GPSRTK在海島測(cè)量中的應(yīng)用

宋小波聞峰王旭

（1國(guó)家海洋局第二海洋研究所工程海洋學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310000，2.南陽(yáng)高新區(qū)大地測(cè)繪有限公司，河南 南陽(yáng) 4730000）

GPSRTK在海島測(cè)量中的應(yīng)用

宋小波1聞峰1王旭2

（1國(guó)家海洋局第二海洋研究所工程海洋學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310000，2.南陽(yáng)高新區(qū)大地測(cè)繪有限公司，河南 南陽(yáng) 4730000）

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，GPSRTK技術(shù)發(fā)展迅速，特別是在在城理測(cè)繪行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛了。本論文立足于作者的工作實(shí)踐，結(jié)合相應(yīng)的知識(shí)體系，對(duì)GPSRTK技術(shù)測(cè)量的基本原理做了詳細(xì)的介紹，對(duì)其在海島測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，對(duì)測(cè)量的程序進(jìn)行了詳細(xì)的探討。論文最后結(jié)合鴛鴦島地型的測(cè)量工作，對(duì)GPSRTK技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了案例分析。

GPSRTK；海島測(cè)量；精度；應(yīng)用

我國(guó)擁有多達(dá)18000千米的海岸線(xiàn)、廣闊的大陸架和300多萬(wàn)平方千米的海洋疆土，合理開(kāi)發(fā)和利用海洋資源、科學(xué)保護(hù)海洋環(huán)境是實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要基礎(chǔ)。我國(guó)已經(jīng)制定并逐步實(shí)施藍(lán)色經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略，沿海各省市區(qū)也加大海洋投入，也是經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的重要一環(huán)。海島測(cè)繪不僅統(tǒng)一陸海測(cè)繪基準(zhǔn)，為陸海地理信息共享和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，而且開(kāi)展海島基礎(chǔ)測(cè)繪工作，提供海島位置、地形地貌等基礎(chǔ)地理信息，這對(duì)海島開(kāi)發(fā)利用、海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)防建設(shè)等具有舉足輕重的作用。隨著3S 技術(shù)、衛(wèi)星通訊技術(shù)、信息技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、地球科學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展，包括海島（礁）的海洋測(cè)繪逐步進(jìn)入以數(shù)字式測(cè)量為主體、以信息化技術(shù)為支撐、以智能化技術(shù)為代表的現(xiàn)代海洋測(cè)繪的新階段。GPSRTK在海島測(cè)繪中的應(yīng)用情況來(lái)看，目前GPSRTK在海島（礁）測(cè)繪方面的應(yīng)用，主要體現(xiàn)于海島（礁）區(qū)域的大地控制網(wǎng)布設(shè)、空間信息采集技術(shù)、海底地形信息采集的手段、大地基準(zhǔn)面的精化和深度基準(zhǔn)的確定。

1 GPSRTK技術(shù)簡(jiǎn)介

GPS-RTK技術(shù)，也稱(chēng)作實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，是數(shù)據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)同全球定位系統(tǒng)的整合技術(shù)，是一種以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分 GPS 測(cè)量技術(shù)。其通過(guò)在工作基站中GPS接受設(shè)備，從而能夠通過(guò)衛(wèi)星對(duì)各區(qū)域?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)所得結(jié)果通過(guò)無(wú)線(xiàn)電傳輸回地面控制中心。而在地面用戶(hù)站中，工作人員則可以通過(guò)相關(guān)設(shè)備使接受到的衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)根據(jù)相對(duì)定位原理將其解算并得出其精度以及三維坐標(biāo)。通過(guò)這種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方式，就能夠有效的對(duì)基站觀測(cè)成果的質(zhì)量進(jìn)行掌握，并最終確定解算結(jié)果的合格性，從而有效的減少觀測(cè)時(shí)間以及觀測(cè)量。

在RTK系統(tǒng)中，通常由GPS接收設(shè)備、軟件系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備這三部分組成。其中，GPS設(shè)備負(fù)責(zé)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的接收，軟件系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的對(duì)三維坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，而數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)則能夠?qū)ο嚓P(guān)區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量。經(jīng)過(guò)這三者的有效整合，就能夠在對(duì)各技術(shù)取長(zhǎng)補(bǔ)短的同時(shí)提高工作效率，提高計(jì)算精度，從而保證勘測(cè)工作的順利進(jìn)行。

2 GPS RTK技術(shù)在當(dāng)前海島地形測(cè)繪中的應(yīng)用情況分析

海島地形測(cè)繪工作在我國(guó)的海洋土地開(kāi)發(fā)工作中是一項(xiàng)較為基礎(chǔ)的工作，這為我國(guó)能夠充分開(kāi)發(fā)海洋經(jīng)濟(jì)提供準(zhǔn)確的地形圖紙，從而能夠滿(mǎn)足我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求。在海島地形測(cè)繪工作中，主要是對(duì)土地界址點(diǎn)的位置進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)測(cè)量、觀察對(duì)相關(guān)區(qū)域的土地利用情況進(jìn)行一定的掌握。無(wú)論是精確性還是效率都有所不足，而通過(guò)GPSRTK技術(shù)則能夠更為準(zhǔn)確、快速的獲取定位信息，從而極大的提高了工作效率。

在海島測(cè)繪工作中，首先應(yīng)當(dāng)根據(jù)控制點(diǎn)對(duì)圖根控制點(diǎn)進(jìn)行加密，并使用平板或者經(jīng)緯儀側(cè)圖法對(duì)地形圖進(jìn)行繪制。近年來(lái)，我國(guó)的測(cè)繪技術(shù)也得到了較好的發(fā)展，目前已經(jīng)能夠通過(guò)電子手薄以及測(cè)圖軟件結(jié)合的方式繪制地區(qū)地形圖，但是在這種測(cè)繪方式中還是需要點(diǎn)雨點(diǎn)之間的通視，需要多人共同完成。而通過(guò)GPSRTK技術(shù)，則僅僅需要一名工作人員在操作儀器的幫助下對(duì)各地區(qū)位置點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定以及信息的采集，并在室外工作完成之后將其錄入到專(zhuān)業(yè)軟件之中得出最終的地形測(cè)繪圖，從而有效的減少了地形測(cè)繪工作中人力、時(shí)間的花費(fèi)。

3 GPSRTK在海島地形測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)

一般情況下，由于海島離大陸較遠(yuǎn)，部分海島上無(wú)控制點(diǎn)，若用傳統(tǒng)的測(cè)量方式，從大陸引控制點(diǎn)到海島上，實(shí)現(xiàn)起來(lái)會(huì)很困難，給工程增加很大的難度；而且在進(jìn)行碎步測(cè)量的過(guò)程中，儀器之間需要通視，并且儀器需要頻繁的移站、重新架設(shè)，影響測(cè)量進(jìn)度。而GPSRTK技術(shù)的應(yīng)用很好的解決了上述遇到的各種弊端，測(cè)量速度快、精度高，不需要考慮通視問(wèn)題、天氣問(wèn)題，大大降低了作業(yè)強(qiáng)度，節(jié)省外業(yè)測(cè)量工作的經(jīng)費(fèi)。

4 GPSRTK在海島地形測(cè)量中的應(yīng)用

4.1 控制測(cè)量

當(dāng)前我國(guó)大部份采用的是北京54坐標(biāo)系和西安80坐標(biāo)系，也有相應(yīng)的地方是獨(dú)立坐標(biāo)系。而GPSRTK技術(shù)也獲得的數(shù)據(jù)是WUS84坐標(biāo)，所以我們需要進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)化，通過(guò)正確的坐標(biāo)求解來(lái)獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而能正常的利用GPSRTK技術(shù)。對(duì)于地形測(cè)量來(lái)說(shuō)，精度要求較高，需求解7參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，求解7參數(shù)需要至少3個(gè)以上的控制點(diǎn)同時(shí)具有WUS-84坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)或西安80坐標(biāo)。在測(cè)區(qū)中選擇無(wú)各種強(qiáng)電磁干擾源、遠(yuǎn)離高壓線(xiàn)、視野開(kāi)闊的相對(duì)較高等觀測(cè)條件良好的控制點(diǎn)架設(shè)基準(zhǔn)站，打開(kāi)接收機(jī)，選擇所需坐標(biāo)系，輸入控制點(diǎn)的WUS84坐標(biāo)和相應(yīng)的西安80坐標(biāo)或其他地方坐標(biāo)，選擇“工地校正”，獲取7參數(shù)，然后再進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。

4.2 界址點(diǎn)放樣和埋設(shè)界樁

在界址點(diǎn)放樣的測(cè)量工作中，應(yīng)當(dāng)先在已知點(diǎn)上放置接收機(jī)作為測(cè)定的固定站，而在后續(xù)的定位以及放樣時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)建立起坐標(biāo)系統(tǒng)以及工作項(xiàng)目，并對(duì)參考橢球以及投影帶進(jìn)行良好的選擇；其次，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)貐^(qū)域無(wú)線(xiàn)電情況選擇適當(dāng)?shù)念l率，并保證基準(zhǔn)站同移動(dòng)站頻率的一致性；再次，在坐標(biāo)輸入過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)先將控制點(diǎn)以及放樣界址坐標(biāo)輸入到項(xiàng)目系統(tǒng)之中以備后續(xù)定位以及檢查，并在系統(tǒng)測(cè)量菜單中以RTK測(cè)量形式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，并在初始化工作完畢之后再次啟動(dòng)RTK并正式開(kāi)展數(shù)據(jù)測(cè)量工作。最后，在定位放樣工作中，應(yīng)當(dāng)先從項(xiàng)目系統(tǒng)中調(diào)取放樣點(diǎn)坐標(biāo)，此時(shí)該坐標(biāo)值以及同站點(diǎn)之間的方位情況以及距離情況就會(huì)顯示在手薄的顯示屏幕中，在這種可視化的環(huán)境下，工作人員只需要帶著GPS接收機(jī)根據(jù)系統(tǒng)提示情況走向放樣點(diǎn)位置即可，從而能夠有效的減少工作人員的工作量、提高工作效率。而當(dāng)移動(dòng)站標(biāo)桿同放樣點(diǎn)位置相符時(shí)，手薄就會(huì)及時(shí)的發(fā)出提示，表明工作定位成功，之后工作人員在對(duì)界樁埋設(shè)的過(guò)程中只要根據(jù)設(shè)備體術(shù)不斷調(diào)整誤差即可。而在RTK測(cè)量速度方面，則同其初始化時(shí)間具有較大的聯(lián)系，而RTK初始化時(shí)間則會(huì)根據(jù)工作接受衛(wèi)星數(shù)量、RTK信息傳輸質(zhì)量以及RTK的技術(shù)類(lèi)別不同而具有一定的差異，總的來(lái)說(shuō)，計(jì)算技術(shù)越快、搜索到衛(wèi)星數(shù)量越多、RTK信息傳輸質(zhì)量越高，那么整個(gè)系統(tǒng)所需的初始化時(shí)間也就越短、整個(gè)系統(tǒng)的工作效率也就越高。

4.3 細(xì)部測(cè)量

在基準(zhǔn)站架設(shè)完畢，界址點(diǎn)放樣和埋設(shè)界樁等工作完成后，就可以使用RTK進(jìn)行細(xì)部測(cè)量了。在以往的海島地型測(cè)量的過(guò)程當(dāng)中，一般都是需要提前建立圖根控制點(diǎn)，然后在圖根控制點(diǎn)上架設(shè)經(jīng)緯儀或者全站儀進(jìn)行測(cè)圖，這還需要考慮野外的天氣情況，否則還無(wú)法正常完成測(cè)試，控制點(diǎn)之間和細(xì)部點(diǎn)都需要通視，實(shí)際工作當(dāng)中二都之間的遠(yuǎn)近也必須達(dá)到要求，否則也無(wú)法進(jìn)行，每個(gè)工作組需要3-4人一起共同作業(yè)。如果采取RTK測(cè)量時(shí)僅僅1-2人就能完成成有的工作。從工作內(nèi)容上來(lái)看，測(cè)量1個(gè)細(xì)部點(diǎn)僅需2-3s，1天能夠采集600-700個(gè)細(xì)部點(diǎn)，而且RTK作業(yè)范圍大，不需要頻繁的移站、重新架設(shè)儀器，儀器架設(shè)好后，全力跑點(diǎn)即可。RTK測(cè)量地形圖與全站儀測(cè)量地形圖相比較：一是省時(shí)、省力。RTK作業(yè)對(duì)工作人員的需要大量減少了；二是測(cè)量工作的效率大大提高了高。測(cè)量1個(gè)細(xì)部點(diǎn)所需時(shí)間比以前減少了一倍；三是受外界特別的天氣的影響比較少，方便了外業(yè)測(cè)量工作；四是精度高，不會(huì)產(chǎn)生累計(jì)誤差。

5 GPSRTK在海島測(cè)量中的案例分析

鴛鴦島是于2013年末才立牌成立的，當(dāng)前是我國(guó)最年輕的海島，位于盤(pán)錦市大洼縣趙圈河鎮(zhèn)境內(nèi)的雙臺(tái)子河入海口處，距離盤(pán)錦市區(qū)70公里左右，當(dāng)前島上沒(méi)有人居住。其地理坐標(biāo)東經(jīng)121°48.06′-121°48. 3′，北緯40°55. 32′-40°55. 74′，全島面積6.77平方千米。近年來(lái)在盤(pán)錦市鴛鴦島生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)視監(jiān)測(cè)項(xiàng)口中進(jìn)行地形測(cè)量工作。鴛鴦島是一個(gè)淤泥質(zhì)海島，島上到處都是淤泥和槽溝，并且長(zhǎng)滿(mǎn)了蘆葦，測(cè)量條件惡劣。如果采用傳統(tǒng)的全站儀進(jìn)行地形測(cè)量工作，儀器沒(méi)有地方可以架設(shè)，蘆葦?shù)恼趽跏沟眉?xì)部點(diǎn)根本就不能與控制點(diǎn)通視，測(cè)量工作根本行不通，無(wú)法完成地形測(cè)量工作。采用RTK作業(yè)，基準(zhǔn)站架設(shè)好后，不需要移動(dòng)站位就可以對(duì)全島進(jìn)行控制，不需要考慮蘆葦?shù)恼趽?，在這種淤泥質(zhì)海島上用兩個(gè)移動(dòng)站跑點(diǎn)，3個(gè)人進(jìn)行外業(yè)作業(yè)，一天可以測(cè)量400^500個(gè)點(diǎn)，僅用10天就完成了全部的外業(yè)工作。設(shè)想如果用傳統(tǒng)的測(cè)量方式進(jìn)行此次任務(wù)的測(cè)量，則耗費(fèi)的人力、物力、時(shí)間將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于RTK測(cè)量作業(yè)，而且不一定能完成外業(yè)的測(cè)量工作。

6 總結(jié)

總的來(lái)說(shuō)，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、工業(yè)建設(shè)加快、人口增長(zhǎng)迅速的背景下，我國(guó)的海洋海島資源更為緊缺，急需對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量管理以便制定合理的的海洋開(kāi)發(fā)規(guī)劃。當(dāng)前隨著信息技術(shù)的發(fā)展，PGSRTK技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于海島地形的測(cè)量提供了很多的便利，在測(cè)量工作中得到了廣泛的實(shí)際應(yīng)用。綜合以上我們可以看到PGSRTK技術(shù)在海島的測(cè)量過(guò)程當(dāng)中能夠快速、省時(shí)省力地完成，且提供精度高的3維坐標(biāo)，可以大大提高工作效率。本論文對(duì)于GPSRTK技術(shù)做了詳細(xì)的，而在實(shí)際的海島測(cè)量工作當(dāng)中也應(yīng)當(dāng)以此為依據(jù)，從而在對(duì)GPSRTK技術(shù)良好運(yùn)用的基礎(chǔ)上為我國(guó)的海島資源良好開(kāi)發(fā)作出了保障。

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GPS RTK

A

1003-5168（2015）11-105-02