RTK技術(shù)在海島地形測量中的應(yīng)用

袁 蕾， 孫永光， 付元賓， 程 林

(國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連 116023)

?

RTK技術(shù)在海島地形測量中的應(yīng)用

袁 蕾， 孫永光， 付元賓， 程 林

(國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連 116023)

文章結(jié)合RTK技術(shù)在盤錦市鴛鴦島地形測量當(dāng)中的應(yīng)用，分析了RTK技術(shù)與傳統(tǒng)測量技術(shù)的優(yōu)缺點。

RTK技術(shù)；傳統(tǒng)測量；地形測量

0 引 言

隨著全球定位系統(tǒng)技術(shù)(GPS)的快速發(fā)展，GPS技術(shù)在我國各行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，近年來隨著科學(xué)技術(shù)的快速進步，GPS接收機的定位精度在不斷提高，而且GPS技術(shù)定位方法也在不斷的發(fā)生變化，進而為測量方式帶來巨大的變化。從傳統(tǒng)的全站儀控制碎步測量到GPS靜態(tài)測量、快速靜態(tài)，再發(fā)展到動態(tài)差分DGPS和載波相位差分實時動態(tài)測量RTK。

1 GPS RTK的組成

GPS RTK(Real-Time-Kinematic)是由一個基準(zhǔn)站、若干個流動站組成。RTK技術(shù)是實時處理2個測站載波相位觀測量的差分方法。基準(zhǔn)站可以任意的設(shè)站，增加了測量工作的靈活性，基準(zhǔn)站接收衛(wèi)星信號，通過電臺把觀測值和測站的3維坐標(biāo)信息發(fā)送出去，流動站接收來自基準(zhǔn)站的信息同時從衛(wèi)星上采集數(shù)據(jù)，然后在流動站系統(tǒng)內(nèi)進行差分數(shù)據(jù)處理，可給出厘米級精度的3維坐標(biāo)，實現(xiàn)較精確的實時定位，整個過程用時不到2S。

2 RTK在海島地形測量中的優(yōu)勢

一般情況下，由于海島離大陸較遠，部分海島上無控制點，若用傳統(tǒng)的測量方式，從大陸引控制點到海島上，實現(xiàn)起來會很困難，給工程增加很大的難度；而且在進行碎步測量的過程中，儀器之間需要通視，并且儀器需要頻繁的移站、重新架設(shè)，影響測量進度。而RTK技術(shù)的應(yīng)用很好的解決了上述遇到的各種弊端，測量速度快、精度高，不需要考慮通視問題、天氣問題，大大降低了作業(yè)強度，節(jié)省外業(yè)測量工作的經(jīng)費。

3 RTK在海島地形測量中的應(yīng)用

3.1 控制測量

由于我國的坐標(biāo)系選擇大多是西安80坐標(biāo)系、北京54坐標(biāo)系或者地方獨立坐標(biāo)系等坐標(biāo)系，而RTK直接獲取的數(shù)據(jù)是WGS84坐標(biāo)，這就要求把WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成為地方坐標(biāo)。因此，正確的求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)是RTK應(yīng)用的一個重要環(huán)節(jié)。

對于地形測量來說，精度要求較高，需求解7參數(shù)進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，求解7參數(shù)需要至少3個以上的控制點同時具有WGS-84坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)或西安 80坐標(biāo)。在測區(qū)中選擇無各種強電磁干擾源、遠離高壓線、視野開闊的相對較高等觀測條件良好的控制點架設(shè)基準(zhǔn)站，打開接收機，選擇所需坐標(biāo)系，輸入控制點的WGS84坐標(biāo)和相應(yīng)的西安80坐標(biāo)或其他地方坐標(biāo)，選擇“工地校正”，獲取7參數(shù)，進行WGS84坐標(biāo)到西安80坐標(biāo)或其他坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。

3.2 細部測量

在基準(zhǔn)站架設(shè)完畢以后，做完工地校正，就可以用RTK進行細部測量了。在實際的測量當(dāng)中，基準(zhǔn)站和移動站之間不需要通視，移動站在地形地貌特征點上停1～2s，就可以通過移動站手簿觀測到所測點的3維坐標(biāo)和精度，在精度滿足所測要求時，再保存所測點的坐標(biāo)。一般測量一個地形地貌特征點需要2～3s，但是在山區(qū)、移動站上空有遮擋的情況下，衛(wèi)星的數(shù)量就會較少或衛(wèi)星位置不好，測量的時間就很稍長些。

在過去傳統(tǒng)測量當(dāng)中，地形圖測量一般需要先建立圖根控制點，然后在圖根控制點上架設(shè)經(jīng)緯儀或者全站儀進行測圖，在進行野外測量前首先要考慮天氣問題，控制點之間和細部點都需要通視，而且細部點與控制點之間的距離也受到限制，每組一般需要3～4人來完成作業(yè)。而RTK測量時需要1～2人就可以完成作業(yè)，測量1個細部點僅需2～3s，1天能夠采集600～700個細部點，而且RTK作業(yè)范圍大，不需要頻繁的移站、重新架設(shè)儀器，儀器架設(shè)好后，全力跑點即可。RTK測量地形圖與全站儀測量地形圖相比較：一是省時、省力。RTK作業(yè)需要干同樣的活，需要人員少，節(jié)省野外費用；二是測量速度快、效率高。測量1個細部點所需時間不到傳統(tǒng)測量時間的1/2；三是受外界條件干擾小，在進行RTK外業(yè)作業(yè)時，不需要考慮天氣問題，測站之間不需要通視，更加方便了外業(yè)測量工作；四是精度高且分布均勻。細部點的誤差隨機產(chǎn)生且不會產(chǎn)生累計誤差。

4 海島概況

海島是指四周為海水包圍，并在高潮時露出海面的陸地。海島地處海陸接合處，是海陸優(yōu)勢兼?zhèn)涞闹匾獓粒０稁ч_發(fā)的前沿和海洋開發(fā)的海中基地，也是對外開放的窗口，戰(zhàn)略地位非常重要。

根據(jù)《聯(lián)合國海洋法公約》規(guī)定的相關(guān)領(lǐng)海和海島的條文，海島在確定國家領(lǐng)海基線以及劃分內(nèi)水、領(lǐng)海、毗連區(qū)和專屬經(jīng)濟區(qū)時具有十分重要的作用。根據(jù)推算，1個島嶼或者巖礁就可以確定1550km2的領(lǐng)海海域，1個有居民海島或者其本身的經(jīng)濟生活的島嶼還可以擁有43萬km2的專屬經(jīng)濟區(qū)。海島還是國家防線的最外層屏障，是國家安全和國防建設(shè)的重要前哨，在軍事上享有“不沉的航空母艦”的美稱，在我國海防建設(shè)中具有不可替代的作用。而且，海島本身及其周邊確定的領(lǐng)海海域具有很高的經(jīng)濟權(quán)益和國防價值。

隨著釣魚島、黃巖島、仁愛礁等沖突事件的出現(xiàn)，海島的歸屬已經(jīng)成為國際糾紛的重要爭端。我國漸漸的重視了海島的重要性，相繼出臺了《海島保護法》、《全國海島保護規(guī)劃》和《無居民海島保護與利用管理規(guī)定》等法律法規(guī)，習(xí)近平總書記更是提出了建設(shè)“海洋強國”的口號。

但是我國的海島以無居民海島為主，占據(jù)全國海島總數(shù)的94%，而無居民海島作為陸海統(tǒng)籌的重要海上國土，不僅是海洋生態(tài)系統(tǒng)的基本組成部分，也是拓寬陸域、發(fā)展海洋經(jīng)濟的重要載體。所以對無居民海島，尤其是新生的海島的基礎(chǔ)調(diào)查顯得格外重要，對海島的地形測繪工作就顯得勢在必行。

5 實 例

鴛鴦島是中國最年輕的海島，也是盤錦市唯一的海島，于2013-11-17立牌。鴛鴦島位于遼東灣北部盤錦市大洼縣趙圈河鎮(zhèn)境內(nèi)的雙臺子河入海口處，現(xiàn)島上無居民,屬無居民海島，距盤錦市區(qū)約60km，大洼縣城約20km,因其為河口沙洲淤積而成，故與大陸僅一水之隔(距大陸最近距離僅約為200m)。其地理坐標(biāo)東經(jīng)121°48.06′～121°48.3′，北緯40°55.32′～40°55.74′，全島面積6.77km2。2014-02，在盤錦市鴛鴦島生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)視監(jiān)測項目中進行地形測量工作。鴛鴦島是一個淤泥質(zhì)海島，島上到處都是淤泥和漕溝，并且長滿了蘆葦，測量條件惡劣。如果采用傳統(tǒng)的全站儀進行地形測量工作，儀器沒有地方可以架設(shè)，蘆葦?shù)恼趽跏沟眉毑奎c根本就不能與控制點通視，測量工作根本行不通，無法完成地形測量工作。采用RTK作業(yè)，基準(zhǔn)站架設(shè)好后，不需要移動站位就可以對全島進行控制，不需要考慮蘆葦?shù)恼趽酰谶@種淤泥質(zhì)海島上用兩個移動站跑點，3個人進行外業(yè)作業(yè)，一天可以測量400～500個點，僅用10天就完成了全部的外業(yè)工作。設(shè)想如果用傳統(tǒng)的測量方式進行此次任務(wù)的測量，則耗費的人力、物力、時間將會遠遠大于RTK測量作業(yè)，而且不一定能完成外業(yè)的測量工作。

6 結(jié)束語

RTK技術(shù)為測量工作帶來了革命性的變化。傳統(tǒng)測量技術(shù)方法難以完成或無法完成的工作，RTK技術(shù)能夠快速、省時省力地完成，且提供精度高的3維坐標(biāo)。從上面的實例分析中，可以看出RTK技術(shù)在海島地形測量中的作用，其大大提高了外業(yè)測量工作的效率。

[1] 徐紹銓，張華海，楊志強，等.GPS測量原理與應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2006.

[2] 陳慶運.GPS-RTK在地形測量中的應(yīng)用[J].金屬礦山，2010(8)：534-536.

[3] 茹樹青.RTK在水利工程測量中的應(yīng)用[J].測繪與空間地理信息，2012,(4)：73-74.

[4] 倪玉中，凡吉平.RTK地形測量作業(yè)流程應(yīng)用分析[J].沿海企業(yè)與科技，2009,(5)：30-31.

[5] 張楨哲.GPS RTK技術(shù)在地質(zhì)測量中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2012,(9)：129-131.

[6] 武漢測繪科技大學(xué)《測繪學(xué)》編寫組.測量學(xué)[M].北京：測繪出版社，2005.

[7] 莊孔造，林河山. 加強海島管控能力建設(shè)探討[J]. 海洋開發(fā)與管理，2013,(10)：21-24.

[8] 劉大海，劉志軍，吳 丹，等.海島保護規(guī)劃在我國規(guī)劃體系中的定位與層級研究[J].海洋開發(fā)與管理，2011,(9)：1-4.

[9] 孫惠穎.論無居民海島保護與利用規(guī)劃的編制與實施[R]. 北京北達建筑規(guī)劃設(shè)計院，2009.

(責(zé)任編輯 陳化鋼)

The application of RTK in island terrain survey

YUAN Lei， SUN Yong-guang， FU Yuan-bin， CHENG Lin

(National Marine Environment Monitoring Centre，Dalian 116023，China)

In this paper, combined with the application of RTK technology in Yuanyang Island topographic survey in Panjin City, explains the advantages and disadvantages of RTK technology and the traditional surveying.

RTK technology; the traditional surveying; topographic surveying

2015-09-01；

2015-09-10

海洋公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目(201305043，201405007，201505012)、國家自然科學(xué)基金(41201179、41376120)、青島市博士后研究人員應(yīng)用研究項目(QDBSH2014007)、國家海洋局海域管理技術(shù)重點實驗室開放基金(201401)、華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國家重點實驗室開放課題(SKLEC-KF201309)項目資助。

袁 蕾(1986-)，男，河南駐馬店人,碩士，助理工程師，從事國家海洋海岸帶測量工作。

10.3969/j.issn.1671-6221.2015.04.003

TP31

A

1671-6221(2015)04-0008-03