土地測(cè)量工作中GPS RTK測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用研究

秦泉?jiǎng)P

（柳州市勘察測(cè)繪研究院 廣西柳州市 545006）

土地測(cè)量工作中GPS RTK測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用研究

秦泉?jiǎng)P

（柳州市勘察測(cè)繪研究院 廣西柳州市 545006）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，土地測(cè)量的任務(wù)量越來越大，對(duì)土地測(cè)量的精度要求越來越高。在這種情況下，傳統(tǒng)土地測(cè)量技術(shù)的弊端逐漸顯露出來。在土地測(cè)量的過程中如果采用傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)，不僅會(huì)大大增加測(cè)量人員的工作量，同時(shí)還難以保證測(cè)量的精度。因此，必須要改進(jìn)土地測(cè)量技術(shù)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的今天，人們提出了GPS RTK測(cè)量技術(shù)。該種新型測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的不足，大大提高了測(cè)量的精度和效率。因此，進(jìn)行有關(guān)GPS RTK測(cè)量技術(shù)的相關(guān)研究十分必要。本文將結(jié)合土地測(cè)量的實(shí)際情況，研究GPS RTK測(cè)量技術(shù)的具體應(yīng)用過程，希望對(duì)以后的相關(guān)研究能有所幫助。

土地測(cè)量；GPS RTK測(cè)量技術(shù)；應(yīng)用

前言

近年來，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國(guó)可利用的土地資源越來越少。在這種情況下，必須要規(guī)范土地管理，合理使用有限的土地資源，這樣才能更好地促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在規(guī)范土地管理的過程中必須要有相應(yīng)技術(shù)的支持，尤其是土地測(cè)量技術(shù)。GPS RTK測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)大大改變了我國(guó)土地測(cè)量的方式，為土地資源管理提供了有效的數(shù)據(jù)支持。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS RTK測(cè)量技術(shù)在土地測(cè)量中的應(yīng)用范圍越來越廣。因此，必須要加強(qiáng)對(duì)GPS RTK測(cè)量技術(shù)的研究。本文將從介紹GPS RTK測(cè)量技術(shù)入手，說明GPS RTK測(cè)量技術(shù)在應(yīng)用過程中的控制要點(diǎn)，具體分析GPS RTK測(cè)量技術(shù)在土地測(cè)量中的應(yīng)用。

1 GPS RTK測(cè)量技術(shù)概述

差分GPS有兩種形式：①RTK技術(shù)，該種技術(shù)也被稱之為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分技術(shù)，其中涉及到大地測(cè)量技術(shù)、無線電通訊技術(shù)、空間技術(shù)等等。②RTD技術(shù)，該種技術(shù)的中文名稱為實(shí)時(shí)偽距差分技術(shù)。相比于RTK技術(shù)來說，RTD技術(shù)還存在一些問題，難以保證測(cè)量的精準(zhǔn)度。因此，在實(shí)踐過程中一般都是使用RTK技術(shù)。下文將具體介紹一下GPS RTK技術(shù)：

1.1 GPS RTK的配置和工作原理

GPS RTK系統(tǒng)中主要包括三部分：①基準(zhǔn)站，其中主要包括GPS天線、接收機(jī)、控制器等設(shè)備；②流動(dòng)站。流動(dòng)站的數(shù)量不確定，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基準(zhǔn)站相似，其中包括GPS接收機(jī)、天線、流動(dòng)站控制站等。流動(dòng)站可以是動(dòng)態(tài)的，也可以是靜態(tài)的，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定；③通訊系統(tǒng)。具體情況如圖1所示。

圖1 GPS RTK原理圖

GPS RTK測(cè)量技術(shù)結(jié)合了全球?qū)Ш蕉ㄎ患夹g(shù)和載波相位分差技術(shù)的特點(diǎn)，可以對(duì)指定測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行三維定位。現(xiàn)在，GPS RTK測(cè)量技術(shù)的精準(zhǔn)度可以達(dá)到厘米級(jí)。在實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位分差技術(shù)的支持下，可以通過基準(zhǔn)站對(duì)GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀察，將觀察到的數(shù)據(jù)信息以及基準(zhǔn)站的相關(guān)信息傳遞給流動(dòng)站，在數(shù)據(jù)信息傳遞的過程中需要使用到通訊系統(tǒng)。流動(dòng)站中的GPS接收機(jī)負(fù)責(zé)接收這些數(shù)據(jù)信息。在完成數(shù)據(jù)信息接收任務(wù)以后，流動(dòng)站中的控制器會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，經(jīng)過一系列的處理和計(jì)算以后就可以確定待測(cè)點(diǎn)的位置，給出待測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

在整個(gè)測(cè)量過程中，最為重要的工作就是確保測(cè)量點(diǎn)三維坐標(biāo)的準(zhǔn)確性。而確保測(cè)量點(diǎn)三維坐標(biāo)準(zhǔn)確性的前提條件之一就是有準(zhǔn)確的基準(zhǔn)站三維坐標(biāo)。相比于其它的測(cè)量技術(shù)來說，RTK技術(shù)具有較高的精準(zhǔn)度，這主要是因?yàn)樵赗TK系統(tǒng)中使用了很多的快速算法，包括模糊度函數(shù)法、快速分解法、最小二乘法等等。通過使用這些算法可以較為準(zhǔn)確、快速地算出測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)。由此可見，在應(yīng)用RTK技術(shù)時(shí)最為關(guān)鍵的一點(diǎn)就是要使用高效的數(shù)據(jù)處理技術(shù)和傳輸技術(shù)。在RTK系統(tǒng)中，必須要保證基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅惩ㄐ浴Ｒ虼耍枰诨鶞?zhǔn)站和各個(gè)流動(dòng)站之間建立數(shù)據(jù)通訊鏈。基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間的數(shù)據(jù)傳輸量比較大，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性要求比較高。因此，必須要有正確編碼和同步檢錯(cuò)的過程。此外，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中還應(yīng)考慮到傳輸格式、距離等因素的影響。

1.2 GPS RTK測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

以往，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)大多會(huì)選擇使用經(jīng)緯儀、全站儀等。相比于這些傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)來說，GPS RTK測(cè)量技術(shù)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，下文將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)地介紹：

（1）GPS RTK測(cè)量技術(shù)的效率比較高。如果測(cè)量地區(qū)的地勢(shì)比較平坦，那么一次就可以完成半徑4～5km的測(cè)量任務(wù)。這樣就可以減少控制點(diǎn)的數(shù)量，減少使用儀器的次數(shù)。而且如果沒有過于強(qiáng)烈的電磁干擾，那么幾秒鐘就可以完成一次測(cè)量，獲得一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)。由此可見，采用GPS RTK測(cè)量技術(shù)不僅可以大大提高測(cè)量的效率，同時(shí)還可以減少測(cè)量人員的工作量；

（2）GPS RTK測(cè)量技術(shù)的精度比較高。只要測(cè)量的條件滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，無論是進(jìn)行平面測(cè)量還是高程測(cè)量，測(cè)量精度都可以達(dá)到厘米級(jí)。此外，在應(yīng)用GPS RTK測(cè)量技術(shù)的過程中不會(huì)存在測(cè)量誤差積累的問題，從而大大提高了測(cè)量的精度，保證了測(cè)量結(jié)果的可靠性；

（3）GPS RTK測(cè)量技術(shù)對(duì)使用條件的要求比較低。以往，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)必須要保證兩點(diǎn)之間是光學(xué)通視的。應(yīng)用GPS RTK測(cè)量技術(shù)以后則沒有這一方面的要求。只要測(cè)量區(qū)域內(nèi)的兩點(diǎn)滿足“電磁波通視”即可。此外，在測(cè)量的過程中，對(duì)測(cè)量環(huán)境的要求也是比較低的，即GPS RTK測(cè)量技術(shù)在應(yīng)用的過程中受到的限制比較小；

（4）GPS RTK測(cè)量技術(shù)的功能比較強(qiáng)大，操作過程比較簡(jiǎn)單。GPS RTK測(cè)量技術(shù)中包含多種先進(jìn)的技術(shù)，具有較高的集成性。無論是在進(jìn)行外業(yè)測(cè)繪還是內(nèi)業(yè)測(cè)繪時(shí)都可以使用GPS RTK測(cè)量技術(shù)。而且，GPS RTK測(cè)量技術(shù)的自動(dòng)化程度比較高，在應(yīng)用的過程中可以減少人工操作的環(huán)節(jié)，這樣既可以有效降低測(cè)量人員的工作量，同時(shí)也可以降低人為誤差發(fā)生的概率，大大提高了測(cè)量的精度和效率。

2 GPS RTK測(cè)量控制要點(diǎn)

在應(yīng)用GPS RTK測(cè)量技術(shù)時(shí)應(yīng)掌握測(cè)量控制的要點(diǎn)。通常來說，在進(jìn)行GPS RTK測(cè)量技術(shù)應(yīng)用時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)下述三項(xiàng)工作的重視。

（1）確定控制點(diǎn)。控制點(diǎn)的確定主要包括三方面的工作。①要收集相關(guān)的資料。控制點(diǎn)的確定對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性有較大的影響，因此必須要合理選擇控制點(diǎn)。在選擇控制點(diǎn)前應(yīng)根據(jù)測(cè)量地區(qū)的實(shí)際情況收集相關(guān)的參數(shù)信息，例如高程坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。②要根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)信息確定平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)。通常來說，平面控制點(diǎn)可以分成三種級(jí)別，而高程控制點(diǎn)則可以分成五種級(jí)別。在控制點(diǎn)級(jí)別劃分的過程中主要參考的是測(cè)量精度。③要布設(shè)控制點(diǎn)。在進(jìn)行控制點(diǎn)布設(shè)時(shí)可以采用多種方式。目前比較常見的布設(shè)方式是逐級(jí)布設(shè)和越級(jí)布設(shè)。在實(shí)踐過程中可以將這兩種布設(shè)方式結(jié)合在一起使用；

（2）選擇測(cè)量方法。GPS RTK測(cè)量技術(shù)在應(yīng)用的過程中有兩種方法：①參考站RTK方法；②網(wǎng)絡(luò)RTK方法。一般來說，如果出現(xiàn)通信問題時(shí)可以采用第二種測(cè)量方法；

（3）是測(cè)量平面控制點(diǎn)。在進(jìn)行平面控制點(diǎn)測(cè)量時(shí)應(yīng)注意下述的問題。①要通過流動(dòng)站收集相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，然后再對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行差分實(shí)時(shí)處理，獲取坐標(biāo)系平面坐標(biāo)。②要確保測(cè)量起算點(diǎn)的均勻性，確保可以覆蓋整個(gè)測(cè)量區(qū)域。

3 GPS RTK測(cè)量技術(shù)在土地測(cè)量中的應(yīng)用

GPS RTK測(cè)量技術(shù)在測(cè)量領(lǐng)域中具有較為廣泛的應(yīng)用，在工程測(cè)量、公路勘測(cè)、地形測(cè)量的過程中都可以應(yīng)用GPS RTK測(cè)量。下文將具體介紹一下GPS RTK測(cè)量技術(shù)在土地測(cè)量中應(yīng)用的步驟：

（1）是技術(shù)路線。通常來說，土地開發(fā)使用的繪圖比例都是固定的，主要有兩種：①1：10000；②1：2000。而GPS RTK測(cè)量技術(shù)的測(cè)量精度是厘米級(jí)。由此可見，在土地測(cè)量的過程中應(yīng)用GPS RTK測(cè)量技術(shù)是可以滿足精度要求的。在該環(huán)節(jié)中需要完成兩項(xiàng)工作：①準(zhǔn)備工作。在進(jìn)行土地測(cè)量前必須要對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行檢查，確保測(cè)量?jī)x器處于正常狀態(tài)。②精度檢驗(yàn)，在進(jìn)行正式測(cè)量前應(yīng)先選擇校正點(diǎn)，數(shù)量一般是4個(gè)或4個(gè)以上，校正的范圍就是測(cè)量的區(qū)域；

（2）是數(shù)據(jù)采集。GPS RTK的測(cè)量過程和普通的測(cè)量過程不同，在測(cè)量的過程中必須要參照指導(dǎo)書。在進(jìn)行外業(yè)測(cè)繪時(shí)要將測(cè)量的相關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)輸入到計(jì)算機(jī)中。在外業(yè)測(cè)量的過程中可以采用兩種測(cè)量方式：①連續(xù)測(cè)量；②非連續(xù)測(cè)量；

（3）是數(shù)據(jù)處理。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)需要將計(jì)算機(jī)和測(cè)量?jī)x器連接在一起，通過計(jì)算機(jī)來處理測(cè)量的數(shù)據(jù)，最終要將測(cè)量數(shù)據(jù)以表格的形式呈現(xiàn)出來，這樣可以便于相關(guān)人員使用測(cè)量數(shù)據(jù)；

（4）是圖形編輯。在圖形編輯的過程中需要使用到CAD軟件。在具體操作的過程中需要根據(jù)外業(yè)測(cè)量的數(shù)據(jù)將測(cè)量區(qū)域中的地物連接起來，形成矢量圖、等高線等；

（5）是圖幅整飾。應(yīng)參照指導(dǎo)書對(duì)圖幅進(jìn)行修飾，添加一些細(xì)節(jié)性的內(nèi)容。例如坐標(biāo)系、圖號(hào)、制圖單位等等；

（6）是放樣和埋深。在進(jìn)行界址點(diǎn)放樣時(shí)應(yīng)按照一定的步驟進(jìn)行。①要建立坐標(biāo)。②應(yīng)選擇移動(dòng)站頻率。需要注意的是，移動(dòng)站的頻率和基準(zhǔn)站的頻率應(yīng)是相同的。③要輸入坐標(biāo)；

（7）是RTK測(cè)量。①應(yīng)進(jìn)行初始化。通常情況下，RTK的初始化速度是比較快的，大概需要幾十秒就可以了。如果遇到一些特殊的情況，初始化的時(shí)間可能會(huì)延長(zhǎng)，大概需要幾分鐘或者十幾分鐘才可以完成初始化。②是啟動(dòng)RTK。③是測(cè)量。

4 總結(jié)

總之，相比于傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)來說，GPS RTK測(cè)量技術(shù)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，從而逐漸取代了傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)。未來，隨著科技的不斷發(fā)展，GPS-RTK測(cè)量技術(shù)還將會(huì)逐步完善，在土地測(cè)量領(lǐng)域中應(yīng)用的范圍也會(huì)越來越廣，為土地資源管理提供可靠的技術(shù)支持。

[1]孟凡超.GPS RTK與全站儀聯(lián)合作業(yè)在數(shù)字測(cè)圖中的應(yīng)用[J].北京測(cè)繪，2010（02）：57～60.

[2]令狐義強(qiáng).GPS RTK技術(shù)在城市地籍測(cè)量中的應(yīng)用[J].測(cè)繪與空間地理信息，2011（03）：108～109+115.

[3]陳俊林.GPS RTK在常規(guī)控制測(cè)量中的精度及可靠性分析[J].測(cè)繪與空間地理信息，2011（05）：95～98.

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2016）13-0178-02

2016-4-20

秦泉?jiǎng)P（1990-），男，助理工程師，本科，主要從事測(cè)量工作。