GPS RTK技術在地形地籍測量中的應用研究

張明超

(陜西地建土地綜合開發有限責任公司，陜西 西安 710075)

0 引言

GPS以其操作方便、定位精確以及不受條件限制的種種優點廣泛應用于地形地籍測繪。GPS RTK的發展基礎就是GPS定位技術，一臺基準站和幾個移動站組成了RTK(Real Time Kinematic，簡稱實時動態載波相位差分)，基準站和移動站可以在同一時間內接收衛星發送回來的實時測量數據，通過將兩者之間進行無線連接完全可以將糾正后的測量數據再通過基準站傳送給移動站，這就是移動站獲得準確測量數據的方法[1]。對土地還有其附屬物位置、附屬物數量以及其使用狀況都是地籍測量的主要任務，也是土地管理工作的基本條件，國土管理需要的完整數據材料也是由其提供的，因此本文主要對GPS RTK的含義、發展前景以及實際應用進行了相關探討。

1 GPS RTK技術

1.1 GPS RTK技術簡介

GPS RTK技術就是指GPS測量技術和數據傳遞技術相結合，GPS RTK是GPS接收、數據傳輸機器以及軟件系統的結合體，基準站接收機、移動站接收機以及數據鏈等是其三大主要部分。

在觀察測試條件比較好的參考位置設置基準站接收機，將所有可以看到的GPS衛星信號進行持續接收，并通過數據鏈將觀測站的坐標位置、觀測到的實際數據、衛星追蹤情況以及接收機的現實工作情況發送到外界，移動站接收機在跟蹤GPS衛星信號的同一時間，將從基準站傳送出來的數據接收進來，并將載波相位整周出現模糊度的原因進行快速求解，基準點的坐標位置以及精度標準可以通過對所在點進行定位模型來獲得[2]。

1.2 GPS RTK優點

隨著GPS RTK測量技術和現代社會通訊技術的快速發展，數據鏈的傳送逐漸可以通過網絡來進行，它被稱為網絡RTK，這項技術為數據鏈長距離傳送的問題提供了有效的解決方法，經過對其使用幾年之后得到的經驗，這個方法在合適的作業條件下，可以對10 km之內的精度進行高度收集，工作效率也能隨之提高。

將流動站的三維坐標進行實時計算是GPS測量軟件系統的主要功能。GPS測量附屬于RTK測量技術，也是其優點之一，而RTK測量技術的另一個優點就是觀測時間短，也能對坐標進行實時計算，因此提高了生產效率。如果對實際動態定位采用快速靜止測量的方法，它的定位精確度在15 km的范圍內可以達到1 cm～2 cm，可以用在城市控制測量過程中。RTK測量系統能夠成功開發，在保證GPS測量工作可靠運行的同時還提高了工作效率，RTK測量系統為GPS測量技術今后的發展提供了快捷通道[3-4]。

GPS RTK具有很高的定位精準度。與常規測量相比，其精準度可達1×10-6，同時隨著基準線的擴大，定位精度也會逐漸提高。同時GPS RTK測量具有自動化水平高，儀器操作簡便的特點，使用過程中在保證網絡信號穩定的情況下可以實現全天候作業。

2 GPS技術在地形地籍測量中的應用實例

GPS在客觀環境下才會存在快速靜態定位，其工作原理就是將GPS接收機安插在各個用戶站上，在絕對靜止的狀態下讓接收機對數據進行采集和觀測，從而對用戶站的三維立體坐標進行實時調整，直到出現的誤差在允許范圍內，才算成功完成任務。如果接收機在流動的狀態下對用戶站的三維立體坐標進行定位，接收機接受衛星信號的頻率就要設置成間斷工作模式[5]。

利用GPS測量技術，地籍測量人員可以得到更加準確勘測的數據，不僅符合相關部門制定的要求，還能保證測量人員順利完成任務。GPS技術的快速發展也為測繪工作帶來了不可限量的發展，GPS技術的基地測量精度已經達到了一級控制網的精度標準，除了地籍測量，也促進了地籍控制測量工作的快速發展。

實施GPS RTK首先要保證基準站點建立準確，在設立基準站點時注意上空沒有遮擋物，位置空曠，沒有無線電信號干擾；做好參數轉化工作，保證數據準確性；做好數據傳輸工作和對周邊環境觀測工作，保證測量精度。

某地地籍測量工程調查總面積約42.13 km2，新測區域為16.33 km2，修補測區域為25.8 km2。數字化實測與修補測是進行這項工作的兩種方法，它們在工作流程上沒有區別。將當地國土局提供的GPS控制測量結果作為測量基礎，將加密不控制網命名為GPS一級網，以此來滿足地形測量圖的加密標準。以下為測量過程中的主要步驟：

外業GPS觀測利用在有效檢定期內的某雙頻接收機，并需要提供檢驗合格的設備鑒定材料。GPS觀測作業方式就是快速靜態定位模式，其觀測的標準需要滿足相關規定。在檢測過程中，受衛星信號接收情況、定位點周圍環境以及基線長度等原因的影響，必須合理增加觀測時間。在GPS觀測過程中禁止人員接近天線，也要避免在天線附近活動以及使用對講機的通訊設備，或者低距離天線10 m范圍以外使用；如果遇上雷雨天氣則需要立刻停止觀測，并將設備關閉。對于天線的設定高度在測量前和測量后要量取2次正常距離，取其平均值作為天線應設置的高度，兩次量取數值區間不得超過3 mm，否則就需要重新設置站點進行觀測。

在對每一寸土地的界線點進行地籍測量時都會用到RTK技術測定，可以將相關地點范圍內一切物體位置達到精確度極高的厘米級精度。GPS系統直接接收GPS得到并經過處理的數據，可以精確的將地籍圖提供出來。在GPS衛星信號接收不好的區域，就要通過全站儀、測距儀、經緯儀等專業測量工具經過利用解析法或者是圖解法再做進一步的細節性測量工作。

RTK技術在勘測建筑用地定界時會實時測量定界樁的準確位置，對土地可以使用的范圍標準、可用地范圍進行精確計算。可用土地勘測定界放樣可以通過RTK技術來實現，Photoshop軟件中計算面積的功能就可以將建設用地勘測范圍內的可使用面積直接計算出來并進行審核。不僅避免了常規解析法放樣的復雜步驟，而且煩瑣的工作程序在勘測建筑用地定界過程也得到簡化。

在通過動態檢測對土地的利用范圍進行測量時也可以利用RTK技術來進行。簡單補測和平板儀補測法屬于動態野外檢測中比較傳統的方法。例如距離相交、指標坐標法等對鋼尺進行實際檢測丈量，而變化范圍比較大的地區可以通過平板補測的方式。這個勘測方法不僅速度慢，而且效率也相當低。如果動態監測可以通過RTK新技術來進行，不僅檢測的速度和精度可以得到提高，還能在真正意義上對土地實現動態監測，調查土地使用狀況的真實性就可以得到保障。

持續工作的GPS參考網站需要利用衛星導航定位技術提供支持，就是按照需求對規定范圍通過使用一個或多個GPS固定參考站進行長達N年的不間斷監測，然后再將每個參考站和數據庫通過計算機、數據通信設備以及互聯網技術組成網絡，再由參考站為數據庫提供數據采集，再通過參考站網軟件進行處理，然后將GPS收集的不同數據、以及各種類型的RTK改正數據等結合成一個網格系統將其自動發送給各種用戶，傳統的大地測量控制網就會被GPS RTK技術所取代，并可隨時為各種類型的GPS測量、定位以及變形監測和放樣作業提供技術支持。用戶進行野外作業，一臺GPS接收機就可以解決一切問題，并可以將時效性、快速定位、事后定位或者導航定位精確到米、分米、厘米，甚至是毫米級。全天候、全自動、實時導航定位功能其獨有的優點，可以將各地區內的導航、調度以及自動識別和全面監控功能進行全范圍覆蓋，還可以提供短時間內天氣預報以及變形監測等高精度服務。RTK的高效測程、結果準確性以及長距離數據通信等問題完全可以通過研究和使用參考網站技術進行有效解決。

3 結語

GPS RTK在地籍測量過程中優勢明顯，應用非常廣泛，是未來著重發展的核心測量技術。如果要更大的滿足對測量技術的需求，就要對GPS RTK技術進行改革創新，掌握自主知識產權，在這個過程中仍然會面臨很多的問題，需要經過不斷的摸索和創新才能實現。GPS RTK在地籍測量過程中具有很高的推廣應用價值，社會經濟效益成果顯著。