淺析R T K技術(shù)在土地開發(fā)整理測量中的應(yīng)用

王興朋

（臨沭縣國土資源局，山東 臨沭 276700）

0 前言

在土地開發(fā)整理中,測繪技術(shù)也具有基礎(chǔ)性的作用。對于土地開發(fā)整理的項目管理,測繪技術(shù)的應(yīng)用也可以在一定程度上緩解其壓力。土地開發(fā)整理測繪工作貫穿于土地開發(fā)整理的全過程，但又不同于平常所指的地形、地籍、工程測量等專業(yè)測繪，比這些測繪工作更細(xì)致、更具體、更特色，同時更講究方法。實(shí)時動態(tài) (real time kinematic——RTK)測量系統(tǒng)，是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合，而構(gòu)成的組合系統(tǒng)。是GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個新的突破。

1 土地開發(fā)整理及RTK技術(shù)基本原理

土地開發(fā)整理是以增加有效耕地面積并提高耕地質(zhì)量為中心,通過對未利用土地、廢棄地、中低產(chǎn)田、閑置地等實(shí)行田、水、路、林、村及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的綜合整治開發(fā),改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、居住環(huán)境和生態(tài)環(huán)境。近年來,土地開發(fā)整理作為促進(jìn)土地資源合理利用、實(shí)現(xiàn)耕地總量動態(tài)平衡的重要手段,在實(shí)現(xiàn)土地資源的節(jié)約集約利用、保障經(jīng)濟(jì)建設(shè)用地、改善生態(tài)環(huán)境、增加農(nóng)民收入、促進(jìn)社會進(jìn)步等方面發(fā)揮了重要作用。測繪技術(shù)應(yīng)用貫穿于土地開發(fā)整理工程的各個時期,土地開發(fā)整理工程的前期要對整個整理區(qū)域內(nèi)的地形地貌測繪、最終形成一張地形圖,為規(guī)劃設(shè)計提供準(zhǔn)確的底圖,保證規(guī)劃決策的準(zhǔn)確性。同時為土地登記、土地統(tǒng)計提供準(zhǔn)確的權(quán)屬界線和各種地類界線的平面位置和面積。在中間施工過程中,需要提供準(zhǔn)確的水準(zhǔn)網(wǎng)與導(dǎo)線網(wǎng),提供施工依據(jù)。土地開發(fā)整理工程后期,在土地利用現(xiàn)狀調(diào)查成果的基礎(chǔ)上,對現(xiàn)場進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查和補(bǔ)測,進(jìn)行詳細(xì)的地籍調(diào)查和地籍測繪,進(jìn)行面積權(quán)屬等變更,讓土地所有者、土地使用者簽字確認(rèn)。

RTK它是通過一臺基準(zhǔn)站和至少兩臺同時工作的移動站組成的測量系統(tǒng),基準(zhǔn)站和移動站之間使用無線數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行連接。移動站以基準(zhǔn)站的已知數(shù)據(jù)獲得改正參數(shù),基準(zhǔn)站和移動站同時接收衛(wèi)星信號得到測量數(shù)據(jù),基準(zhǔn)站同時又把測量修正參數(shù)通過無線數(shù)據(jù)鏈傳送給移動站,使移動站測量數(shù)據(jù)得到改正而獲得所需要的測量成果,這樣移動站就可以實(shí)時、方便、快捷的進(jìn)行各種測量工作。RTK數(shù)據(jù)處理實(shí)際上是基準(zhǔn)站和流動站之間的單基線處理過程。根據(jù)基準(zhǔn)站與流動站的工作原理，作業(yè)人員攜帶流動站系統(tǒng)在測區(qū)可快速準(zhǔn)確地進(jìn)行定位測量、放樣和地形測量等工作。

2 RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

與常規(guī)測量儀器相比主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）作業(yè)效率高。這是RTK技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)，在一般地形，將RTK設(shè)在較高的開闊位置，一次可施測半徑約為4km的范圍，大大減少了常規(guī)測量儀器的搬站次數(shù)和對控制點(diǎn)數(shù)量的要求。在一般的電磁波環(huán)境中幾秒鐘即可測得一點(diǎn)坐標(biāo)。

（2）作業(yè)條件要求低，自動化程度高。RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間通視，只要求有電磁波信號，所以它受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，作業(yè)自動化程度高。實(shí)時動態(tài)測量(RTK)一般至少要接收5顆衛(wèi)星才能進(jìn)行，為得到厘米級的測量精度，測量前必須進(jìn)行初始化，雙頻RTK大大縮短了初始化時間，而且可以在運(yùn)動中初始化。

（3）自動化、智能化程度高。操作簡便，容易使用，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。只要在設(shè)站時進(jìn)行簡單的設(shè)置，就可以邊走邊獲得測量結(jié)果坐標(biāo)或進(jìn)行坐標(biāo)放樣。數(shù)據(jù)輸入、存儲、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強(qiáng)，能方便快捷地與計算執(zhí)、其他測量儀器通據(jù)。如輔助相應(yīng)的軟件，RTK可與全站儀聯(lián)合作業(yè)，充分發(fā)揮RTK與全站儀各自的優(yōu)勢。

（4）成果質(zhì)量有保證。RTK作業(yè)自動化、集成化程度高，測量功能強(qiáng)大。RTK可勝任各種測繪內(nèi)、外業(yè)。流動站采用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動實(shí)現(xiàn)多種測繪功能使輔助測量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。RTK測量可以大大提高工作及成果質(zhì)量。它不受人為因素的影響。整個作業(yè)過程全部由測電子技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)控制，自動記錄、自動數(shù)據(jù)處理、自動誤差計算。在中線放樣的同時完成中樁抄平工作。

3 土地開發(fā)整理測量的作業(yè)流程

3．1 內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備

在實(shí)施RTK 外業(yè)測量前,應(yīng)事先收集測區(qū)的小比例尺地形圖,必要時進(jìn)行野外踏勘,根據(jù)土地開發(fā)整理測量的特點(diǎn)完成內(nèi)業(yè)的準(zhǔn)備工作。主要包括以下幾方面的內(nèi)容：

（1） 根據(jù)工程項目,設(shè)定工程名稱；

（2） 若已知坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù),則輸人手簿；

（3） 若無坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù),應(yīng)整理測區(qū)的已知控制點(diǎn)資料,控制點(diǎn)應(yīng)盡可能均勻分布在測區(qū)周圍,使得所測點(diǎn)均在已知點(diǎn)的包圍之內(nèi),盡可能避免從一端向另一端無限制的外推。控制點(diǎn)所處的位置和周圍的條件應(yīng)符合GPS作業(yè)的要求；

（4） 實(shí)施工程放樣時,內(nèi)業(yè)輸人每個放樣點(diǎn)的設(shè)計坐標(biāo),以便野外實(shí)時、準(zhǔn)確放樣。

3．2 求定測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)

土地開發(fā)整理測量是在地方獨(dú)立坐標(biāo)系上進(jìn)行的,這就存在WGS-84坐標(biāo)和地方獨(dú)立坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題。由于RTK作業(yè)要求實(shí)時給出當(dāng)?shù)刈鴺?biāo),這使得坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作非常重要。根據(jù)總體規(guī)劃和工程需要,求定測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)可按如下步驟進(jìn)行：首先在測區(qū)以GPS靜態(tài)方式布設(shè)均勻分布的高等級GPS控制點(diǎn)，獲得各點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)和地方坐標(biāo)系下的坐標(biāo),利用同一點(diǎn)的兩種坐標(biāo)求出轉(zhuǎn)換參數(shù)。

3．3 基準(zhǔn)站的選定原則

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由基準(zhǔn)站發(fā)射電臺和流動站接收電臺組成,它們是實(shí)時動態(tài)測量的關(guān)鍵設(shè)備。穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)莿討B(tài)初始化的前提。保持高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸,可以減少整周模糊度的解算時間,大大提高主作效率,所以基準(zhǔn)站的安置是順利實(shí)施RTK作業(yè)的關(guān)鍵之一,基準(zhǔn)站安置應(yīng)滿足下列條件：

（1） 基準(zhǔn)站可設(shè)立在有精確坐標(biāo)的已知點(diǎn)上,也可設(shè)在未知點(diǎn)上；

（2） 基準(zhǔn)站安置應(yīng)選擇地勢較高、視空無遮擋、電臺有良好覆蓋域的地方,城市測量首選測區(qū)高大建筑物上；

（3） 為防止數(shù)據(jù)鏈的丟失和多路徑效應(yīng),基準(zhǔn)站周圍應(yīng)無GPS信號反射物,200m范圍內(nèi)無高壓電線、電視臺、無線電發(fā)射臺等干擾源；

（4） 考慮到南北極附近是衛(wèi)星的空洞區(qū),電臺的天線應(yīng)架設(shè)在GPS接收機(jī)的北方。

3．4 RTK 施測步驟

土地開發(fā)整理測量時,基準(zhǔn)站安置在選定的控制點(diǎn)上,打開接收機(jī)輸人點(diǎn)號、天線高、WGS-84的已知坐標(biāo)；設(shè)置完畢檢查接收的GPS衛(wèi)星數(shù)5顆。檢查電臺發(fā)射指示燈是否正常,基準(zhǔn)站設(shè)置完成。流動站選擇與基準(zhǔn)站電臺相匹配的電臺頻率,檢查電臺接收指示燈是否正常,檢查接收衛(wèi)星顆數(shù)4顆,流動站可開始測量任務(wù)。先聯(lián)測1個至2個已知控制點(diǎn),評定測量精度,滿足設(shè)計要求后開始測量任務(wù)。實(shí)時動態(tài)RTK數(shù)據(jù)處理相對簡單,外業(yè)測量采集的實(shí)測坐標(biāo)通過手簿的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),直接下載到計算機(jī)內(nèi)。經(jīng)整理、分類、判斷形成文件后直接打印出來。

4 RTK測量誤差和精度分析

RTK測量最終精度首先受控制點(diǎn)的精度影響，其次受RTK測量本身的精度影響，rtk本身測量精度受多種因素影響，RTK測量本身誤差包括同測站有關(guān)的誤差和同距離有關(guān)的誤差。與測站有關(guān)的誤差包括天線相位中心變化、多徑誤差、信號干擾和氣象因素影響等，該部分誤差可通過各種校正方法和有效措施予以削弱。同距離有關(guān)的誤差包括軌道誤差、電離層誤差和對流層誤差，該部分誤差將隨移動站至基準(zhǔn)站的距離增大而加大。故RTK測量時應(yīng)對作業(yè)半徑加以限制。與傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀視距、全站儀光電測距相比，使用RTK技術(shù)能顯著地提高地質(zhì)勘測工程精度。

5 總結(jié)

RTK實(shí)時動態(tài)測量技術(shù)是繼GPS全球定位技術(shù)之后,測量領(lǐng)域又一次技術(shù)革命。它改變了傳統(tǒng)的測量模式,能夠?qū)崟r提供厘米級定位精度,在不通視的條件下遠(yuǎn)距離傳輸三維坐標(biāo)。應(yīng)用于土地開發(fā)整理測量中,RTK能夠快速準(zhǔn)確的布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng),彌補(bǔ)由于農(nóng)村土地的不規(guī)范開發(fā)造成的低等級導(dǎo)線點(diǎn)的毀壞,減輕測繪人員時間壓力。隨著RTK技術(shù)的日趨成熟,必將更好地服務(wù)于土地開發(fā)整理測量。