RTK測(cè)量技術(shù)在林業(yè)三類調(diào)查中的應(yīng)用

章煜

（云南省昆明市林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院 云南昆明 650051）

RTK測(cè)量技術(shù)在林業(yè)三類調(diào)查中的應(yīng)用

章煜

（云南省昆明市林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院 云南昆明 650051）

近年來(lái)，隨著GPS技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是RTK測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)，為測(cè)量技術(shù)史上迎來(lái)了一次新的革命。伴隨著對(duì)RTK測(cè)量技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛使用，該技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃工作中也開始探索和應(yīng)用。本文主要介紹了RTK測(cè)量技術(shù)的工作原理與具體步驟以及在林業(yè)調(diào)查工作中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)和受到的限制，為以后的深入研究提供有效的參考依據(jù)。

RTK；林業(yè)；三類調(diào)查；應(yīng)用

隨著國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及林業(yè)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，林業(yè)調(diào)查工作技術(shù)要求精度越來(lái)越高，特別是在林業(yè)三類調(diào)查中的工程使用林地、非法占用林地、未批先占林地等面積不大但是精度要求很高的調(diào)查中，針對(duì)利用羅盤、皮尺等傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)有工作量大，受地形限制且工作效率低等弊端，在一定程度上不能滿足現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展與林業(yè)調(diào)查的需求。本次調(diào)查采用了RTK技術(shù)解決在工程使用林地時(shí)發(fā)生的未批先占的地塊面積調(diào)查求算問(wèn)題，大幅度地提高了林業(yè)調(diào)查的面積求算精度和工作效率，并通過(guò)RTK的實(shí)例測(cè)量過(guò)程總結(jié)了RTK技術(shù)在林業(yè)調(diào)查工作中的應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)、缺點(diǎn)及在林業(yè)調(diào)查工作中應(yīng)用的前景。

1 RTK概述

RTK測(cè)量技術(shù)主要是由三部分構(gòu)成：①數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備；②GPS數(shù)據(jù)接收設(shè)備；③軟件系統(tǒng)。其工作原理主要是利用接收器設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)輸送與接收，一般情況下，為了確保可以接收到很強(qiáng)的信號(hào)，需要使用到兩臺(tái)以上的接收器設(shè)備，將其中一臺(tái)接收器設(shè)備作為基準(zhǔn)站，再將其他接收器作為信號(hào)增強(qiáng)器。在實(shí)際操作中，接收器能夠準(zhǔn)確低跟蹤、實(shí)時(shí)觀測(cè)到衛(wèi)星位置，從而借助傳輸工具將觀測(cè)到的信息傳送給接收機(jī)，移動(dòng)接收設(shè)備可實(shí)時(shí)處理基準(zhǔn)站所觀測(cè)的信息數(shù)據(jù)，以此完成了三維坐標(biāo)定位。移動(dòng)接收設(shè)備應(yīng)用范圍較廣，不僅能夠?qū)o態(tài)環(huán)境進(jìn)行測(cè)量，而且還能在動(dòng)態(tài)環(huán)境中搜索三維坐標(biāo)。移動(dòng)接收器設(shè)備可跟蹤五顆衛(wèi)星位置，然后利用衛(wèi)星位置能夠繪制幾何圖形[1]。

2 RTK在林業(yè)三類調(diào)查中的實(shí)例

2.1 基本情況

本次RTK實(shí)例應(yīng)用選取了昆明市安寧市的一個(gè)礦區(qū)的工程使用林地項(xiàng)目，屬于林業(yè)調(diào)查工作中的三類調(diào)查，由于該工程在未被審批以前已經(jīng)動(dòng)工了一部分工程，且已經(jīng)非法使用了一部分林地，因此在調(diào)查未批先占的林地面積時(shí)需要高精度調(diào)查面積和蓄積量，本次現(xiàn)地使用的設(shè)備為中海達(dá)公司生產(chǎn)的中海達(dá)GPSV30型號(hào)，根據(jù)工程建設(shè)方提供的1：2000的電子地形圖對(duì)該區(qū)域的非法占用林地面積、蓄積進(jìn)行調(diào)查，在此只敘述RTK測(cè)量面積的部分。

2.2 RTK測(cè)量步驟

（1）設(shè)置基準(zhǔn)站，主要選擇寬闊的視野與周邊環(huán)境，地勢(shì)高，周圍沒(méi)有任何干擾的區(qū)域來(lái)架設(shè)基準(zhǔn)站，本次架設(shè)的基準(zhǔn)站位于調(diào)查地塊東側(cè)的一獨(dú)立山頂上，具體操作步驟為：①GPS接收機(jī)信息選擇儀器編號(hào)進(jìn)行連接，如果編號(hào)不在列表中點(diǎn)擊搜索，搜索到點(diǎn)擊停止，等待數(shù)據(jù)板信息出現(xiàn)后即認(rèn)為連接成功。②基準(zhǔn)站設(shè)置，等待衛(wèi)星鎖定后，輸入天線高（就是儀器的斜高），點(diǎn)擊平滑進(jìn)行10次平滑采集，對(duì)勾數(shù)據(jù)鏈并調(diào)整（內(nèi)置電臺(tái)，頻道，高功率），然后選擇其他下面的差分模式和差分電文并點(diǎn)擊確定，等待彈出設(shè)置成功后，觀察基站差分燈是否一秒閃爍一次，閃爍穩(wěn)定以后斷開GPS。

（2）設(shè)置移動(dòng)臺(tái)，同樣方法使用手簿連接移動(dòng)臺(tái)（UHF移動(dòng)臺(tái)）。具體操作步驟為：設(shè)置移動(dòng)站數(shù)據(jù)鏈（內(nèi)置電臺(tái)，頻道和基準(zhǔn)站一樣），選擇其他下面的差分電文格式（CMR）并確定。接下來(lái)設(shè)置天線，彈出的界面中輸入天線斜高（從對(duì)中點(diǎn)量至主機(jī)中縫隙處）點(diǎn)擊應(yīng)用。進(jìn)入測(cè)量并得到固定解。

（3）求解轉(zhuǎn)換參數(shù)：①到達(dá)欲參與求解參數(shù)的點(diǎn)位后，將對(duì)中桿放置水平，點(diǎn)擊測(cè)量，進(jìn)入測(cè)量界面。點(diǎn)擊平滑采集按鈕采集坐標(biāo)，回車保存。同樣采集其他欲求數(shù)的實(shí)地坐標(biāo)。②將控制點(diǎn)坐標(biāo)添加進(jìn)控制點(diǎn)庫(kù)。在測(cè)量界面，點(diǎn)擊控制點(diǎn)庫(kù)并輸入點(diǎn)名和x、y、h并保存。同理添加其他控制點(diǎn)坐標(biāo)。③參數(shù)坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置，在參數(shù)計(jì)算中添加源點(diǎn)右邊的記錄點(diǎn)庫(kù)中選擇控制點(diǎn)1然后在目標(biāo)右邊的控制點(diǎn)庫(kù)中選擇控制點(diǎn)1對(duì)應(yīng)的點(diǎn)（最好自定義的時(shí)候保存為同一個(gè)名字）并保存。同樣的方法將其他參與參數(shù)解算的坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)添加進(jìn)來(lái)。至少應(yīng)該有2個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。④點(diǎn)擊解算。觀察比例縮放因子K是否接近于1（即和1的差值要在±0.0001以內(nèi)），然后點(diǎn)擊運(yùn)用，在核對(duì)參數(shù)無(wú)誤后點(diǎn)擊對(duì)勾，保存坐標(biāo)系統(tǒng)，并且更新坐標(biāo)點(diǎn)庫(kù)。本次通過(guò)3個(gè)放樣點(diǎn)的坐標(biāo)采集，比例縮放因子達(dá)到了0.9999。

（4）點(diǎn)放樣，首先，建立一個(gè)新的項(xiàng)目，并建立坐標(biāo)系統(tǒng)。在RTK測(cè)量中進(jìn)行點(diǎn)放樣，同時(shí)對(duì)每個(gè)點(diǎn)的名稱進(jìn)行記錄，從差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)中的浮動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭〞r(shí)，就可以明確該點(diǎn)的坐標(biāo)信息。本次的調(diào)查對(duì)象為一個(gè)塊狀立地塊，采用繞測(cè)放樣的辦法，分別繞測(cè)地塊得到共101個(gè)放樣點(diǎn)作為外業(yè)調(diào)查資料。通過(guò)RTK的移動(dòng)站得到放樣點(diǎn)的坐標(biāo)見表1。

表1

2.3 內(nèi)業(yè)處理

在完成采集坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)后，將其導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理，隨后利用Arcgis10.0軟件將導(dǎo)入的數(shù)據(jù)成圖在1：2000的電子地形圖上求算面積并自動(dòng)疊加，在通過(guò)林分的因子和求算的面積計(jì)算出林地和林木數(shù)據(jù)，最終形成本次調(diào)查未批先占使用林地調(diào)查的資源現(xiàn)狀圖，如圖1。

圖1

3 RTK在林業(yè)三類調(diào)查中的優(yōu)勢(shì)和局限性

3.1 RTK在林業(yè)三類調(diào)查中的優(yōu)勢(shì)

①調(diào)查精度高，采集的點(diǎn)精度可以達(dá)到厘米級(jí)；②雖然架設(shè)基站需要花去一部分時(shí)間，但是在外業(yè)的調(diào)查過(guò)程中非常方便快捷，這比起傳統(tǒng)的羅盤調(diào)查方法大大提高了工作效率；③內(nèi)業(yè)工作量大幅減少，傳統(tǒng)的羅盤測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)成圖必須由人工輸入調(diào)查數(shù)據(jù)，而借助RTK的自帶軟件，可以一次性把所有的調(diào)查信息輸入給電腦自動(dòng)成圖；④對(duì)于地形起伏且通視不好的地方，RTK的測(cè)量能仍不受限且不會(huì)降低工作效率。

3.2 RTK在林業(yè)三類調(diào)查中的局限

①林業(yè)三類以下的調(diào)查不宜使用RTK技術(shù)，由于林業(yè)工作中常常出現(xiàn)需要調(diào)查對(duì)象為面積很大的區(qū)域但精度要求不需要到厘米級(jí)的調(diào)查任務(wù)，多為三類及以上的規(guī)劃、評(píng)估、清查等的林業(yè)調(diào)查，RTK技術(shù)的應(yīng)用就會(huì)受限，在精度要求不高的工作中，就會(huì)顯得RTK技術(shù)測(cè)量的工作量巨大；②在RTK技術(shù)使用中，調(diào)查精度會(huì)受空氣環(huán)境及時(shí)間的影響。一般情況下，一天在早上11點(diǎn)以前與下午14點(diǎn)之后使用RTK技術(shù)測(cè)量的效果最好；③受初始化時(shí)間影響。在高山、森林密布地區(qū)進(jìn)行操作時(shí)，衛(wèi)星信號(hào)出現(xiàn)被遮擋情況使信號(hào)失鎖，此時(shí)，RTK測(cè)量就會(huì)需要重復(fù)進(jìn)行初始化，初始化得到時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)對(duì)測(cè)繪效率以及測(cè)量精度造成影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，伴隨著RTK的測(cè)量技術(shù)在大量的工程建設(shè)項(xiàng)目中的使用，其技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，但在林業(yè)調(diào)查中應(yīng)用卻很有限，主要原因是林業(yè)調(diào)查精度的要求和調(diào)查對(duì)象單位面積很大，同時(shí)，林業(yè)調(diào)查基本都是在山區(qū)、林區(qū)，調(diào)查對(duì)象大多為有林木覆蓋的地區(qū)。但隨著現(xiàn)代林業(yè)調(diào)查的發(fā)展，特別是在一些三類調(diào)查比如非法占用、未批先占等有一定精度要求且面積不是很大的地塊調(diào)查中，同樣存在RTK的使用空間，通過(guò)本次在林業(yè)調(diào)查中的實(shí)際應(yīng)用可以看出，RTK測(cè)量技術(shù)在三類調(diào)查中還有很大的應(yīng)用空間，從事林業(yè)調(diào)查的技術(shù)人員需要對(duì)一些影響測(cè)繪效率的因素進(jìn)行分析，盡量采取多設(shè)置測(cè)控點(diǎn)的方式來(lái)提高衛(wèi)星定位的精準(zhǔn)性，并對(duì)每個(gè)測(cè)控點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)測(cè)量，盡可能降低這些因素對(duì)測(cè)繪的干擾，從而保證測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性、可靠性。從以上來(lái)看RTK技術(shù)在面積精度要求較高的林業(yè)三類調(diào)查中具有廣闊的發(fā)展前景。

[1]GPS RTK在工程測(cè)量中的應(yīng)用研究.

[2]淺談RTK在城市測(cè)量中的應(yīng)用.

[3]董云富，姚偉峰，朱相雄.淺析GIS在林業(yè)調(diào)查中的應(yīng)用與前景[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)（上半月刊），2011，21：173～174.

[4]黎曦.基于CORS技術(shù)的林區(qū)公路測(cè)量及實(shí)例分析.

S758

A

1004-7344（2016）07-0215-02

2016-2-20

章 煜（1979-），云南會(huì)澤人，2002年畢業(yè)于南京林業(yè)大學(xué)，林業(yè)經(jīng)濟(jì)管理專業(yè)，從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃工作。