GPS+RTK技術在地籍測量中的應用探索

劉心源

摘 要：現(xiàn)代化的測量手段RTK技術被廣泛的應用，其中在地籍測量中應用較為常見，文章通過對該技術的分析，闡述其在應用環(huán)節(jié)中常見問題，并對其進行說明研究，最后提出合理化建議。

關鍵詞：GPS-RTK；地籍測量；應用

在測繪工作進行中，地籍測量工作相對較復雜，并且是難度較大的工作，而且其精度要求相比其它的測繪工作都要高的多。在傳統(tǒng)的測量中，通常采用經(jīng)緯儀、全站儀和測距儀等測量器材，這些儀器的共同缺點是必須要求每個測點之間相互可視，因此對實行大面積測量工作帶來局限性，而且在測量時至少需要三名工作人員同時配合進行測量工作，人力浪費嚴重，效率低。在近幾年，隨著科技的不斷進步和發(fā)展，GPS技術不斷改進和完善，其精度逐漸達到較高水平，而且與之相配合使用的各個系統(tǒng)發(fā)展良好，因此GPS-RTK技術的應用逐漸增多。GPS-RTK技術的最大特點是簡單高效，因此廣泛使用于大比例尺地形圖的繪制，地區(qū)控制測量以及線路導航等部分，工作效率相比傳統(tǒng)方法有了很大提升。文章將針對GPS-RTK技術在地籍測量工作中的應用，通過對其各方面常見問題的分析研究，提出合理化建議。

1 GPS-RTK技術的問題與解決方案

通過長時間的實踐測量工作證明，RTK技術確實為工程測繪工作提高了效率，同時也提高了經(jīng)濟效益，節(jié)省了人力資源。但是在實際使用過程中RTK技術也存在很多的問題。

1.1 坐標轉(zhuǎn)換。GPS-RTK技術一般情況下測量得出的結(jié)果是在WGS-84坐標系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)。但是測量工作隨時隨地都可能發(fā)生變化，而且一般極少數(shù)情況使用該坐標系統(tǒng)，都是將坐標進行轉(zhuǎn)換之后得到所需要的數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換模型分為多個參數(shù)值，通常使用Bursa-Wolf轉(zhuǎn)換法、三參數(shù)、四參數(shù)和七參數(shù)。在各個模型進行轉(zhuǎn)化時，其誤差就在所難免，而且對誤差控制不好時，其誤差級數(shù)可能會達到厘米級，該級數(shù)等級與地籍測量使用級數(shù)相同。在測量時坐標系原點平移對測量結(jié)果的影響不大，而與三參數(shù)和四參數(shù)的設定值相比，七參數(shù)轉(zhuǎn)換的精度最高，而四參數(shù)由于其誤差太大，因此不常用于RTK技術測量工作中。并且經(jīng)過多年的實踐經(jīng)驗證明，坐標軸的指向誤差與尺度不一致時，定點的誤差與測量基線的長度正相關。因此提高定點精度的關鍵是提高坐標軸指向誤差和尺度不一致參數(shù)誤差。在實踐中為了提高精確度會選擇3個以上的測點均勻分布預測區(qū)內(nèi)部，使用Bursa-Wolf模型進行轉(zhuǎn)換。若測區(qū)面積不大時可采用三參數(shù)轉(zhuǎn)換模型進行。

1.2 相位中心不同。測量天線的機械中心一般不與電子中心重合，并且電子相位中心是隨時間變化而變化的，它的影響因素包括接受信號時的角度值和頻率值。經(jīng)過實踐分析表明，天線的相位誤差可達到3至5cm。因此想要使RTK技術測量達到誤差范圍內(nèi)，就必須對相位圖形進行準確修正。在實際操作時，假如使用同一型號接收天線，同時測量距離較近的觀測站的同一個衛(wèi)星，通過對觀測值求差值，這樣來削弱相位不同對測量的誤差影響。此時各個觀測站的天線應當按照其本來的方位進行定向，利用手持羅盤將天線定位到磁北極，誤差在3度范圍內(nèi)；另外在使用之前還應當對接收機天線進行全面的檢驗。檢驗方法有兩種：一種是實驗室內(nèi)對其決定測量值檢驗，將其精度確定在誤差1至3mm之間；第二種方法是在工作場地進行檢驗，通常使用ROTHACHER法對其進行校正，但是這種方法對基準站的位置精度要求高，因此一般選用絕對檢驗法。

1.3 多路徑效應的誤差影響。在實際測量工作中，RTK技術會存在多路徑效應，其原因是由于天線周圍環(huán)境變化所致，并且其誤差極大，在高反射環(huán)境時誤差級數(shù)在米級，比載波相位影響更大。通過研究人員的試驗檢查證明，多路徑效應對測量工作的最大影響值可達10米，在距離地面最近的地方效應的影響越明顯，且存在周期性。為了減少該誤差，可采取如下措施：第一，認真對站址進行選擇，多路徑不僅與反射物距離測站距離有關，而且也與衛(wèi)星方向有關，由此可以篩選距平靜湖面較遠的地方，而且要避開山坡、盆地和山谷，盡量在地形平坦開闊，建筑物稀少的地方進行。第二，使用減弱多路徑效應的天線。在所使用的天線中加設抑徑板，可以大幅度減少其影響效果。第三，由于在影響效果在地面附近時急劇加強，因此可以考慮將接收機天線的架設高度增加，減少影響。

1.4 RTK測量范圍。RTK技術采用的實時傳輸技術，因此對距離的大小有一定的要求。通過對觀測站相距基準站距離的大小對點位位移量進行試驗。結(jié)果表明，觀測站相距基準站的距離越大誤差就越大，數(shù)據(jù)可靠性越高；觀測站相距基準站的距離越小誤差就越小，數(shù)據(jù)可靠性越低。其范圍大小控制在10km以內(nèi)時都在誤差允許之內(nèi)。在進行邊長大于15km的長距離測量時，由于誤差等各方面因素影響只能采用靜態(tài)測量法；邊長10至15km之間時，若此時條件允許時，例如衛(wèi)星數(shù)量足夠，觀測條件良好等，可采取快速靜態(tài)測量；如果測量地區(qū)處于開闊的平原地區(qū)，可使用RTK技術。對于邊長小于5km的一、二級地籍控制網(wǎng)基線內(nèi)，可優(yōu)先選擇RTK技術；如果設備不能足夠的滿足要求，那么可以選擇使用快速靜態(tài)定位法來進行；對于邊長在5至10km的基本控制網(wǎng)進行時，盡量使用快速靜態(tài)GPS測量法；在設備和環(huán)境都允許時，可使用RTK測量，但是若設備和環(huán)境有一項不滿足，就不可以進行。在地籍控制測量時，由于測量精度極高，因此在設計基線時不可設置太大，一般在5km以下，碎步測量時可適當放寬要求，但是也不可過多，最大值在15km以下。在只有RTK測量設備時，對大區(qū)域完成測量工作時，必須在區(qū)域內(nèi)部設置多個參考點，而不是設置基準站，其原因是基準站的整體費用消耗較大。在RTK技術只有單個站點進行參考時，往往數(shù)據(jù)存在較大誤差，而技術人員想要擴大其適用范圍可以使用網(wǎng)絡RTK技術，這項技術可以大幅度的縮減距離的影響，而且降低了成本，增加了數(shù)據(jù)可靠性，不過該方面技術應用方面研究還不夠透徹，因此技術尚不成熟。

1.5 測量初始化操作。實踐過程中證明，在接收設備搜索并鎖定6顆級以上數(shù)量衛(wèi)星時，其數(shù)據(jù)可靠性有了很大提升。但由于環(huán)境條件限制，當需要對山區(qū)、樹林等環(huán)境條件不允許的情況時，這時在實行該方法時，很有可能出現(xiàn)間歇性搜索不到衛(wèi)星信號的可能，這時在采用RTK技術進行作業(yè)時就需要重新初始化進行，造成時間浪費，因此在實際操作中應該盡可能的減少這部分時間的長度。通過理論分析來提高初始化的方式可以使用雙頻OTF的方法，或者使用單歷元來將整周的模糊度固定下來進行計算，但是由于該算法的數(shù)據(jù)可靠程度不夠，是當今科研項目研究的重點。在實際野外測量時，工作人員可以換用快速靜態(tài)測量模式來縮短初始化環(huán)節(jié)的用時。

2 結(jié)束語

文章通過分析GPS-RTK技術在地籍測量實踐中出現(xiàn)的常見問題，并且做出簡要建議指導。在地籍測量碎部測量部分，數(shù)量較大，而且對精確度的要求更高，測量要求在作業(yè)區(qū)內(nèi)部的整體精確程度應當差異不大，使用GPS-RTK技術能很大程度的提高測繪效率，減少人員的使用量，并且對精度要求有一定的保證，因此GPS-RTK技術在測繪行業(yè)會有更廣泛的應用。

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