GPS－RTK技術(shù)在地形測繪中的應用分析

■劉 放，張文斌 ■江西省煤田地質(zhì)局測繪大隊，江西 南昌 330001

1 GPS－RTK概述

GPS是英文Global Positioning System(全球定位系統(tǒng))的簡稱，他是20世紀70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。通過太空中24顆GPS衛(wèi)星可以為地球表面絕大部分地區(qū)提供準確的定位和高精度的時間基準。其中最少需要其中3顆衛(wèi)星，就能迅速確定您在地球上的位置。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務

RTK(Real Time Kinematic)技術(shù)簡單來講就是使用差分原理，也可以說是使用地面基站為接收和解算差分發(fā)送差分信息的原理，根據(jù)差分基準站發(fā)送的信息方式可將差分定位分為三類，即:位置差分、偽距差分和相位差分。這三類差分方式的工作原理是相同的，即都是由基準站發(fā)送改正數(shù)，由用戶站接收并對其測量結(jié)果進行改正，以獲得精確的定位結(jié)果。

以往采取GPS技術(shù)進行測量時需要應用多臺機器進行信號接收，在信號接收完畢后再對相關數(shù)據(jù)進行處理，結(jié)合數(shù)據(jù)處理結(jié)果方可得到控制點坐標。上述方式過于由于需要應用大量儀器，因此耗費成本較高，并且測量周期較長。然而在RTK技術(shù)不斷完善的情況下為測繪提供了良好的技術(shù)支持，使得相關工作發(fā)生了變革。RTK技術(shù)依托于基站，將RTK基站固定于某處，通過連續(xù)發(fā)射無線電信號，那么其他的接收機便可收到信號并將信號整合為一條基線。也就是說利用GPS接收機可進行動態(tài)性觀測。這種測量方式極大提升了測量精度及測量速度，僅通過基站與接收機便可完成測量工作，大幅度降低了應用成本。

2 GPS－RTK測繪實例

2.1 測區(qū)概括

本測區(qū)位于重慶東南部武陵山脈腹地的黔江區(qū)北部，境內(nèi)大部分地區(qū)以低中山為主，山地面積約占土地總面積的85%。境內(nèi)山巒起伏，溪河縱橫，嶺谷相間，地勢東北高，西南部低，最高峰灰千梁子主峰海拔1938.5米，最低點為黑溪河谷馬斯口，海拔320米，相對高差達1618.5米，一般為500—1000米，層淺—中切割中、低山地形。本次測區(qū)測量任務2.5平方公里，測繪1∶500地形圖65幅，測區(qū)大部為山地，地形復雜，植被覆蓋層較厚，遍布雜草與灌木叢，通視條件很差。

2.2 利用GPS－RTK技術(shù)進行地形圖測繪

利用GPS－RTK技術(shù)進行地形圖測繪主要包括外業(yè)數(shù)據(jù)采集及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理兩大部分。

在地勢平坦開闊的地區(qū)，完全可以用RTK作業(yè)模式測量碎部點，其測量速度比全站儀迅速。介于本測區(qū)通視條件不佳，我們采用GPS－RTK測量+全站儀碎部點測量法進行測量。先利用GPS－RTK測量圖根控制點，再用全站儀對隱蔽地物信號接收不好的角點進行補測。在用GPS－RTK測量技術(shù)進行圖根控制點測量時采用“1個基準站+多個流動站”的作業(yè)模式進行基準站設備的天線、參數(shù)設置等基本操作，隨后進行流動站的作業(yè)生產(chǎn)。操作時實時注意儀器狀態(tài)，做好點位信息記錄、數(shù)據(jù)采集等工作。完成上述工作后即可將全站儀布設在控制點上進行碎部點數(shù)據(jù)采集工作。每一個測量小組配置專門的觀測人員、繪圖人員及扶尺人員。根據(jù)測區(qū)實際情況，本項目采用位于測區(qū)外圍布設的三個GPS點JOO1、J002、J003作為己知控制點。在己知點J001上架設基準站，利用流動站測取每個控制點的WGS84坐標系統(tǒng)平面坐標及大地高，然后通過己知點JOO1，J002，J003解算得到轉(zhuǎn)換參數(shù)，以此解算測區(qū)加密控制點X01、X02、X03…X17的成果坐標。

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理則主要包括GPS控制測量數(shù)據(jù)處理、編輯整理和數(shù)字化成圖等。GPS數(shù)據(jù)處理可以采用系統(tǒng)自帶軟件，將帶粗差的觀測值直接剔除出去，通過參數(shù)轉(zhuǎn)換就可以獲取控制點坐標，費時較短。而數(shù)字化成圖則是一項煩瑣而細致的工作，需要作業(yè)人員足夠的耐心。本次測量項目中為了方便作業(yè)，我們直接安排測圖人員來負責成圖。每臺儀器配備兩名專職人員進行繪圖工作，輪流對外業(yè)數(shù)據(jù)進行采集、草圖繪制以及內(nèi)業(yè)數(shù)字化成圖，以避免交叉沖突。

2.3 精度檢測

在作業(yè)時，我們分別采取靜態(tài)檢測方法與動態(tài)檢測方法對測量結(jié)果進行精度檢測，兩種方法累計檢測51個點，統(tǒng)計總的作業(yè)精度為:平面精度士0.07m;高程精度士0.lm，滿足工程精度要求。

3 結(jié)論

與傳統(tǒng)測量技術(shù)相比，GPS－RTK測量技術(shù)有諸多優(yōu)點，例如他基本上不受通視條件、地形、氣候、季節(jié)等因素的限制，而且操作方便，測量速度快，精度高，還能提供三維坐標，不像傳統(tǒng)測量會累積傳遞誤差等等。但在我們實際測繪過程中也發(fā)現(xiàn)其不足之處，最顯著的特點便是他對衛(wèi)星信號的依賴性，一旦失去衛(wèi)星信號，他便無法正常工作，在峽谷深處、森林密集區(qū)、地下測量領域如礦井測量便顯得英雄無用武之地。另外RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸易受到如高山、大面積水面及各種高頻信號源的干擾，在傳輸過程中衰減嚴重，嚴重影響外業(yè)精度和作業(yè)半徑，等等這些不足之處還函待我們解決。

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