探討不動產測繪中GPS-RTK技術的應用

荊波峰

【摘要】 北斗三號全球衛星導航系統正式開通，標志著我國擁有完全自主可控的全球衛星導航系統，將在國際上與美國GPS、俄羅斯格洛納斯“GLONASS”、歐洲伽利略系統同臺競技。測繪技術的日新月異，新技術、新設備不斷涌現，對不動產測繪產生了巨大推動作用。如何較好的運用新技術，提高不動產測繪效率，是目前亟待解決的問題。本文即根據目前測繪工程技術領域的發展狀況結合自己的實際工程測繪工作的技術特點，對GPS-RTK技術的實際應用進行探討研究。

【關鍵詞】不動產測繪;GPS-RTK;三維坐標;多路徑

引言

廣義上不動產測繪包括地籍、房產、海域、林地及界線測繪，我國疆域遼闊，人口基數大，不動產項目眾多，傳統的測繪方法不僅要耗費大量的人力物力、消耗大量的時間，得到的測繪成圖精度依然不太高，數據分析與計算工作量巨大。無人機攝影測量、GPS-RTK測量、測量機器人等新技術的應用使原本紛繁蕪雜的工作變得容易起來。俗話說磨刀不誤砍柴工，首先把新技術的方法掌握好，無疑是提高工作效率、確保測繪成果精度的首要任務。

一、GPS-RTK定位技術的應用淺析

1、測量原理分析：GPS-RTK定位技術即載波相位實時差分全球定位技術，它的出現對不動產測繪行業具有里程碑意義，比之前的靜態、快速靜態GPS測量技術，具有設站靈活，耗時短，其偽距觀測值的精度可達厘米級，大大提高了測量工作效率。傳統不動產測繪一般是先實地采集數據，回單位進行數據處理，利用這項技術可將隨時獲得的數據進行存儲計算，實時驗證結果精度。實時差分定位是在已知坐標的點上安置一臺GPS接收機作為基準站，利用已知坐標和衛星星歷計算出觀測值的校正參數值，并通過無線電通訊設備用無線電波把數據信息和校正參數值發給移動站即臨時運動中的GPS接收機，使其對移動站點的GPS觀測值進行平差改正，做到消除衛星時鐘差、接收機時鐘差、大氣電離層、對流層等折射影響引起的誤差。簡單說即將基準站的已知坐標與GPS載波相位定位獲得的坐標值進行差分，通過無線電波向移動站接收機輸送平差數據，移動站利用接受到的平差參數校正其測得的坐標作為最終數據。由于要解算整周模糊度，所以要求基準站與移動站同步接收相同的衛星信號，兩站距離一般控制在25千米以內，其定位精度可達1厘米。RTK靜態測量是利用RTK接收機進行定位測量的一種方式，主要用于建立高等級的控制網，在RTK進行靜態測量時，RTK接收機在整個觀測過程中位置是相對靜止的。在數據處理時，RTK的位置作為一個不隨時間改變的量，通過接收衛星的數據來求得一個待定點的坐標。在測量過程中多臺RTK接收機在不同的測站上進行靜止同步觀測，RTK主機至少需要3臺，觀測時間由四十分鐘到數個小時不等。

2、儀器操作注意事項：儀器有靜態與動態兩種工作模式，進行等級控制測量時應選擇靜態模式，碎部點坐標采集與未知點測設應選擇動態模式。動態數據采集時可將基準站設立在已知等級控制點上，也可以將基準站設在測區范圍內高程較高的任一點上。一般情況下，儀器開機后，數據傳輸電臺的頻道設置、移動站與手簿間的藍牙通訊及衛星搜索和鎖定等操作均由其自帶軟件自動完成，無需測量員操作。一般開機后能快速進入“固定解”狀態，如果遇到無固定解情況應從RTK系統的基準站、移動站、數據通道入手解決。接收機接收的通視微信信號較微弱，衛星處在約兩萬千米的太空，從衛星發出的信號中間要經過大氣層的電離層、對流層等干擾環境為接收機所接收，所以當無固定解時很可能是基準站與衛星之間的信號出現了問題，從儀器的工作原理我們可以得出以下幾個原因：⑴基準站的原因：基站未接收到4顆衛星信號，基站收到的衛星信號有很強的變化，基站收到的信號是周圍反射物反射的衛星信號。這種情況下的解決辦法：把基站設立在露天條件更好的高處，必須遠離各種如高壓線、電視塔、通信塔等強磁干擾源，由于RTK的數據傳輸采用超高頻（UHF）電磁波，故電臺天線應盡量設置在離基站2米以上的距離的地方，同時減少多路徑影響，基站遠離大面積水域、大型建筑物等信號反射體。⑵移動站的原因：正常情況下，地面兩點間距離較短時，系統能夠模擬電離層的影響，其殘余影響也可通過對觀察值的差分處理予以消除或減弱，但是空中隨時可能發生劇烈變化。衛星信號到達基站和移動站將有不同的影響，且基線越長，影響越大。當電離層劇烈活動時，將導致周跳或失鎖。故RTK測量中無固定解時，主要是移動站無法確定整周模糊度，即初始化。主要有2個原因：移動站接收機鎖定的衛星數量少于4顆，移動站離基準站太遠。解決方案是：減少在一些不利條件下實用，如周圍有強磁干擾源、高度角大于15度等視空受限的測區，再就是移動站離基準站盡量不要超過10千米。⑶數據傳輸問題：能否實時接收基準站的差分數據無線電信號是RTK是否成功的決定因素，也是制約RTK測程的關鍵因素。當今測繪儀器大多采用UHF電臺收發差分數據信號。所以移動站無法出現固定解的時候，與數據傳輸有相當大的關系，這里主要有以下幾點：傳輸距離過大，數據鏈的傳輸距離是由接收機天線高度、地球曲率、地形及大氣折射等因素決定;數據傳輸格式。由于基站和移動站相距較遠，電臺傳過來的差分改正數延遲比較大，就會造成得不到固定解，比如RTCM3數據格式，數據量比較大的，可以使用數據量比較小的數據，以減小延遲。由于測區環境無法改變，在地形相對惡劣，電磁波傳輸較差的地方將電臺天線放置在高處，增大電臺的發射功率，選用數據發射量較小的數據格式。在我們日常的RTK應用中，可以盡量根據RTK的工作原理和影響因素來判定無固定解的原因，盡快找出無固定解的具體因素，及時處理，以便更好更快的完成測量工作。

3、內業數據處理：結合數字測圖軟件，可以高效地進行內外業一體化數字測圖作業。坐標系的選擇，GPS所測坐標是WGS-84坐標系的坐標，如要將其變換為用戶坐標系的坐標，則需在測量前求坐標轉換參數。一般可取1-3個點進行校正求取，為獲得高精度，3個已知坐標點最好較均勻分布在測區范圍線的外側。在外業采集完數據后，一般現在手簿中進行點校正，再將手簿中的數據傳輸到電腦，當用USB口時需要同步軟件支持，如果采用串口，則只需要DataTransfor軟件即可。也可將沒有校正的原始數據導入TGO軟件，進行點校正。獲取到各特征點的三維坐標后，可根據需要進行適當的數據格式轉換得到所需要的點號、編碼和三維坐標的坐標數據文件，即可利用不動產成圖軟件進行數字成果生成。

二、優化提高GPS-RTK定位技術在不動產測繪工作中應用效果的管理措施

1、建立盡量完善的工作流程，為各環節的質量控制提供制度保障。編制本單位統一的測量操作規程，從細節上量化指標，作業前首先根據任務情況，制定詳細的作業技術指導書，實施好每一個環節的工序步驟，并做好技術交底。強化工作事前、事中、事后監督管理。

2、定期開展專業培訓，做好崗前、進作業組培訓的同時，有效利用待工時間開展專業操作能力培訓，提升新技術在應用中的專業化水平。員工除了在實際應用中總結技術的應用方式，還需要測繪單位組織員工對新老技術進行系統化的學習。

三、結語

GPS-RTK定位技術是測繪業的重要利器，只有掌握好這門技術，才能更加高效地完成不動產測繪任務，更好的為人民群眾服務，GPS-RTK定位技術的應用與研究將是測繪單位提升自身競爭實力和創造經濟效益的重要途徑。

參考文獻：

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（本文作者單位為衡水市房產測繪隊，河北衡水，053000）