：“資料收集→實(shí)地勘察→技術(shù)設(shè)計(jì)→控制測(cè)量→GPS-RTK碎步測(cè)量→全站儀碎步測(cè)量→內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理→繪制成圖→檢查驗(yàn)收→提交資料”。其中，全站儀碎步測(cè)量可基于實(shí)際靈活應(yīng)用草圖法、編碼法、內(nèi)外業(yè)一體化成圖法，GPS-RTK碎步測(cè)量則需要利用自身的快速定位技術(shù)確定圖根點(diǎn)坐標(biāo)，以此為全站儀碎步測(cè)量提供支持。值得注意的是，內(nèi)外業(yè)一體化成圖法在應(yīng)用中需關(guān)注測(cè)點(diǎn)的屬性、邏輯關(guān)系和連接關(guān)系，編碼法需采用通用的編碼格式，草圖法需要按照測(cè)站繪制草圖，由此方可保證全站儀碎步測(cè)量質(zhì)量，最終將全站儀采集的數(shù)據(jù)、GPS-RTK技術(shù)采集的數(shù)據(jù)整合到一起，即可最終為高質(zhì)量的數(shù)字化地形圖繪制提供有力支持。

5? 結(jié)論

綜上所述，GPS-RTK技術(shù)可較好服務(wù)于數(shù)字化地形測(cè)量，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的GPS控制點(diǎn)的選點(diǎn)、圖根控制測(cè)量、碎步測(cè)量、接收性能檢測(cè)、信號(hào)干擾誤差控制、多徑誤差控制等內(nèi)容，則提供了可行性較高的GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用路徑，而為了實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的更高質(zhì)量應(yīng)用，VRS技術(shù)的引入、數(shù)據(jù)信息過(guò)程中偏心的加入與處理、山地區(qū)域的特殊性應(yīng)對(duì)同樣需要得到重視。

參考文獻(xiàn)：

[1] 唐文學(xué)，范傳輝，曹久立.GPS-RTK測(cè)量技術(shù)在水利工程測(cè)繪中的應(yīng)用[J].西部資源，2018（2）：138～139.

[2] 李峰.GPS-RTK技術(shù)在土地整理測(cè)繪工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].河南科技，2018（15）：125～126.

[3] 劉韋華，謝梅秀，漆珊.GPS-RTK技術(shù)在數(shù)字化地形測(cè)量上的應(yīng)用探討[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2017（9）：14～15.