GPS-RTK技術(shù)的原理及其在地籍測(cè)量中的應(yīng)用

徐艷梅

（天津市武清區(qū)測(cè)繪隊(duì)，天津 301700）

GPS-RTK技術(shù)的原理及其在地籍測(cè)量中的應(yīng)用

徐艷梅

（天津市武清區(qū)測(cè)繪隊(duì)，天津 301700）

科技的發(fā)展總會(huì)帶來技術(shù)的進(jìn)步，隨著科技的發(fā)展，越來越多的技術(shù)被應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活中，以GPS全球定位系統(tǒng)為例，其最早的應(yīng)用方向是衛(wèi)星定位，隨著時(shí)代的發(fā)展，其應(yīng)用的方向也越來越廣泛。地籍測(cè)量是GPS新的應(yīng)用方向，通過使用GPS進(jìn)行地籍測(cè)繪，極大的簡(jiǎn)化了測(cè)量流程且提高了測(cè)量的精度，對(duì)于測(cè)繪工作有著極大的推動(dòng)作用。本文將在分析GPS地籍測(cè)繪原理的基礎(chǔ)上對(duì)GPS地籍測(cè)繪中的一些技術(shù)問題進(jìn)行討論。

地籍測(cè)繪；GPS；技術(shù)問題

GPS全球定位系統(tǒng)最早是由美國開發(fā)并應(yīng)用于軍事的定位系統(tǒng)，隨著時(shí)代的進(jìn)步與發(fā)展，GPS也逐漸被應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，尤其是其在地籍測(cè)繪中的應(yīng)用更是使得地籍測(cè)繪工作有了極大的突破。GPS是一種定位精度較高且測(cè)繪較為方便的地籍測(cè)繪方法，其在地籍測(cè)繪中的應(yīng)用極大的方便了地籍測(cè)繪工作，使得地籍測(cè)繪由原來繁瑣的工作中解脫出來，且測(cè)繪精度有所提高。

1 GPS全球定位系統(tǒng)的工作原理

GPS定位系統(tǒng)現(xiàn)今主要有兩種定位模式：（1）單點(diǎn)定位技術(shù)，（2）GPSRTK技術(shù)。其中單點(diǎn)定位技術(shù)工作原理與單點(diǎn)定位方式相類似，其主要依靠的是精密的軌道和衛(wèi)星時(shí)鐘差來對(duì)位置進(jìn)行定位，同時(shí)利用雙頻載波的方式來進(jìn)行定位，此種定位方式被大量應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。GPS-RTK技術(shù)與單點(diǎn)定位方式有所不同，其主要原理是將多個(gè)GPS系統(tǒng)作為虛擬的參考基站，通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)與基站數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的計(jì)算來得出定位數(shù)據(jù)，通過此種方式，使得多個(gè)定位站的測(cè)試結(jié)果就構(gòu)成了一個(gè)能快速實(shí)現(xiàn)定位的流通站，從而可以快速的對(duì)測(cè)繪地域的位置以及地面情況進(jìn)行測(cè)繪，此種測(cè)繪方式測(cè)繪精度較高且測(cè)繪范圍較為廣泛現(xiàn)今被廣泛應(yīng)用于地籍測(cè)繪中。

2 GPS-RTK技術(shù)原理及系統(tǒng)組成

GPS-RTK技術(shù)是實(shí)時(shí)載波相位查分的簡(jiǎn)稱，其主要工作原理是通過將一臺(tái)GPS接收器作為基準(zhǔn)站，其他的GPS接收機(jī)放置于載體之上，GPS的基準(zhǔn)站與流動(dòng)站同時(shí)接受來自衛(wèi)星的信號(hào)，其中基準(zhǔn)站通過將所得到的定位數(shù)據(jù)與已知的位置信息進(jìn)行對(duì)比，從而可以得到GPS定位信息的差分改正值，并將這一差分值傳輸?shù)搅鲃?dòng)站中對(duì)流動(dòng)站的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正以其得到較為精確的測(cè)量數(shù)據(jù)。其中精密的GPS定位所采用的都是相對(duì)定位技術(shù)，所采用的是差分修正的方法，其中差分根據(jù)其數(shù)據(jù)類型可以分為偽距差分、坐標(biāo)差分以及相位差分三種，RTK所采用的是相位差分法。在實(shí)際測(cè)量時(shí)由于衛(wèi)星的軌道誤差、時(shí)鐘誤差以及電離層的折射等會(huì)對(duì)GPS測(cè)量造成一定的影響，因此在測(cè)量的過程中多采用的是雙差觀測(cè)值方程來進(jìn)行定位解算，在進(jìn)行定位前需要確定整周未知數(shù)，這一確定整周未知數(shù)的過程被稱為動(dòng)態(tài)定位的初始化。

2.1 RTK系統(tǒng)基準(zhǔn)站的組成

RTK系統(tǒng)基準(zhǔn)站是由GPS接收機(jī)以及衛(wèi)星接收天線、無線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)以及發(fā)生天線等組成，基站最主要的作用是通過對(duì)比GPS定位測(cè)量值與確定的定位信息值來得出GPS實(shí)時(shí)相位差分修正值，并將這一數(shù)值傳遞到流動(dòng)站進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)修正。其中在測(cè)量的過程中需要注意基站與流動(dòng)站之間的數(shù)據(jù)鏈接是否穩(wěn)定，在作業(yè)時(shí)需要注意將天線放置在周圍沒有遮擋物的空曠地帶，同時(shí)為了降低基準(zhǔn)站設(shè)備之間的相互干擾應(yīng)當(dāng)將GPS接收天線與發(fā)射天線之間的距離至少保持在2m以上，且兩者的通信線纜需要擺放整齊以免信號(hào)干擾。

2.2 RTK流動(dòng)站的組成

RTK流動(dòng)站主要是由GPS信號(hào)接收器與無線接收器組成，通過使用TSC1控制器來進(jìn)行數(shù)據(jù)的解算。在進(jìn)行GPS流動(dòng)站的布設(shè)時(shí)，為了確保地籍測(cè)量的精度與可靠性，需要將被測(cè)區(qū)域選擇高精度的控制點(diǎn)來進(jìn)行檢測(cè)的校對(duì)，且控制點(diǎn)應(yīng)當(dāng)均勻的分布在整個(gè)被測(cè)區(qū)域。

3 GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用于地籍測(cè)量中

3.1 基準(zhǔn)站位置的選定

基準(zhǔn)站位置的選定對(duì)于確保地籍測(cè)繪的精度有著十分重要的意義，在位置選定時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：（1）盡量選擇空曠且無強(qiáng)烈信號(hào)干擾的區(qū)域；（2）基準(zhǔn)站的發(fā)射天線放置位置需要具有一定的高度；（3）避免選擇影響無線數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)膮^(qū)域。

3.2 測(cè)繪作業(yè)

在進(jìn)行地籍測(cè)繪時(shí)如基準(zhǔn)站架設(shè)完畢后即可開始進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)一般是以兩人為一組進(jìn)行作業(yè)，其中一人在基準(zhǔn)站上，另一人背負(fù)儀器設(shè)備沿著被測(cè)區(qū)域進(jìn)行移動(dòng)并立桿和記錄數(shù)據(jù)，在作業(yè)時(shí)移動(dòng)的人員需要對(duì)界址定點(diǎn)準(zhǔn)確，以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。作業(yè)時(shí)的坐標(biāo)系選用需要符合已知點(diǎn)的坐標(biāo)系，如不知已知點(diǎn)坐標(biāo)系應(yīng)盡量選用國家基本坐標(biāo)系。在進(jìn)行投影參數(shù)的設(shè)定時(shí)，需要知道已知點(diǎn)的坐標(biāo)中央子午線，如未能知道則選用當(dāng)?shù)亟?jīng)度作為中央子午線進(jìn)行使用，其中X常數(shù)多設(shè)置為0，Y常數(shù)常選用500000，投影比例尺設(shè)置為1。

在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，當(dāng)RTK方式出現(xiàn)后需要等待20分鐘后待到GPS信號(hào)穩(wěn)定后方可進(jìn)行測(cè)量，以免數(shù)據(jù)誤差過大，同時(shí)測(cè)量時(shí)無線數(shù)據(jù)鏈的距離應(yīng)當(dāng)控制在10KM范圍內(nèi)，以保證GPS數(shù)據(jù)的解算與精度的控制。

當(dāng)基站架設(shè)完成后，即可開始單點(diǎn)定位，進(jìn)入到碎部點(diǎn)的測(cè)量，存儲(chǔ)一個(gè)坐標(biāo)并將其命名為Pr1，而后進(jìn)入到基準(zhǔn)站的坐標(biāo)輸入界面，輸入基準(zhǔn)站坐標(biāo)時(shí)按R鍵來獲取已測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)Pr1作為基準(zhǔn)站的坐標(biāo)，完成了RTK工作方式和發(fā)射方式的設(shè)定后基準(zhǔn)站即可開始工作。而后到達(dá)被測(cè)區(qū)域的另一個(gè)已知點(diǎn)上重復(fù)以上測(cè)量并將測(cè)量數(shù)據(jù)命名為Pr2，完成了數(shù)據(jù)測(cè)量后，使用“求轉(zhuǎn)換參數(shù)”功能完成參數(shù)的計(jì)算。

外業(yè)測(cè)量的數(shù)據(jù)是以RAT的格式進(jìn)行存儲(chǔ)的，需要使用“測(cè)點(diǎn)成果輸出”功能對(duì)RAT數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，而后才能將文件打開，打開后結(jié)合外業(yè)的草圖，可以較為快速的完成數(shù)字化內(nèi)業(yè)成圖的工作。

結(jié)語

GPS-RTK技術(shù)在地籍測(cè)量中有著良好的應(yīng)用，相對(duì)于以往的測(cè)量方式其具測(cè)量較為簡(jiǎn)便，且具有較高的測(cè)量精度，現(xiàn)今在地籍測(cè)繪中被廣為使用。本文在分析了GPS-RTK技術(shù)工作原理的基礎(chǔ)上對(duì)地籍測(cè)繪作業(yè)中的工作步驟以及所需要注意的問題進(jìn)行了分析探討。

[1]孫曉光.WGS-84與地方坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)的優(yōu)化選擇[J].測(cè)繪與空間地理信息，2007（02）.

[2]劉娟，郝建新，張金榜.淺談GPSR TK技術(shù)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用[J].科技信息，2007（03）.

[3]陳超.淺談GPS、RTK 測(cè)量技術(shù)在地形和地籍測(cè)量中的應(yīng)用[J].科學(xué)大眾，2007（05）.

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A

10.13612/j.cnki.cntp.2015.18.271