GPS RTK技術在地籍測量中的應用

張杰，屠艮

中國地質大學江城學院，湖北 武漢 430200

1 GPS技術在我國地籍測量中的應用前景

在國外，應用GPS技術來進行地籍測量的實例已屢見不鮮，尤其是歐美等發(fā)達國家，已將GPS技術應用于較大的工程項目，并且在不斷地開發(fā)研究更適于地籍測量特點的GPS技術。

在我國，對GPS技術的應用和開發(fā)雖然還是一個較新的課題，但近兩年來發(fā)展非常迅速。GPS技術具有速度快、精度高這一特點已在許多不同領域里得到廣泛證實。

可以預料，在測繪領域里，應用GPS技術將會成為一種不可替代的趨勢，其比重會越來越大，在測量工作中具有代替全站儀的趨勢，是地籍測量的一項革命性的技術創(chuàng)新，它必將對傳統(tǒng)的作業(yè)理念予以更新。

2 GPS RTK測量的基本原理

在已知坐標的參考點上安置一臺基準站接收機，通過對所有可視GPS衛(wèi)星信號的接收，將測站坐標、觀測值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機工作狀態(tài)通過基準站電臺發(fā)射出去，流動站在對GPS衛(wèi)星信號進行觀測的同時，也接收來自基準站的數(shù)據(jù)。通過OTF（運動中求解整周模糊度）算法求出載波相位整周模糊度，再通過相對定位模型，最后求出厘米級精度的流動站位置。這種測量方法的核心是求解整周模糊度，并且在觀測過程中不能失鎖。因此GPS RTK測量不僅要求有足夠數(shù)量的衛(wèi)星（一般至少5顆才能達到地籍測量精度）和較好的衛(wèi)星幾何分布（PDOP值應小于6），而且還要求基準站與流動站之間的數(shù)據(jù)通訊必須良好，即“微波通視”。

使用實時動態(tài)GPS測量，在完成初始化后，就能快速測定地物點或界址點的坐標。

3 GPS RTK在地籍測量中的技術要求

為了保證GPS RTK測量工作的正常進行，同時也為提高GPS RTK測量的精度，GPS RTK應滿足以下測量技術要求。

1）GPS RTK測量用于圖根控制測量時，一般應以GPS D級或以上等級點為基準站。由一基準站遷到另一基準站后，應對一個以上的已知點進行檢核。

2）流動站初始化成功后，應對部分已知點進行觀測，確認無誤后才進行RTK測量，同時在流動站工作結束之前，也應檢測已知點，確保整個測量工作的數(shù)據(jù)可靠性。

3） GPS RTK進行地籍測量時，可只對地物點、管線點測量一次，但每測完200點左右或測量長度達到250m后，就應對GPS RTK重新設定流動站，檢查觀測坐標無誤后，方可進入下一步工作。

4）RTK測量工作開始前應按規(guī)定對儀器進行檢驗，同時，要進行嚴格的衛(wèi)星星歷預報，當預報表超過7天時，應重新進行預報。根據(jù)實際情況，合理安排野外作業(yè)時間，同時應避免雷雨大風等惡劣天氣。

5）流動站與基準站之間的距離一般不超過10km，特殊情況可放寬至15km。流動站作業(yè)時，天線姿態(tài)要盡量保持垂直，距流動站10m之內禁止使用手機、對講機等通信設備。

6）RTK工作期間，基準站不允許有以下操作：改變儀器高度值、關機后又重新啟動、改變測站名稱及數(shù)據(jù)鏈通信模式、改變天線的位置、關閉或刪除文件等。若基準站發(fā)生變動，應及時通知流動站，且流動站必須關機后再重新設置等操作，同時應檢測至少一個已知點坐標。

4 GPS RTK技術在地籍測量中遇到的問題及對策

實踐表明，GPS RTK技術在地籍測量中能取得不錯的效果，獲得很高的經(jīng)濟效益，扮演著越來越重要的角色。但在某些方面也會遇到一定的困難，仍然需要進一步的改進和完善。下面就RTK實際使用中出現(xiàn)的部分問題進行探討，以期對RTK技術在地籍測量中的應用提供一些有益的建議與啟示。

1）GPS RTK測量的結果是在WGS-84坐標系下的坐標，而地籍測量是在當?shù)刈鴺嘶蛘弑本?4坐標上進行的，這就需要我們將觀測的結果轉換成當?shù)刈鴺耍虼?，坐標轉換工作顯得非常重要，一般使用平面轉換和高程擬合的方法。

轉換模型有三參數(shù)、四參數(shù)、七參數(shù)、Bursa-Wolf轉換法等，為了提高精度，最好選擇均勻分布于測區(qū)內的幾個點，利用最小二乘法來求解轉換參數(shù)。為了校驗轉換參數(shù)的準確性，還可以選擇測區(qū)內的某幾個已知點不參與計算，然后代入公式起檢驗作用。如果測區(qū)的范圍不大，可以不考慮7個參數(shù)中的尺度比和旋轉參數(shù)，通過現(xiàn)場求定3個平移參數(shù)，快速得到滿足一定精度要求的轉換參數(shù)。

2）GPS RTK在地籍測量中，要求基準站實時向流動站發(fā)送信息，數(shù)據(jù)傳輸速率一般不能低于9600bit，數(shù)據(jù)鏈拉得越遠，可以減少基準站的設立和避免頻繁轉站。

3）初始化問題。當能接收到6顆以上的衛(wèi)星信號時，接收機的可靠性較好，如果測區(qū)樹林茂密，環(huán)境復雜，在某一時間段內就不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋，GPS RTK接收機就有可能接收不到衛(wèi)星信號而出現(xiàn)失鎖，這時就容易產(chǎn)生假值，需要對流動站重新進行初始化。在實際操作中可采用快速靜態(tài)測量模式以減少初始化時間，該測量模式能滿足地籍測量的要求，在衛(wèi)星信號不理想的地區(qū)，還可用全站儀來進行聯(lián)合補測。

5 結論

通過以上分析可以看出，隨著數(shù)據(jù)傳輸能力的增強，測量精度的提高，數(shù)據(jù)抗干擾性的加強，RTK技術將在地籍測量和其它領域得到更廣闊的應用。

[1]徐紹銓，張華海.GPS測量原理及應用.武漢大學出版社，2008.

[2]李長春.GPS在地籍控制測量中的應用.淮海工學院報，2005（2）.

[3]謝世杰，等.RTK特點與誤差分析.測繪工程，2002（2）.