GPS—RTK技術在城鎮地籍碎步測量中的應用研究

摘 要：GPS-RTK技術具有傳統測量技術無法比擬的優勢，但其誤差的產生和局限性與傳統技術也存在著區別，施測中應分析其誤差來源，并提出降低誤差的途徑。同時利用GPS-RTK與其他技術集成，以解決GPS-RTK技術在城鎮地籍碎步測量中的局限性。

關鍵詞：GPS-RTK；城鎮地籍；碎步測量；應用

引言

地籍測量的對象是土地及其附著物的權力，是具有勘驗取證法律特征的測繪工作，現勢性和經常性突出，要求及時準確地獲取信息。傳統測量技術難以滿足現代地籍測量的需要，GPS-RTK技術具有操作簡單、工作效率高、定位精度高、全天候作業、集成化程度高和數據處理能力強[1]等特點，其應用將極大推動全解析數字化地籍測量技術的發展，促進地籍信息系統的建設和地籍管理水平的提高。

1 GPS-RTK定位原理與方法

GPS-RTK是根據相對定位原理，由信號接收部分、實時數據傳輸部分和實時數據處理部分組成的以載波相位觀測量為根據的實時差分測量系統。實測中，基準站和移動站同步采集衛星信號，基準站作為參考站，將其觀測數據和測站信息通過數據鏈實時傳送給移動站；移動站同時接收衛星信號和基準站傳輸的數據，并依據相對定位原理，利用實時數據處理軟件解算出移動站（待測點）的三維坐標，并將其精度與預設精度指標進行比較，符合要求，手簿將提示測量人員記錄該點的三維坐標及其精度。

2 GPS-RTK測量誤差來源分析

地籍測量誤差包含系統誤差和偶然誤差，其中系統誤差分兩部分進行分析：針對GPS系統誤差，至少保證5個共同星時進行OTF解算（“途中”解算）模糊值，同時關注PDOP值（幾何圖形強度因子），該值越小越好，一般情況下不宜大于6；對于RTK系統誤差，盡量采用GSM電話方式建立數據鏈，關注流動站與基準站距離對坐標精度的危害，基準站和移動站使用同一類型天線，以消除GPS天線存在的物理相位中心之間的偏差，同時對RTK軟件處理數據的延時給予足夠的重視。

GPS-RTK測量偶然誤差的主要來源施測環境、技術方案和觀測者水平等。

2.1 施測環境的影響分析

天氣、地形和電磁干擾是造成GPS-RTK測量誤差的主要環境因素，天氣的劇烈變化將導致觀測坐標達到1～2dm的變化；地形和電磁干擾通過影響無線信號傳播使測量結果產生誤差，障礙物、地表覆蓋物致使無線信號中斷或發生反射，產生多徑誤差，電磁干擾引起信號中斷甚至衛星失鎖，應盡量避開障礙物和輸電線、電站、電臺、電視發射臺、雷達站等干擾源，在無法避免的情況下采取相應措施。

2.2 觀測方案的影響分析

（1）坐標轉換參數

GPS采用的是WGS-84地心坐標系統和WGS-84橢球面大地高，而根據地籍測量規范，城鎮地籍測量采用的1980國家大地坐標系和地方獨立坐標系等參心坐標系統，高程采用1985年國家高程基準，坐標轉換參數的計算是影響RTK測量的關鍵因素，坐標參數的求解需至少3個已知坐標點聯測，高程參數求解至少需要4個已知高程點聯測，為提高WGS-84坐標系與大地坐標系數字模型的擬合度，聯測的所有已知點應分布均勻，且能覆蓋整個測區[2]。

（2）基準站設置與距離控制

基準站的選擇應達到測量精度要求，架設位置應在測區開闊的制高點，以保證觀測衛星數量及與移動站之間的數據鏈質量。同時，流動站的定位精度與其和基準站之間的距離成反比，折減比率約在1-2ppm之間，因此，在城鎮地籍測量中，依據相關規范對定位精度的要求，基準站與流動站的距離一般應控制在10km以內[3]。

（3）觀測時段和觀測次數

觀測時段和觀測次數的合理確定也是保障觀測質量的重要因素：首先，為施測時接收到足夠多的衛星信號，作業前應進行衛星預報，選擇最佳時段進行測量，以提高工作效率和定位精度。同時，盡量避開14：00左右電離層和對流層影響較大時段；其次，雖然RTK測量精度與觀測歷元的多少沒有必然聯系，但觀測次數的增多可在一定程度上降低偶然誤差。在實際測量中，多采用一次測量，以避免重復測量造成的時間和經費的浪費，但為考察RTK系統可能產生的各種故障，施測過程中應在已知坐標點進行重復測量。

2.3 測量人員的水平

測量人員的水平包括業務能力和職業態度兩個方面。施測時，需掌握地籍測量知識和RTK實操技術的測量員進行操作，以保障結果的精度和可靠性。同時，測量人員要具備高度的責任心，儀器架設、對中、整平等過程中要細致認真，對天線高的量取不能有差錯。

3 GPS-RTK技術在城鎮地籍碎部測量中的局限性及解決方案

3.1 GPS-RTK技術在城鎮地籍碎部測量中的局限性

在一般地區，GPS-RTK技術在地籍測量中的優勢明顯，在土地界址權屬的測量劃分中，已經得到各界人士的充分肯定，是一種省時省力、施測效率高的方法。但在城鎮地籍碎部測量中的應用存在著一定的局限性：GPS-RTK技術的局限性主要源于GPS系統，GPS所接受的衛星無線電信號頻率高、功率低，不易穿透阻擋在衛星和GPS接收機之間的障礙物，位于GPS接收機與衛星之間路徑上的物體都會對系統的操作產生有害影響，甚至造成測量結果無法滿足精度要求。同時，城鎮地籍測量作業區用地種類繁多，權屬關系復雜，有些區域建筑物高度較高、密度較大，街道兩旁樹木密集，都會影響GPS接收衛星信號。同時，地籍碎步測量可能需要在房屋內、隧道內等完全遮蔽衛星信號區域和高壓線、強電場、強磁場等強干擾源區域施測，導致測量結果無法達到精度要求，甚至錯誤結果。

3.2 對GPS-RTK局限性的解決方案

GPS-RTK技術雖然基準站與流動站之間不要求通視，但是要求GPS接收機的天線必須對空通視，由于城鎮地籍施測環境的限制，某些區域RTK無法進行數據采集，常用的解決方法是將RTK技術與其他測量技術集成，取長補短、優勢互補，其中：（1）RTK與全站儀集成是將RTK與全站儀集成在一起組成測量系統，可實時地得到測站點、定向點的應用坐標，控制測量與碎步測量同時進行。利用全站儀與RTK組合的方式進行地籍碎步測量，可以補充GPS無法精確定位的點，達到整個測區的全覆蓋，明顯提高工作效率；（2）RTK與激光紅外線設備集成，將手持式激光測距儀裝置在RTK接收天線的下方，通過測量、計算并存儲RTK天線不能靠近或接收機不能接收信號的隱蔽點，解決城鎮地籍碎步測量中的應用問題，且手持測距儀體積小、重量輕，便于攜帶和使用，是采用最為普遍的一種集成技術；（3）雙系統的使用，采用雙系統的全球定位系統（如GPS+GLONASS系統），由于天空中可見衛星較多，則上面提到的情況，會有明顯地改觀，對城鎮地籍碎步測量的環境有更好的適應性。

4 結束語

GPS-RTK技術在城鎮地籍測量中與傳統測量方法相比，人力物力的節省和效率的提升等方面具有明顯的優勢，同時將極大地推進城鎮全解析的數字化地籍測量技術的發展，使城鎮地籍管理和地籍測量手段實現自動化或半自動化，有力地促進城鎮地籍信息系統的建設和城鎮地籍管理水平的提高。隨著儀器、軟件的不斷改進推出，價格的進一步降低，RTK技術將有更廣闊的應用前景。

參考文獻

[1]鄧乃濱.GPS（RTK）技術特點及精度控制措施[J].交通世界，2014 （28）：90-91.

[2]嚴智勇.GPS-RTK在圖根控制測量工作中的應用[J].赤子，2014（15）：306.

[3]劉心源.GPS+RTK技術在地籍測量中的應用探索[J].科技創新與應用，2014（13）：288-288.