淺談GPS RTK在農(nóng)村宅基地地形測繪中的應(yīng)用

摘 要：本文簡單介紹了GPS RTK技術(shù)的基本原理，結(jié)合農(nóng)村宅基地地形測繪實(shí)際工程案例，介紹作業(yè)過程實(shí)施步驟，闡述GPS RTK技術(shù)在農(nóng)村宅基地地形測繪中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS RTK 實(shí)時動態(tài) 地形測繪 高程擬合面

中圖分類號：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0038-01

由于GPS技術(shù)具有精度高、速度快、成本低等顯著優(yōu)點(diǎn)，自從20世紀(jì)90年代引入我國，已經(jīng)被國土資源、城市規(guī)劃等部門廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)、工程測量、交通設(shè)計、基礎(chǔ)施工等行業(yè)，不僅基本實(shí)現(xiàn)了對傳統(tǒng)測量方式的轉(zhuǎn)換，同時也取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。我國地形測繪項目中較常用的GPS技術(shù)是：相對定位靜態(tài)GPS技術(shù)和實(shí)時動態(tài)GPS RTK技術(shù)。

1 GPS RTK測量原理

在具有已知坐標(biāo)的參考點(diǎn)位上安置基準(zhǔn)站接收機(jī)，連續(xù)接收所有可視GPS衛(wèi)星信號，并將測站坐標(biāo)、測量值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機(jī)工作狀態(tài)通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)出去；流動站接收機(jī)在跟蹤GPS衛(wèi)星信號的同時接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，通過OTF算法及相對定位模型，實(shí)時地計算所在點(diǎn)相對基準(zhǔn)站的三維坐標(biāo)和精度指標(biāo)。

2 測區(qū)概況

鹿寨縣位于廣西中部，洛清江下游，湘桂走廊的東部，南接柳州，北通桂林，屬南亞熱帶向中亞熱帶過度地帶，季風(fēng)寒流影響較為明顯。氣候溫和，熱量較豐富，雨量充沛，光照充足，年平均氣溫20.4 ℃，年平均降雨量1500 mm，充沛的雨量、熱量，為農(nóng)作物生長提供得天獨(dú)厚的自然條件。地勢自東北向西南傾斜，貌似南北缺口的淺蝶形。鹿寨縣境內(nèi)有湘桂鐵路，有縱貫?zāi)媳钡墓鹆咚俟罚袡M穿東西的柳州至平樂的二級公路。縣內(nèi)各鎮(zhèn)通等級公路，公路網(wǎng)發(fā)達(dá)，城區(qū)內(nèi)城市道路、大街小巷縱橫交錯，四通八達(dá)，交通方便。廣西區(qū)國土測繪院受有關(guān)部門委托，在縣城及城鄉(xiāng)結(jié)合部范圍內(nèi)農(nóng)村宅基地測繪1∶500比例尺地形圖，以3個國家C級GPS點(diǎn)為起算點(diǎn)，按邊連接的方式布設(shè)一個15個點(diǎn)（含起算點(diǎn)）的四等GPS平面控制網(wǎng)。

3 作業(yè)方案的選擇

地形測圖是為城鎮(zhèn)、農(nóng)村宅基地以及各種工程提供不同比例尺的地形圖，以滿足國土資源管理、城鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)管理等部門和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。常規(guī)的測圖方法是先布設(shè)高等級控制點(diǎn)，然后再逐級加密控制點(diǎn)，以這些控制點(diǎn)為依據(jù)，測定對象在參考系的位置，并按照《國家基本比例尺地形圖圖式第1部分：1∶500，1∶1000，1∶2000地形圖圖式》（GB/T 20257.1-2007）規(guī)定和符號繪制成圖。而應(yīng)用GPS RTK測量技術(shù)，甚至可以不布設(shè)各級控制點(diǎn)，僅依據(jù)一定數(shù)量的基準(zhǔn)控制點(diǎn)（遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于常規(guī)測量布沒的控制點(diǎn)），便可以高精度并快速地測定界址點(diǎn)、地形點(diǎn)、地物點(diǎn)的坐標(biāo)，利用南方Cass測圖軟件在野外測繪矢量圖，然后通過計算機(jī)和繪圖儀、打印機(jī)輸出各種比例尺的地形圖。測區(qū)附近居民地占總面積的2/3，而測區(qū)另外1/3的田野地形則相對復(fù)雜，莊稼樹木茂盛，溝塘、水系分支比較多。由于通視條件很差，加之時間緊迫，單純采用傳統(tǒng)常規(guī)測量方法，如全站儀或測距儀的全野外數(shù)字化測圖，作業(yè)中的困難程度較大，鑒于上述情況，我們研究決定采用以GPS RTK施測地形為主，局部房屋稠密、GPS信號較差地區(qū)，配合使用全站儀。

4 作業(yè)過程的實(shí)施

4.1 四等GPS網(wǎng)布測

四等GPS控制點(diǎn)按照技術(shù)設(shè)計初步確定的點(diǎn)位在實(shí)地選點(diǎn)。點(diǎn)位基礎(chǔ)堅實(shí)穩(wěn)固，易于長期保存。視野開闊，衛(wèi)星地平高度角大于15°。同時考慮了便于設(shè)站觀測，盡量避開影響衛(wèi)星信號接收的強(qiáng)電磁場、高大樹木和高層建筑物。并充分利用舊有控制點(diǎn)，保證所有控制點(diǎn)至少有一個通視方向。點(diǎn)位采用15×20×60 cm水泥預(yù)制樁或現(xiàn)場砼澆灌，水泥地面則鑿刻30×30 cm的方框，鉆15 cm深的圓孔打入鋼質(zhì)標(biāo)志，并刻上點(diǎn)名。在現(xiàn)場繪制四等GPS控制點(diǎn)點(diǎn)之記，四等GPS控制網(wǎng)外業(yè)數(shù)據(jù)采集采用四臺中海達(dá)精密測量型HD8200G V8 GPS接收機(jī)，套以靜態(tài)模式進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集，儀器標(biāo)稱精度為10 mm±2 ppm。四等GPS控制網(wǎng)平差后的精度：平面點(diǎn)位中誤差最小值為2.7 mm，最大值為6.7 mm，小于規(guī)范要求的5cm限差；最弱邊長相對中誤差為1/10萬，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1/4.5萬的規(guī)范限差。

4.2 一級GPS網(wǎng)布測

在四等GPS點(diǎn)控制下布設(shè)一個一級GPS網(wǎng)進(jìn)行加密。一級GPS網(wǎng)采用邊連接的方式布設(shè)，網(wǎng)的總點(diǎn)數(shù)為121個，其中聯(lián)測的起算點(diǎn)（高等級控制點(diǎn)）數(shù)9個。一級GPS網(wǎng)平差后精度：平面點(diǎn)位中誤差最小值為1.2 mm，平面點(diǎn)位中誤差最大值為7.5 mm，小于規(guī)范要求的5 cm限差；最弱邊長相對中誤差為1/4.5萬，小于1/2萬的規(guī)范限差。

4.3 二級光電測距導(dǎo)線網(wǎng)布測

對于衛(wèi)星信號不好的區(qū)域則采用二級光電測距導(dǎo)線進(jìn)行加密，以滿足圖根控制測量需要。本項目布設(shè)三條附合導(dǎo)線共17個二級導(dǎo)線點(diǎn)，均以四等（或一級）GPS點(diǎn)作為起算點(diǎn)。

4.4 四等水準(zhǔn)測量

以國家二等水準(zhǔn)點(diǎn)作為本測區(qū)四等水準(zhǔn)網(wǎng)的高程起算點(diǎn)。以四等結(jié)點(diǎn)網(wǎng)等形式，對四等、一級GPS點(diǎn)和二級導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行高程聯(lián)測。對于不便于聯(lián)測水準(zhǔn)的二級光電導(dǎo)線點(diǎn)（如房頂上的導(dǎo)線點(diǎn)），則采用光電測距三角高程的方法測定高差，并入相應(yīng)的水準(zhǔn)網(wǎng)一起整體平差。未能進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測的四等GPS點(diǎn)和一級GPS點(diǎn)，其高程采用GPS擬合法求得，以施測過水準(zhǔn)高程的所有GPS點(diǎn)作為本測區(qū)GPS高程擬合網(wǎng)的起算點(diǎn)。四等水準(zhǔn)網(wǎng)的精度：最大高程中誤差為±6.7 mm，最大點(diǎn)間中誤差為±4.9 mm。

4.5 圖根控制測量

為滿足地籍測量的需要，在四等GPS點(diǎn)、一級GPS點(diǎn)、二級導(dǎo)線點(diǎn)下布設(shè)圖根控制點(diǎn)。圖根控制點(diǎn)一般在水泥（或?yàn)r青）路面打入一螺釘，涂上紅油漆，并寫上點(diǎn)號。在土質(zhì)地區(qū)無法打螺釘?shù)牡胤絼t使用木樁點(diǎn)作為標(biāo)志。控制點(diǎn)密度在平坦開闊地區(qū)每平方公里不少于64個點(diǎn)，每幅圖內(nèi)至少有3個埋石點(diǎn)。地形復(fù)雜、隱蔽及城市建筑區(qū)，視測圖需要適當(dāng)加密，最終以滿足測圖需要為原則，本測區(qū)共布設(shè)27個圖根導(dǎo)線網(wǎng)。

5 結(jié)語

本次農(nóng)村宅基地地形測繪工作中，充分發(fā)揮了GPS RTK的技術(shù)特點(diǎn)，既節(jié)省了人力物力，降低了勞動強(qiáng)度，也提高了工作效率，縮短了有效工作時間，高質(zhì)量地完成了這次測繪任務(wù)。

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