GPS RTK技術在數字化地形測量中的應用

田娟

摘要：隨著數字化時代的到來，傳統的地形測量技術已經難以滿足現代數字化地形測量的需要，所以近年來在數字化地形測量中，以GPS RTK為代表的現代數學化測繪技術在數字化地形測量中得到了廣泛的應用。文章結合近年來的應用實踐，就數字化地形測量中強化GPS RTK技術應用的相關事項進行了探討。

關鍵詞：數字化；地形測量技術；GPS RTK技術；圖根控制測量；碎部測量 文獻標識碼：A

中圖分類號：P228 文章編號：1009-2374（2016）16-0142-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.069在數字化地形測量上應用GPS RTK技術，我們必須對GPS RTK技術有一個基本的認識，并結合工程的需要，切實掌握其應用要點，并采取有效的措施，強化應用質量的控制，才能更好地促進GPSRTK技術應用成效的提升，為整個數字化地形測量水平的提升注入動力。

1 基于GPS RTK技術應用實踐的幾點認識

在現代數字化地形測量工程中，為了更好地強化GPS RTK技術的應用，筆者結合近年來在此類工程中的應用實踐，就GPS RTK技術的運行原理和優勢做出以下淺顯的總結：就其運行原理來看，主要是以載波相位的觀測值為載體，就整個地形測量中采用的實時性、動態性的定位技術。具體來說，就是在基準站中，在數據鏈路的支持下，將載波相位的觀測值、基準站的坐標以及偽距觀測值等相關數據，及時地傳輸到流動站，再通過流動站將所接受的各項數據、自身觀測數據及時的利用載波相位實施差分處理，從而對基準站與流動站之間的基線向量，并在此基礎上結合基準站的坐標，對每個流動的WGS84坐標得出，再轉換坐標之后對流動站每個點所在的海拔高度和平面坐標系數得出。而就其運行優勢來看，主要是觀測站和觀測站之間不需要通視，在節約測量時間、加快工程進度的同時確保測量效率的提升，尤其是具有較高的定位精度，且能實時地提供三維坐標，而且能夠全天候的作業，在數字化地形測量中得到了廣泛的應用。

2 基于數字化地形測量工程中的GPS RTK技術應用要點

2.1 分析GPS RTK基準站布設技術要點

2.1.1 在準備環節。由于準備工作的開展對于促進整個測量工程順利的實施具有十分重要的作業，所以在利用GPS RTK技術進行外業測量之前，測量人員就應深入測區現場，對現場進行勘踏，同時對工程所在地的地形圖、地質條件、氣候條件和交通條件等有一個基本的認識，并結合數字化測繪工作的需要，對測量點進行科學合理的布置，并為內業準備工作的完成準備好各種施工所需的儀器設備，從而為整個數字化測繪工作的開展奠定基礎。

2.1.2 在對基準站的位置進行設置時，其可以設置在已知的控制點上，也能在未知點上進行設置，所以所設置的基準站位置一般是為了滿足測量的便利，針對性地進行基準站的選點工作，但是基準點的點位應盡可能地在視野開闊的地段，盡可能地減少障礙物帶來的影響，同時還要盡可能地避免無線發射干擾源帶來的影響，且確保其交通便利，這樣就能為測量提供便利。而在基準站進行外業觀測時，主要是結合外業觀測的需要，針對性地采取外業觀測儀器，并嚴格按照其操作要求開展外業觀測施工，再利用軟件對所觀測的外業數據進行處理，從而對每個基準站點的坐標進行精確的計算。

2.2 數字化地形測量工程中GPS RTK技術的應用要點

數字化地形測量工程中應用GPS RTK技術主要是進行圖根控制測量、控制點測量、水準測量和碎部測量。以下就其中技術難度復雜和較為重要的圖根控制測量和碎部測量的應用要點進行說明：

2.2.1 圖根控制測量中GPS RTK技術的應用。在利用GPS RTK進行數字化地形測量時，為了加快工程進度和提升質量，在已知控制點的基礎上，可以越級到圖根控制測量環節，而且在整個數字化地形測量中，圖根控制測量又是最為重要的內容，所以在實際應用中，為了確保觀測的精度，盡可能地將對中誤差減少，就應架設三腳架，利用流動站進行數據觀測，且天線的高度精確到毫米級。因而在對圖根控制點進行測量時，應注意如下技術要點：一是每個圖根點的通視方向應大于等于2個，且通視方向夾角在60°～120°之間，點間距離較遠，并利用全站儀對碎部數據進行采集，并對圖根點之間的間距以及夾角、對圖根點的點位精度和點與點之間的相對精度進行觀測，對于存在的問題應盡可能地確保得到及時的處理，才能降低由于弱圖根點的誤差導致地形測量質量帶來影響；二是所選圖根點應具有視野好、交通好、便于保存，同時為GPS接收信號、利用圖根點以及復測等工作帶來便利；三是圖根點的點位必須與各類無線發射設施原理，且利用GPS RTK技術進行觀測時，必須利用已知點對其復核和檢查，預防出現較大的誤差。

2.2.2 碎部測量中GPS RTK技術的應用。在數字化地形測量中，除了圖根控制測量，碎部測量也是一項十分重要的工作。在碎部測量中加強GPS RTK技術的應用，主要是對碎部數據進行采集。在整個數據采集過程中不會受到來自一般天氣的影響，而且具有較高的測圖精度，尤其是不用考慮控制點之間的通視度，在實際應用過程中，其主要適用于如下區域采用：一是在開闊區域之內，對存在這一區域內的獨立地物和線狀地物等進行直接觀測，且觀測的精度能控制在厘米級。在具體應用過程中，主要是結合所需測量的地物對其定位點進行確定，并在定位點上進行流動站的安裝，當儀器狀態穩定之后，將地物屬性編碼輸入之后并保存，這樣就能在整理內業時結合屬性編碼，通過程序將地物針對性地在地形測量圖中表示出來；二是在開闊區域之內，對各種地物進行分類之后再針對性地進行測量。例如低矮建筑物的測量，就應加高對中桿，并將天線伸到低矮建筑物的頂部之后直接進行觀測。而如果是高大但結構簡單的構筑物，則應對輔助點進行觀測的方式求得其碎部數據。換言之，就是在對建筑物的四個房角進行觀測時，主要是將每個房角的延長線作為輔助觀測點，并通過畫草圖對待測點進行記錄，連接的順序和輔助觀測點的序號進行標注，這樣就能對四個房角的碎部數據進行內業編輯，若房屋結構不規則，則采用全站儀進行補測。

2.3 測量質量控制要點

2.3.1 在圖根控制測量過程中，主要是結合已知的控制點，對野外數據采集的控制點進行布設，同時確保精度和密度滿足測圖的需要即可。

2.3.2 在控制點測量過程中，主要是確保其平面誤差得到有效的控制。

2.3.3 在水準測量過程中，主要是對其精度和高程的測量精度進行控制，從而更好地提升地形圖的精度，且在觀測和讀數過程中不得出現錯誤，在觀測路線的基礎上，應計算和改進測段的高差，對其閉合差進行計算和分配，從而對每個水準點的高程進行計算。

2.3.4 碎部測量過程中，主要是結合測區實際對碎部測量的誤差進行控制，且確保碎部測量數據得到精準的記錄，從而更好地為內業測量提供依據，最大化地確保數字化地形測量的精準性。

3 測量誤差控制策略

在數字化地形測量中，經常會由于這樣或那樣的原因而出現誤差，所以我們必須緊密結合誤差的類型，采取針對性的措施，切實強化誤差控制工作的開展，才能更好地促進測量精度的提升。以下就GPS RTK測量中常見誤差的控制策略做出淺顯的總結：

3.1 同測站誤差控制

往往由于天線相位的變化得不到重視，進而導致點位坐標誤差在3～5cm之間，而往往GPS RTK定位精度需要在1cm之內，因而必須結合基站與天線的精準相位圖對其數據進行改進，并在實驗室內就對天線的相位進行檢查，才能促進其精度的提升，進而將誤差降低。

3.2 多徑誤差控制

由于此類誤差往往較為嚴重，往往受周邊天線所處的環境影響，誤差在5～19cm之間，所以為了強化對其的控制，應確保所選的點位在開闊的地帶，且沒有反射點。并采取扼流圈天線，施工現場應安裝吸收電波的設備和材料，加強對電波干擾的處理。

3.3 信號干擾帶來的誤差控制

因為很多時候不可能將干擾源移除，所以主要是采取有效的措施減少和避開信號干擾。因此，我們必須科學地進行選點，盡可能地加強對電磁波帶來的輻射和干擾的監測，并在選點之前加強儀表的利用，以盡可能地消除其帶來的影響，且一般不能在惡劣的天氣或者天氣急劇變化的情況下實施測量。

3.4 軌道誤差控制

雖然此類誤差只有幾米，但是所殘留的相對誤差則影響較短，一般10km的短基線可以忽略不計，但是20～30km的基線就會受到影響，一般有幾厘米。而電離層的誤差又具有較強的擴散性、瞬變性和互補性，所以我們就應借助雙頻接收機消除電離層帶來的影響。而為了確保其能夠達到厘米級的精度，還應對觀測站自身的誤差考慮進來，才能更好地促進誤差的消除。

4 未來發展趨勢分析

未來我國在數字化地形測量中的技術問題是亟待解決的問題，尤其是在現代化的數字測量中，所面臨的技術困難也在不斷的加大，我們需要增加RTK技術和VRS技術的應用，并強化有關技術人員的培訓，加強技術攻關，著力解決當前遇到的各種技術問題，打破國外技術方面的壟斷，強化與高校之間的合作，著力培養新時代背景下發展所需的多元化測量人才，才能更好地在未來的數字地形測量中提高技術實力，促進測量成本降低的同時將測量的精度提升，并為此而不懈努力和奮斗。

5 結語

綜上所述，數字化地形測量工作的開展需要較強的專業技術知識，所以我們在注重GPS RTK技術應用的同時，還應在實際工程中結合實際需要，切實加強現代化、數字化地形測量技術的應用，同時加強有關專業技術的學習，強化經驗與教訓的總結，才能在今后的工作中不斷改進和完善，適應時代發展的需要，提高自身的核心競爭力。

參考文獻

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