GPS—RTK技術(shù)在城市地籍測(cè)量中的應(yīng)用

李瑞剛

摘要：GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了測(cè)量外業(yè)的作業(yè)效率和精度，是GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新突破。本文從控制測(cè)量、地籍碎部測(cè)量和放樣三個(gè)方面對(duì)其在城市地籍測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，并分析了其優(yōu)點(diǎn)及在城市地籍測(cè)量應(yīng)用中存在的問題。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK；地籍測(cè)量；城市測(cè)量

隨著測(cè)繪科學(xué)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的測(cè)繪方法及技術(shù)開始逐步被不斷發(fā)展更新的一些新儀器設(shè)備、新技術(shù)方法所取代。這些新儀器設(shè)備和技術(shù)方法的出現(xiàn)不斷的引發(fā)測(cè)繪技術(shù)的革命，使測(cè)量的精度和效益得到很大程度的提高。GPS-RTK技術(shù)（Real Time Kinematic，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位），也叫做載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)，該方法基于載波相位所獲得的觀測(cè)值，對(duì)兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量的差分進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，從而實(shí)時(shí)地獲得測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位，并且在一定范圍內(nèi)其測(cè)量精度可達(dá)到厘米級(jí)，從而極大地提高了測(cè)量外業(yè)的作業(yè)效率和精度，是GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新突破[1]。GPS-RTK技術(shù)是基于GPS技術(shù)發(fā)展起來的，是GPS在測(cè)繪科學(xué)中應(yīng)用的一個(gè)重大里程碑，由于其具有操作快捷、精度和自動(dòng)化程度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，并且不累積定位誤差等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于地形測(cè)圖、控制測(cè)量以及工程放樣等多種工程領(lǐng)域和城市地籍測(cè)量之中。

2. GPS-RTK技術(shù)在城市地籍測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 控制測(cè)量

城市地籍控制測(cè)量往往采用三角網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)的方法來進(jìn)行，要求相鄰控制點(diǎn)之間要能夠通視，因此其技術(shù)規(guī)范對(duì)導(dǎo)線的長度和圖形均具有一定程度的要求[2]。由于我們?cè)谶M(jìn)行外業(yè)測(cè)設(shè)的過程之中是無法實(shí)時(shí)了解和明確導(dǎo)線的精度的，因此當(dāng)完成測(cè)設(shè)并進(jìn)行內(nèi)業(yè)的平差處理后，如果發(fā)生測(cè)量精度與規(guī)范要求不相符合的情況，則只能進(jìn)行返工重測(cè)，而GPS-RTK技術(shù)的使用極好地解決了傳統(tǒng)控制測(cè)量過程中可能發(fā)生的這些情況。RTK在進(jìn)行控制測(cè)量時(shí)，點(diǎn)與點(diǎn)之間不需要達(dá)到完全通視，并且也不需要進(jìn)行導(dǎo)線平差，同時(shí)對(duì)控制點(diǎn)之間的圖形和邊長等均也沒有限制。此外，采用GPS-RTK技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)獲得和提供定位的坐標(biāo)數(shù)據(jù)、精度，并將坐標(biāo)及點(diǎn)位精度及時(shí)更新并實(shí)時(shí)顯示在測(cè)量控制器上，如果點(diǎn)位精度達(dá)到要求，用戶就可以將坐標(biāo)的均值、精度及圖形屬性等數(shù)據(jù)資料存貯到電子手簿中。一般情況下，一個(gè)控制點(diǎn)的測(cè)量能夠在幾分鐘，甚至是幾秒鐘內(nèi)就可以完成，從而極大地提高了作業(yè)效率。需要注意的是，在應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行布設(shè)控制網(wǎng)前，必須通過GPS-RTK的點(diǎn)校正功能計(jì)算出測(cè)區(qū)的WGS-84坐標(biāo)與80或54坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，從而有效避免投影變形，最終獲得更精確的控制點(diǎn)坐標(biāo)成果。

2.2 地籍碎部測(cè)量

用全站儀進(jìn)行碎步測(cè)量時(shí)，每個(gè)點(diǎn)的測(cè)量均需要輸入該點(diǎn)的地物編碼，再利用成圖軟件進(jìn)行成圖，要求測(cè)站點(diǎn)和被測(cè)的碎部點(diǎn)之間一定要能夠通視，并且要2～3人同時(shí)進(jìn)行作業(yè)。而采用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行碎部測(cè)量時(shí)，不要求通視，在架設(shè)好基準(zhǔn)站后僅需一人即可完成作業(yè)，從而大大提高了測(cè)圖的工作效率。用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行城市地籍碎部測(cè)量的具體方法如下：首先，測(cè)量員對(duì)儀器進(jìn)行初始化（獲得固定解）；其次，在要進(jìn)行測(cè)量的地形地貌碎部點(diǎn)上，將測(cè)桿對(duì)中，當(dāng)氣泡居中后，開始進(jìn)行測(cè)量，只需幾秒鐘就可以獲得該點(diǎn)的坐標(biāo)，當(dāng)精度達(dá)到要求時(shí)，即可輸入該點(diǎn)的特征編碼進(jìn)行可保存；最后，當(dāng)把測(cè)區(qū)內(nèi)的所有地形地物點(diǎn)位測(cè)定完成之后，利用專業(yè)數(shù)據(jù)傳輸和處理軟件輸出所獲得的全部的測(cè)量點(diǎn)。

2.3 放樣

所謂放樣就是通過采用一定的儀器和方法，在實(shí)際地點(diǎn)把人為設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位標(biāo)定出來[3]。采用經(jīng)緯儀交會(huì)放樣、全站儀的邊角放樣和距離交會(huì)等傳統(tǒng)的放樣技術(shù)進(jìn)行放樣點(diǎn)位時(shí)，常常需要根據(jù)測(cè)量的結(jié)果移動(dòng)目標(biāo)，使其到達(dá)設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位。因此，傳統(tǒng)的放樣與測(cè)圖一樣，要求通視情況良好，同時(shí)需要跑尺者和觀測(cè)者兩個(gè)作業(yè)人員，工作效率不高。而當(dāng)采用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行放樣時(shí)，通過內(nèi)業(yè)用專門的軟件編輯好需放樣的點(diǎn)（或線）坐標(biāo)，然后傳輸?shù)紾PS的手簿中，就可以在野外進(jìn)行操作，具體操作時(shí)依據(jù)提示選擇好放樣點(diǎn)之后，GPS-RTK就會(huì)實(shí)時(shí)解算獲得天線所在位置的坐標(biāo)，并將其與待放樣的坐標(biāo)進(jìn)行比較，從而得出二者之間的坐標(biāo)差；然后通過GPS手簿的界面文字和圖形導(dǎo)航到點(diǎn)。因此，可以認(rèn)為這種作業(yè)方法能夠?qū)崿F(xiàn)快速找到放樣點(diǎn)。

3. GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及局限性

3.1 優(yōu)勢(shì)

1）作業(yè)效率高、速度快。利用GPS-RTK進(jìn)行地籍測(cè)量在短時(shí)間內(nèi)即可得到一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

2）定位精度高。RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)各點(diǎn)間的精度往往是獨(dú)立的，從而大大減少了測(cè)量誤差的傳播和積累。

3）操作簡(jiǎn)便，容易使用。隨著測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展和GPS接收機(jī)不斷改進(jìn)，RTK自動(dòng)化的程度越來越高，體積和重量越來越小。

4）能夠?qū)崿F(xiàn)全天候和全天時(shí)地作業(yè)。

3.2 局限性

1）衛(wèi)星信號(hào)問題

在某一確定的時(shí)間段內(nèi)，GPS全球定位系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)不可能完全覆蓋全球所有國家，因此可能產(chǎn)生假值。此外，RTK在進(jìn)行初始化時(shí)至少需要5顆衛(wèi)星，因而當(dāng)測(cè)量地點(diǎn)位于城市高樓密布區(qū)或者那些衛(wèi)星信號(hào)接收不好的地方之時(shí)，則可能發(fā)生無法初始化和得不出固定解的情況。

2）數(shù)據(jù)鏈傳輸問題

在進(jìn)行城市地籍測(cè)量中，由于受到高樓大廈的遮擋以及其他多種高頻信號(hào)源的干擾，可能導(dǎo)致在傳輸過程中數(shù)據(jù)鏈的傳輸質(zhì)量發(fā)生嚴(yán)重衰減，導(dǎo)致流動(dòng)站可能無法接收到基準(zhǔn)站所發(fā)射的信息，從而致使RTK不能進(jìn)行正常作業(yè)。

3）有效距離問題

由于上述電臺(tái)功率和數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量方面的原因，可能對(duì)RTK作業(yè)的有效距離產(chǎn)生一定的限制，即限制流動(dòng)站和基準(zhǔn)站之間的距離。此外，當(dāng)流動(dòng)站和基準(zhǔn)站的之間的距離超過一定值時(shí)，測(cè)量結(jié)果的誤差可能超限，因此一般情況下，RTK的實(shí)際作業(yè)有效距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其所標(biāo)稱的距離。依據(jù)多年的實(shí)際作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間的距離控制在6km以內(nèi)為佳。

參考文獻(xiàn)

[1]令狐義強(qiáng). GPS-RTK技術(shù)在城市地籍測(cè)量中的應(yīng)用[J]. 測(cè)繪與空間地理信息，2011，03：108-109+115.

[2]岳龍. GPS RTK技術(shù)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用研究[J]. 測(cè)繪與空間地理信息，2014，03：158-159+163.