RTK測繪技術(shù)在國土測繪工作中的應(yīng)用

阿依努爾?托合提

摘要：RTK測繪技術(shù)是國土測繪工作中的一種重要技術(shù)，它相比傳統(tǒng)測繪方法優(yōu)勢明顯，測量方式靈活，而且觀測效率也頗高，目前已經(jīng)被我國國土測繪領(lǐng)域所廣泛應(yīng)用。本文主要介紹了基于GPS網(wǎng)絡(luò)的RTK系統(tǒng)原理與構(gòu)成，并援引沈陽市鐵西區(qū)的國土測繪實(shí)例解析了該技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：RTK測繪技術(shù)；土地測繪；GPS；構(gòu)成

RTK（Real-time kinematic）即實(shí)時(shí)動態(tài)控制系統(tǒng)，因?yàn)橹饕訥PS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，所以它屬于GPS測量技術(shù)范疇，能夠?qū)崿F(xiàn)無間斷的實(shí)時(shí)觀測，所以它又叫做GPS-RTK技術(shù)。該技術(shù)的主要工作流程就是將觀測到的數(shù)據(jù)通過無線遠(yuǎn)程傳輸發(fā)送給各個(gè)用戶觀測站，然后依靠電臺技術(shù)記錄各個(gè)坐標(biāo)值的信息，并根據(jù)相對定位與實(shí)時(shí)差分的通信原理將信號再發(fā)送給GPS接收機(jī)。此時(shí)基準(zhǔn)站就會開始對所接收到的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的特定處理，在分析計(jì)算中求得土地逐點(diǎn)的平面坐標(biāo)及海拔高度，從而精確顯示其坐標(biāo)和精度。

一、RTK測繪技術(shù)原理

基于GPS網(wǎng)絡(luò)的RTK測繪技術(shù)基本原理就是在一個(gè)比較廣闊的土地區(qū)域內(nèi)進(jìn)行基準(zhǔn)站的均勻布設(shè)，架構(gòu)基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)，以它們?yōu)橹行幕鶞?zhǔn)，然后計(jì)算和傳播修正信息，對該信號覆蓋地區(qū)的衛(wèi)星定位用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)的修正。實(shí)際上，RTK測繪所借鑒的GPS網(wǎng)絡(luò)是廣域差分（Wide Area DGPS）即WADGPS。WADGPS所采用的是誤差分離技術(shù)，這一技術(shù)中誤差源會被模型化，所有偽距誤差都會被轉(zhuǎn)化為各種誤差例如電離層誤差、衛(wèi)星鐘差和衛(wèi)星星歷誤差等等。轉(zhuǎn)化之后系統(tǒng)會為它們產(chǎn)生相應(yīng)的修正數(shù)，利用WADGPS技術(shù)來改正這些偽距誤差，從而提升GPS導(dǎo)航定位的精度。所以總體來說GPS-RTK測量技術(shù)就包括了GPS基準(zhǔn)站、GPS移動站和數(shù)據(jù)鏈三大部分。這三部分之間的運(yùn)作關(guān)系是GPS基準(zhǔn)站對接收機(jī)接收到的GPS衛(wèi)星信號做第一步處置，然后將處置后的信號轉(zhuǎn)發(fā)給各個(gè)移動站。移動站將這些信息與之前接收過的原有信息進(jìn)行比較，對比較結(jié)果進(jìn)行第二步處理。處理后經(jīng)過數(shù)據(jù)鏈為這些比較結(jié)果給出厘米級的數(shù)據(jù)結(jié)果[1]。

二、RTK測繪技術(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算

RTK測繪技術(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算對應(yīng)GPS基準(zhǔn)站中的精度指標(biāo)和三維坐標(biāo)，它采用了實(shí)時(shí)動態(tài)的GPS測量，當(dāng)接收到來自6顆以上衛(wèi)星的信號時(shí)，就可以開始測量初始化工作，準(zhǔn)備完成國土土地物點(diǎn)及界址點(diǎn)的坐標(biāo)測繪。一般GPS-RTK的測量都是在WGS-84這一坐標(biāo)系下所測繪的，城市國土測繪則會選擇在北京54坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系上進(jìn)行。但是為了提高測繪效率，應(yīng)該做到實(shí)時(shí)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，整個(gè)測繪工作下來至少要進(jìn)行三次坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。下面我們用Burasa模型來實(shí)現(xiàn)GPS-RTK的參數(shù)轉(zhuǎn)換，以本地坐標(biāo)系為基礎(chǔ)建立數(shù)學(xué)模型。

根據(jù)上述簡化公式就可以求出3個(gè)平移參數(shù)，它們都能滿足一定精度要求進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換[2]。

三、利用手機(jī)模式進(jìn)行的GPS-RTK國土測繪

鐵西區(qū)是沈陽市的老工業(yè)區(qū)，地理位置與功能都很重要，總面積達(dá)到490平方公里。東西跨度28km，南北最長處達(dá)到25km，所以如果要依靠GPS-RTK進(jìn)行國土測繪，在精度要求上很難達(dá)到厘米級別要求。而且鐵西區(qū)內(nèi)的基準(zhǔn)站與流動站的距離也沒有超過20km。為了避免鐵西區(qū)內(nèi)多種微波信號及雷達(dá)的影響干擾，在測繪時(shí)采用了移動手機(jī)的工作模式進(jìn)行土地測繪，移動手機(jī)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，也可以移動到區(qū)內(nèi)的任何位置進(jìn)行測試，其測量精度也可以達(dá)到厘米級甚至以上，完全能夠解決和滿足土地控制測量的基本要求。所以用這種成本較低且移動性強(qiáng)的方法對工業(yè)區(qū)進(jìn)行RTK國土測繪具有極強(qiáng)的應(yīng)用性。

四、引入RTK技術(shù)的土地細(xì)部測量

鐵西區(qū)還采用了引入GPS-RTK技術(shù)的土地地籍細(xì)部測量，它的主要目的就是測定每一宗地的權(quán)屬界址，包括線、點(diǎn)、形狀、數(shù)量和位置等相關(guān)情況的信息。按照《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》中的規(guī)定，一般基于城市城鎮(zhèn)地籍平面控制測量基礎(chǔ)上的土地地籍細(xì)部測量，在選址上它的界址點(diǎn)間距離不能超過10cm誤差，而其內(nèi)部隱蔽介質(zhì)點(diǎn)，城鄉(xiāng)之間的允許誤差不能超過15cm。利用GPS的RTK技術(shù)就可以滿足上述的精度要求，而且它的采點(diǎn)速度較快且工作范圍也非常之廣，這就極大的提高了土地測繪的工作效率。但是，GPS-RTK在細(xì)部測量的能力上也有缺陷，雖然在測繪規(guī)則上它并不要求基準(zhǔn)站與流動站具有通視性，但卻要求GPS接收機(jī)能夠?qū)πl(wèi)星信號接受天線對天的通視，這往往會因?yàn)楸粶y地物被建筑物阻擋而無法完成測量。此時(shí)就需要用例如圖解交會法、極坐標(biāo)法這種國土測繪方法來完成測繪工作，進(jìn)而提高土地地籍測繪的進(jìn)度。

五、建設(shè)用地的測繪定界應(yīng)用

建設(shè)用地的測繪定界應(yīng)用能夠?qū)ν恋厥褂玫慕缇€范圍、界樁位置、用地面積進(jìn)行確定。它也是政府用來管理土地、審批土地和管理土地地籍基礎(chǔ)資料的基本技術(shù)。一般來說，建設(shè)用地的測繪定界工作程序?yàn)椋菏紫葘彶槟繕?biāo)用地的有關(guān)地圖和文件，然后進(jìn)行現(xiàn)場勘測并分類相關(guān)土地，然后根據(jù)分類進(jìn)行面積計(jì)算從而規(guī)劃出紅線，繪制宗地圖。隨后是土地放樣、復(fù)查核對測量，最終將土地管理資料歸檔。所有的地圖設(shè)計(jì)要根據(jù)土地分類及土地坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)查放樣和歸檔。而RTK在這里起到的作用是拔地定樁，它降低了解析放樣與關(guān)系距離放樣的繁瑣性，并同時(shí)簡化了建設(shè)用地測繪勘定的工作程序，在一些例如河道、鐵路輸電線路及公路等線性土地測繪工程中較為實(shí)用和高效?？紤]到沈陽市鐵西區(qū)屬于工業(yè)基地功能的土地，所以會涉及許多的單位工地放樣。而東北平原開闊且自然環(huán)境較好，所以采用GPS-RTK進(jìn)行全天候的技術(shù)放樣，就會顯現(xiàn)出測繪的高效率。在基站的選擇上，要做到對全區(qū)域的覆蓋，這里利用到了已有幾個(gè)區(qū)域的基準(zhǔn)站作為控制點(diǎn)，然后采用“一步法”的方式對該地區(qū)進(jìn)行測繪定界[3]。

總結(jié)

基于GPS的RTK技術(shù)在土地測繪應(yīng)用中效率高且實(shí)用性強(qiáng)，所以我們在實(shí)施測繪工作時(shí)一定要注意對土地測繪精度、實(shí)時(shí)性與作業(yè)效率的匹配性，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性、抗干擾性。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃雪波.RTK測繪技術(shù)在國土測繪工作中的運(yùn)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2014（11）：34-34.

[2]李慶宣，黃華敏.國土測繪工作中RTK測繪技術(shù)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（24）：7.

[3]董文忠，陳德勝.GPS-RTK技術(shù)在土地測繪中的應(yīng)用[J].遼寧國土資源，2005（10）：44-45.