GPS–RTK在地籍测量中的应用

摘 要 ：近年来,由于GPS系统进一步稳定和完善,以及相应硬、软件的提高,GPS-RTK技术以其简单高效的特点测量领域得到了广泛应用.而GPS-RTK更以其精准的精度和自动化程度的高优势,保证了地籍管理工作的准确性.本文即详细阐述了GPS–RTK在地籍测量中的应用要点.

关 键 词 ：GPS–RTK；地籍测量；基准站；碎部测量；基准站

一、GPS-RTK的定义及原理

(一)GPS-RTK的定义

全球定位系统（GIobaIPositioningSystem,简称 GPS）是美国从20世纪 70 年始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统,并于1994年全面建成.GPS的整个系统由空间、地面控制和用户部分组成.

RTK（Real Time Kinematic,实时动态）技术是在GPS基础上发展起来的,能够实时提供流动站在指定坐标系中的3维定位结果,并在一定范围内达到厘米级精度的一种新的GPS定位测量方式.

(二)GPS-RTK的原理

RTK 技术采用差分GPS三类（位置差分、伪距差分和相位差分）中的相位差分.这三类差分方式都是由基准站发送改正数,由流动站接收并对其测量结果进行改正,以获得精确的定位结果,所不同的是发送改正数的具体内容不一样,其差分定位精度也不同.前两类定位误差的相关性会随基准站与流动站的空间距离的增加其定位精度迅速降低,故RTK采用第三种方法.

RTK 的工作原理是将一台接收机置于基准站上,另一台或几台接收机置于流动站上,基准站和流动站同时接收同一时间相同GPS卫星发射的信号,基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较,得到GPS差分改正值.然后将这个改正值及时地通过无线电数据链电台传递给流动站以精化其GPS观测值,得到经差分改正后流动站较准确的实时位置.流动站可处于静止状态,也可处于运动状态.

二、GPS-RTK的工作流程

(一)准备工作

在出测前检查仪器是否能够正常工作；保证数据采集器、接收机等设备电源的充足；数据采集器有足够的存储空间用以存储采集的数据；接收机的内置参数设置正确.为了保证测量精度,要在控制网内选取合适的已知点求取转换参数,做点校正时应选择 4个以上的校正点,并且待测点应位于校正点的控制范围内.

(二)架设基准站

基准站的安置是顺利实测 RTK 作业的关键之一,将基准站架设在测区的已知点上.将 GPS 接收机与GPS 天线连接好,电台主机与电台天线连接好,电台与GPS 接收机连接好,最后用电缆将电台与电瓶连接起来.基准站要架设在地势较高,视野较开阔的地区,无高大建筑物、树木等地物的遮挡,无强的电磁干扰（如变电站、高压线等）,以便扩大通讯半径,降低对电台信号的干扰.

(三)启动基准站

架设完毕后启动基准站接收机,在主菜单中选择“配置→测量形式→Trimble RTK→基准站选项”,对基准站和无线电进行设置,主要对采样率、天线视角等参数进行设置；设置完毕后启动基准站,输入天线高度、天线高的测量位置及基准站点名.

一般采样率要大于或者等于移动站的采样率.在测量基准站天线高度时,要测量两次,当两次测量的高度差满足设计要求时才可以输入,否则应重新测量.

(四)设置流动站

在流动站的设置时测量类型选择 RTK,记录设备选择控制器设置流动站 GPS 接收机的采样率、天线视角.流动站无线电的频率必须与基准站的频率一致.移动站的天线视角应大于基准站的天线视角,这样可以保证移动站的所有可见 GPS 卫星都包含在基准站的可见卫星中.

(五)开始测量

流动站设置完毕后即可将流动站接收机移动至待测点进行测量.回主菜单选择“测量→测量形式→TrimbleRTK→测量点”,输入待测点的点名几天线高度,观测前对仪器进行初始化,得到固定解且收敛稳定后开始记录.

天线高输入为实际天线高.

测量采用 3 测回方式施测,3 次测量所得出的结果相比较,差值满足设计要求方可取平均值作为该点位的坐标.

三、GPS-RTK在地籍测量中的应用要点

(一)地籍测量的基本内容和方法

地籍测量是为获取和表达地籍信息所进行的测绘工作,是地籍调查中依法认定权属界址和利用现状的技术手段,是地籍档案建立的信息基础.其基本内容是测定土地及其附着物的位置、权属界线、类型、面积等.地籍测量与基础测绘和专业测量有着明显的不同,其本质的不同表现在于,凡涉及附着物的权利的测量都可视为地籍测量.地籍测绘的基本方法有如下几种：

1、地籍控制测量,它是根据界址点和地籍图的精度要求,视测区范围的大小、测区内现存控制点数量和等级等情况,按测量的基本原则和精度要求进行的测量工作.

2、地籍控制网加密测量,在布测控制网时,首级控制边长较长,无法满足地籍碎部测量,这就需要进行控制点的加密.

3、地籍碎部测量,他是地籍测量中采集一系列离散点的空间坐标的过程.要想正确的描述出所测得物体就必须确定其属性.然后将离散点连接起来.

(二)GPS-RTK地籍测量的相关技术问题

1.地籍测绘的精度要求

地籍平面控制测量坐标系统尽量采用国家统一坐标系统,但条件不允许的地区可采用地方坐标系或任意坐标系.地籍控制测量的精度是以界址点的精度和地籍图的精度为依据制定的.根据地籍测量的有关规定,地籍控制点相对起算点的中误差不能超过+0.05m.

地籍碎部测量就是地物点坐标、地类要素的获取,包括定境界线,土地权属界址线和界址点等的测绘.界址点坐标的精度,可根据测区土地经济价值和界址点的重要程度来加以选择. 2、GPS-RTK 地籍碎部测量

GPS-RTK地籍碎部测量前必须熟悉接收机的操作,差分处理软件的使用,制定野外测量操作规范及组建作业队伍等.同时,对现有测绘控制网的审查,测区内必须有一定数量的已知控制点.否则,可以用GPSRTK静态差分定位进行引点加密.其作业方法及步骤如下.

（1）选择好坐标系

当前已知点是什么坐标系就采用什么坐标系,不清楚的可采用国家基本坐标系.

（2）设置好投影参数

知道已知点坐标子午线的,采用实际子午线,不知道的则选取择当地经度作为子午线,X常数用0,Y常数用500000,投影尺度比用1.

（3）使七参数和转换参数都处于off态.

（4）设置基准站,当基站设在非已知点上,获取该点的单点定位坐标作为基准站坐标,高程如果相差太大,可以用估计的值输入.然后分别到测区的两个已知点上（两已知点距离要尽量远,且已知点要有足够的精度）,进入碎部点测量,采集两点的坐标；当基站设在已知点上,进入碎部点测量,采集一个点坐标为基准站坐标.到测区的另一个已知点上（两已知点要有足够的精度）,进入碎部点测量,采集该店的坐标.

（5）进入“求转换参数”,并将参数存储到“转换参数”中.在计算转换参数时,要注意已知点最好选在测区四周及中心,均匀分布,能有效的控制测区.为了提高精度,最好选5个以上的点利用最小二乘法求解转换参数.

（6）地籍碎部点的采集.

（7）内业处理,外业测量存储的dat文件是专用的数据库文件,不可直接用来给成图软件调用,用“测点成果输出”功能可以把dat文件转换为用户所需要的格式.转换后的格式与我们所用软件格式相一致,结合外业的草图,从而快速地完成数字化内业成图工作.

3.GPS-RTK 的缺点及应对措施

（1）受大气电离层影响

大气电离层能使电磁波折射,反射,散射,吸收,严重影响微波通

信,会吸收能量和引起信号畸变.一般说来,气温高,电离层活跃,GPS RTK精度低,应避免在高温中测量.

（2）被工作环境干扰

微波的自身特性导致其易受相关环境干扰,如磁场,同频噪音等,因此在利用RTK技术施测时,应避免在高压线、无线电台、电视信号发射塔、移动通信基站、大型金属建筑物,强能量噪声源等附近,同时也要保证施测点位周围垂直角15°以上天空无障碍物.

（3）受卫星状况限制

根据GPS-RTK空间卫星群的均匀分布,任何时间和任何地点地平线以上可以至少接收到4颗GPS-RTK卫星发送出的信号,但如想得到稳定的测量精度,接收的卫星信号应达到5颗.因此,一般情况下,高山峡谷深处、密集森林区及城市高楼密布区等地区接受到的卫星信号较少,不适宜采用GPS-RTK技术测量.