RTK技術(shù)在高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田中的測繪應(yīng)用

孫彩娥,高紹杰

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局 332 地質(zhì)隊, 安徽黃山 234000）

0 引言

隨著我國不動產(chǎn)登記工作的推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)社會對測繪工作需求不斷提高。GPS-RTK動態(tài)定位技術(shù)以其高精度、高效率、低成本等特點(diǎn)，已在測繪領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)土地資源的合理利用和耕地總量動態(tài)平衡，守住耕地紅線，保障糧食安全，我國開展高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)。高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)的基礎(chǔ)就是測繪，測繪技術(shù)貫穿高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)的整個過程，以測繪結(jié)果為主要參考依據(jù)，確保規(guī)劃決策的準(zhǔn)確性，詳細(xì)記錄各個地界線的位置和相對的面積，作為高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)的參考依據(jù)。因此，提高測繪工作精度和效率，在高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)工作中顯得十分重要。

以2015年黃山市歙縣霞坑鎮(zhèn)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目測繪為實(shí)例，分析GPS-RTK技術(shù)在該項(xiàng)目中的應(yīng)用情況，為其他領(lǐng)域測繪提供經(jīng)驗(yàn)。

1 GPS-RTK的工作原理、特點(diǎn)與誤差來源

1.1 GPS-RTK的工作原理

GPS-RTK技術(shù)的主要作用是獲取流動站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，這得益于GPS-RTK技術(shù)能夠以載波相位觀測量為參考模型實(shí)施實(shí)時差分動態(tài)定位技術(shù)，且GPS-RTK技術(shù)具有相對較高的精度，最小可達(dá)cm級精度。RTK系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)GPS-RTK技術(shù)的關(guān)鍵部分，主要有負(fù)責(zé)將Ⅰ基準(zhǔn)站的觀測值信息和測站坐標(biāo)信息通過數(shù)據(jù)鏈傳送給流動站；流動站負(fù)責(zé)將收到來自基準(zhǔn)站的信息和采集到的GPS觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一實(shí)時處理，并且流動站具有處理速度快的特點(diǎn)，對于這些信息的處理時間前后不到1S。周模糊求度搜索求解時，對于流動站沒有特別要求，流動站既可以靜止也可以運(yùn)動。在整周未知數(shù)解固定時，下一個步驟是對每個歷元進(jìn)行實(shí)時處理，這個處理過程對衛(wèi)星分布有一定要求，需要保持4顆以上衛(wèi)星的相位觀測值及必要的衛(wèi)星幾何圖形，為了保證流動站給出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，要保證衛(wèi)星截止高度角沒有遮擋物，如有遮擋物的存在，將在一定程度上給觀測結(jié)果帶來誤差。

RTK關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)處理技術(shù)：對于運(yùn)動中快速求解整周模糊度的算法，需要著重考慮GPS信號失鎖狀態(tài)下快速重新初始化，現(xiàn)在的OTF算法，已經(jīng)能夠較好的解決這一問題，并能夠在1分鐘內(nèi)完成鄭州模糊度的快速求解。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)：數(shù)據(jù)傳輸主要是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)基站觀測數(shù)據(jù)和已知數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅鲃诱?，目前的無線電傳輸已經(jīng)能夠較好的實(shí)現(xiàn)這一數(shù)據(jù)傳輸，但是這些數(shù)據(jù)量較大，要求較高的波特率，這需要在無線電傳輸在未來不斷完善，以更好的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

1.2 GPS-RTK的定位

RTK定位是一個較為復(fù)雜的過程，實(shí)現(xiàn)RTK定位需要經(jīng)過兩個步驟：首先，流動站接受來自基準(zhǔn)站的觀測數(shù)據(jù)及坐標(biāo)信息，這里的坐標(biāo)信息是WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)現(xiàn)的實(shí)時坐標(biāo)；其次，求解WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)與制定施工坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換，這是得到的坐標(biāo)信息才是我們所需要的三維坐標(biāo)。

2.3 GPS-RTK的誤差來源

RTK的主要誤差來源：①G PS 衛(wèi)星 ；②儀器設(shè)備；③ 測量方法；④測量環(huán)境；⑤使用者專業(yè)水平；

這里主要介紹了來自GPS衛(wèi)星信號的誤差。GPS信號的傳播誤差主要有兩種：電離層與對流層的延時誤差和基準(zhǔn)站與流動測站環(huán)境引起的多路徑誤差。流動站與準(zhǔn)基站之間的距離是具有一定要求的，既不能太遠(yuǎn)也不能太近，當(dāng)兩者距離太遠(yuǎn)時，會加大兩者上空的電離條件；反之會增大在衛(wèi)星方面的資金投入，差分處理技術(shù)可以在一定程度上降低電離層帶來的影響。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)流動站與基準(zhǔn)站之間距離增大時，測量誤差也會隨之增大。在某些特殊時期，GPS-RTK的誤差會急劇增大，例如：當(dāng)出現(xiàn)太陽耀斑時，會極大地增加流動站與基準(zhǔn)站由于距離帶來的誤差，呆滯GPS接收機(jī)初始化速度大大降低，甚至在初始化解算時出現(xiàn)錯誤，嚴(yán)重影響GPS-RTK技術(shù)的準(zhǔn)確性。

2 GPS-RTK技術(shù)在高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田項(xiàng)目中的應(yīng)用

2.1 工程概況

工程項(xiàng)目位于歙縣東南部，市面繁榮、商鋪成績，更有“書畫之鄉(xiāng)”的美稱，是一個著名的旅游勝地。老徽杭公路穿鎮(zhèn)而過，霞瀛公路可直通績溪的“胡氏宗祠”（里方村方向），總工作量約5km2，工作點(diǎn)分散，地貌類型以水田平原為主，少量梯田。

2.2 GPS-RTK的應(yīng)用

2.2.1 準(zhǔn)備工作

進(jìn)場，食宿地盡量離測區(qū)近一點(diǎn)。調(diào)試儀器，建立控制網(wǎng)文件，實(shí)地踏勘離測區(qū)較近且能包圍測區(qū)的4個D、E級控制點(diǎn)并采集至文件中，輸入中央子午線117度坐標(biāo)，進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換，再采集附近兩個控制點(diǎn)進(jìn)行對比，滿足精度要求即完成控制網(wǎng)文件建立。

2.2.2 流動站設(shè)置流程

在本次測量中，我們優(yōu)先采用了黃山市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（HSCORS），RTK使用中海達(dá)V8雙頻GPS接收機(jī)。具體步驟為：打開已建控制網(wǎng)文件，手薄連接接收機(jī)藍(lán)牙，待固定解后，采集附近幾個控制點(diǎn)坐標(biāo)與原有成果進(jìn)行比對，合格后進(jìn)行碎步點(diǎn)采集。

2.2.3 碎步點(diǎn)采集

測圖比例尺1∶2000，嚴(yán)格按照《地形圖測量規(guī)范》采集碎步點(diǎn)。關(guān)鍵點(diǎn)的測量不可少，如水系設(shè)施、田間小路。流動站高2m，采點(diǎn)時間設(shè)置為1s。為滿足高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目的后期設(shè)計需要，在測繪中需重點(diǎn)對溝渠寬度、深度，田塊的平整度進(jìn)行測量，測量點(diǎn)位需要能反映出溝渠的寬度、深度等信息，田塊中高程點(diǎn)位要分布均勻，以方便制圖時準(zhǔn)確反映地形地貌 。

高程趨勢的變化點(diǎn)，如坡頂、邊坎邊，坎上坎下均需測量，為以后的設(shè)計及概（預(yù)）算提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。對于各種土坎要細(xì)分，注明坎頂、坎腳線的位置和標(biāo)高，特別對于緩坡坎，注明坎頂線與坎底線的位置和標(biāo)高，對后期土方計算的準(zhǔn)確性有所影響。

2.2.4 數(shù)據(jù)傳輸與地形圖繪制

根據(jù)儀器自帶數(shù)據(jù)連接與轉(zhuǎn)換程序，將手薄與電腦連接，傳輸數(shù)據(jù)至所選文件，然后將輸出格式自定義，轉(zhuǎn)成南方CASS能夠識別的格式。

打開南方CASS 7.0繪圖軟件，將已輸出文件dat格式進(jìn)行展點(diǎn)，分別展至點(diǎn)號層與編碼層，然后進(jìn)行簡碼識別，再將圖中線段進(jìn)行連接與修改，刷上屬性，最后展上高程點(diǎn)、地物符號，保存圖形，完成一天內(nèi)業(yè)工作，第二天再將前天工作進(jìn)行接邊，如此循環(huán)直至全部圖斑測量結(jié)束。

3 幾點(diǎn)體會

(1) GPS-RTK動態(tài)定位技術(shù)以其高精度、高效率、低成本等特點(diǎn)，在高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目測繪中具有良好的應(yīng)用效果。

(2)對于不同的工程項(xiàng)目，有著不一樣的測繪精度要求，要本著滿足實(shí)際需要的前提下，進(jìn)行測量，不要一味地追求測量的準(zhǔn)確度，這會在一定程度上增加施工成本。如本次測量，我們合理確定測圖比例尺為1∶2000，即可符合各方要求。

(3)對于施工需要的關(guān)鍵測量點(diǎn)一個也不能少，比如高程趨勢變化點(diǎn)、坎頂、坎腳線、渠等面積與坎比。這些關(guān)鍵測量點(diǎn)對于之后的工程計算等提供極大便利。對于圖上元素，應(yīng)詳細(xì)反映居民地、道路、水系、管線設(shè)施、地貌、土質(zhì)、植被等現(xiàn)狀地物，可以在一定程度上簡化后期的規(guī)劃設(shè)計程序和概預(yù)算過程。為了方面后期施工，需要在測區(qū)標(biāo)志性位置放置足夠的標(biāo)石或者做好醒目的標(biāo)記。

4 結(jié)語

GPS-RTK測量技術(shù)在高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田測繪項(xiàng)目中，體現(xiàn)了其低操作量、高效率的優(yōu)點(diǎn)，為其他領(lǐng)域以后使用GPS-RTK測量技術(shù)提供了豐富的參考經(jīng)驗(yàn) 。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，GPS-RTK技術(shù)一定為在未來進(jìn)一步完善，以便于應(yīng)用于城市建設(shè)、交通建設(shè)和資源利用等各大領(lǐng)域的項(xiàng)目施工，促進(jìn)我國現(xiàn)代化建設(shè)。