探討不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪中GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用

荊波峰

【摘要】 北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通，標(biāo)志著我國(guó)擁有完全自主可控的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，將在國(guó)際上與美國(guó)GPS、俄羅斯格洛納斯“GLONASS”、歐洲伽利略系統(tǒng)同臺(tái)競(jìng)技。測(cè)繪技術(shù)的日新月異，新技術(shù)、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，對(duì)不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪產(chǎn)生了巨大推動(dòng)作用。如何較好的運(yùn)用新技術(shù)，提高不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪效率，是目前亟待解決的問(wèn)題。本文即根據(jù)目前測(cè)繪工程技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r結(jié)合自己的實(shí)際工程測(cè)繪工作的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)GPS-RTK技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探討研究。

【關(guān)鍵詞】不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪;GPS-RTK;三維坐標(biāo);多路徑

引言

廣義上不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪包括地籍、房產(chǎn)、海域、林地及界線測(cè)繪，我國(guó)疆域遼闊，人口基數(shù)大，不動(dòng)產(chǎn)項(xiàng)目眾多，傳統(tǒng)的測(cè)繪方法不僅要耗費(fèi)大量的人力物力、消耗大量的時(shí)間，得到的測(cè)繪成圖精度依然不太高，數(shù)據(jù)分析與計(jì)算工作量巨大。無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量、GPS-RTK測(cè)量、測(cè)量機(jī)器人等新技術(shù)的應(yīng)用使原本紛繁蕪雜的工作變得容易起來(lái)。俗話說(shuō)磨刀不誤砍柴工，首先把新技術(shù)的方法掌握好，無(wú)疑是提高工作效率、確保測(cè)繪成果精度的首要任務(wù)。

一、GPS-RTK定位技術(shù)的應(yīng)用淺析

1、測(cè)量原理分析：GPS-RTK定位技術(shù)即載波相位實(shí)時(shí)差分全球定位技術(shù)，它的出現(xiàn)對(duì)不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪行業(yè)具有里程碑意義，比之前的靜態(tài)、快速靜態(tài)GPS測(cè)量技術(shù)，具有設(shè)站靈活，耗時(shí)短，其偽距觀測(cè)值的精度可達(dá)厘米級(jí)，大大提高了測(cè)量工作效率。傳統(tǒng)不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪一般是先實(shí)地采集數(shù)據(jù)，回單位進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，利用這項(xiàng)技術(shù)可將隨時(shí)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)計(jì)算，實(shí)時(shí)驗(yàn)證結(jié)果精度。實(shí)時(shí)差分定位是在已知坐標(biāo)的點(diǎn)上安置一臺(tái)GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，利用已知坐標(biāo)和衛(wèi)星星歷計(jì)算出觀測(cè)值的校正參數(shù)值，并通過(guò)無(wú)線電通訊設(shè)備用無(wú)線電波把數(shù)據(jù)信息和校正參數(shù)值發(fā)給移動(dòng)站即臨時(shí)運(yùn)動(dòng)中的GPS接收機(jī)，使其對(duì)移動(dòng)站點(diǎn)的GPS觀測(cè)值進(jìn)行平差改正，做到消除衛(wèi)星時(shí)鐘差、接收機(jī)時(shí)鐘差、大氣電離層、對(duì)流層等折射影響引起的誤差。簡(jiǎn)單說(shuō)即將基準(zhǔn)站的已知坐標(biāo)與GPS載波相位定位獲得的坐標(biāo)值進(jìn)行差分，通過(guò)無(wú)線電波向移動(dòng)站接收機(jī)輸送平差數(shù)據(jù)，移動(dòng)站利用接受到的平差參數(shù)校正其測(cè)得的坐標(biāo)作為最終數(shù)據(jù)。由于要解算整周模糊度，所以要求基準(zhǔn)站與移動(dòng)站同步接收相同的衛(wèi)星信號(hào)，兩站距離一般控制在25千米以內(nèi)，其定位精度可達(dá)1厘米。RTK靜態(tài)測(cè)量是利用RTK接收機(jī)進(jìn)行定位測(cè)量的一種方式，主要用于建立高等級(jí)的控制網(wǎng)，在RTK進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量時(shí)，RTK接收機(jī)在整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中位置是相對(duì)靜止的。在數(shù)據(jù)處理時(shí)，RTK的位置作為一個(gè)不隨時(shí)間改變的量，通過(guò)接收衛(wèi)星的數(shù)據(jù)來(lái)求得一個(gè)待定點(diǎn)的坐標(biāo)。在測(cè)量過(guò)程中多臺(tái)RTK接收機(jī)在不同的測(cè)站上進(jìn)行靜止同步觀測(cè)，RTK主機(jī)至少需要3臺(tái)，觀測(cè)時(shí)間由四十分鐘到數(shù)個(gè)小時(shí)不等。

2、儀器操作注意事項(xiàng)：儀器有靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種工作模式，進(jìn)行等級(jí)控制測(cè)量時(shí)應(yīng)選擇靜態(tài)模式，碎部點(diǎn)坐標(biāo)采集與未知點(diǎn)測(cè)設(shè)應(yīng)選擇動(dòng)態(tài)模式。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集時(shí)可將基準(zhǔn)站設(shè)立在已知等級(jí)控制點(diǎn)上，也可以將基準(zhǔn)站設(shè)在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)高程較高的任一點(diǎn)上。一般情況下，儀器開機(jī)后，數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)的頻道設(shè)置、移動(dòng)站與手簿間的藍(lán)牙通訊及衛(wèi)星搜索和鎖定等操作均由其自帶軟件自動(dòng)完成，無(wú)需測(cè)量員操作。一般開機(jī)后能快速進(jìn)入“固定解”狀態(tài)，如果遇到無(wú)固定解情況應(yīng)從RTK系統(tǒng)的基準(zhǔn)站、移動(dòng)站、數(shù)據(jù)通道入手解決。接收機(jī)接收的通視微信信號(hào)較微弱，衛(wèi)星處在約兩萬(wàn)千米的太空，從衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)中間要經(jīng)過(guò)大氣層的電離層、對(duì)流層等干擾環(huán)境為接收機(jī)所接收，所以當(dāng)無(wú)固定解時(shí)很可能是基準(zhǔn)站與衛(wèi)星之間的信號(hào)出現(xiàn)了問(wèn)題，從儀器的工作原理我們可以得出以下幾個(gè)原因：⑴基準(zhǔn)站的原因：基站未接收到4顆衛(wèi)星信號(hào)，基站收到的衛(wèi)星信號(hào)有很強(qiáng)的變化，基站收到的信號(hào)是周圍反射物反射的衛(wèi)星信號(hào)。這種情況下的解決辦法：把基站設(shè)立在露天條件更好的高處，必須遠(yuǎn)離各種如高壓線、電視塔、通信塔等強(qiáng)磁干擾源，由于RTK的數(shù)據(jù)傳輸采用超高頻（UHF）電磁波，故電臺(tái)天線應(yīng)盡量設(shè)置在離基站2米以上的距離的地方，同時(shí)減少多路徑影響，基站遠(yuǎn)離大面積水域、大型建筑物等信號(hào)反射體。⑵移動(dòng)站的原因：正常情況下，地面兩點(diǎn)間距離較短時(shí)，系統(tǒng)能夠模擬電離層的影響，其殘余影響也可通過(guò)對(duì)觀察值的差分處理予以消除或減弱，但是空中隨時(shí)可能發(fā)生劇烈變化。衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)基站和移動(dòng)站將有不同的影響，且基線越長(zhǎng)，影響越大。當(dāng)電離層劇烈活動(dòng)時(shí)，將導(dǎo)致周跳或失鎖。故RTK測(cè)量中無(wú)固定解時(shí)，主要是移動(dòng)站無(wú)法確定整周模糊度，即初始化。主要有2個(gè)原因：移動(dòng)站接收機(jī)鎖定的衛(wèi)星數(shù)量少于4顆，移動(dòng)站離基準(zhǔn)站太遠(yuǎn)。解決方案是：減少在一些不利條件下實(shí)用，如周圍有強(qiáng)磁干擾源、高度角大于15度等視空受限的測(cè)區(qū)，再就是移動(dòng)站離基準(zhǔn)站盡量不要超過(guò)10千米。⑶數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題：能否實(shí)時(shí)接收基準(zhǔn)站的差分?jǐn)?shù)據(jù)無(wú)線電信號(hào)是RTK是否成功的決定因素，也是制約RTK測(cè)程的關(guān)鍵因素。當(dāng)今測(cè)繪儀器大多采用UHF電臺(tái)收發(fā)差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。所以移動(dòng)站無(wú)法出現(xiàn)固定解的時(shí)候，與數(shù)據(jù)傳輸有相當(dāng)大的關(guān)系，這里主要有以下幾點(diǎn)：傳輸距離過(guò)大，數(shù)據(jù)鏈的傳輸距離是由接收機(jī)天線高度、地球曲率、地形及大氣折射等因素決定;數(shù)據(jù)傳輸格式。由于基站和移動(dòng)站相距較遠(yuǎn)，電臺(tái)傳過(guò)來(lái)的差分改正數(shù)延遲比較大，就會(huì)造成得不到固定解，比如RTCM3數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)量比較大的，可以使用數(shù)據(jù)量比較小的數(shù)據(jù)，以減小延遲。由于測(cè)區(qū)環(huán)境無(wú)法改變，在地形相對(duì)惡劣，電磁波傳輸較差的地方將電臺(tái)天線放置在高處，增大電臺(tái)的發(fā)射功率，選用數(shù)據(jù)發(fā)射量較小的數(shù)據(jù)格式。在我們?nèi)粘５腞TK應(yīng)用中，可以盡量根據(jù)RTK的工作原理和影響因素來(lái)判定無(wú)固定解的原因，盡快找出無(wú)固定解的具體因素，及時(shí)處理，以便更好更快的完成測(cè)量工作。

3、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理：結(jié)合數(shù)字測(cè)圖軟件，可以高效地進(jìn)行內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測(cè)圖作業(yè)。坐標(biāo)系的選擇，GPS所測(cè)坐標(biāo)是WGS-84坐標(biāo)系的坐標(biāo)，如要將其變換為用戶坐標(biāo)系的坐標(biāo)，則需在測(cè)量前求坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。一般可取1-3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行校正求取，為獲得高精度，3個(gè)已知坐標(biāo)點(diǎn)最好較均勻分布在測(cè)區(qū)范圍線的外側(cè)。在外業(yè)采集完數(shù)據(jù)后，一般現(xiàn)在手簿中進(jìn)行點(diǎn)校正，再將手簿中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X，當(dāng)用USB口時(shí)需要同步軟件支持，如果采用串口，則只需要DataTransfor軟件即可。也可將沒(méi)有校正的原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入TGO軟件，進(jìn)行點(diǎn)校正。獲取到各特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)后，可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換得到所需要的點(diǎn)號(hào)、編碼和三維坐標(biāo)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，即可利用不動(dòng)產(chǎn)成圖軟件進(jìn)行數(shù)字成果生成。

二、優(yōu)化提高GPS-RTK定位技術(shù)在不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作中應(yīng)用效果的管理措施

1、建立盡量完善的工作流程，為各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制提供制度保障。編制本單位統(tǒng)一的測(cè)量操作規(guī)程，從細(xì)節(jié)上量化指標(biāo)，作業(yè)前首先根據(jù)任務(wù)情況，制定詳細(xì)的作業(yè)技術(shù)指導(dǎo)書，實(shí)施好每一個(gè)環(huán)節(jié)的工序步驟，并做好技術(shù)交底。強(qiáng)化工作事前、事中、事后監(jiān)督管理。

2、定期開展專業(yè)培訓(xùn)，做好崗前、進(jìn)作業(yè)組培訓(xùn)的同時(shí)，有效利用待工時(shí)間開展專業(yè)操作能力培訓(xùn)，提升新技術(shù)在應(yīng)用中的專業(yè)化水平。員工除了在實(shí)際應(yīng)用中總結(jié)技術(shù)的應(yīng)用方式，還需要測(cè)繪單位組織員工對(duì)新老技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)。

三、結(jié)語(yǔ)

GPS-RTK定位技術(shù)是測(cè)繪業(yè)的重要利器，只有掌握好這門技術(shù)，才能更加高效地完成不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪任務(wù)，更好的為人民群眾服務(wù)，GPS-RTK定位技術(shù)的應(yīng)用與研究將是測(cè)繪單位提升自身競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力和創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉權(quán).房地產(chǎn)測(cè)量[M].武漢大學(xué)出版社，2009.

[2]楊力.大氣對(duì)GPS測(cè)量影響的理論與研究[D].解放軍信息工程大學(xué);2001年

[3]馬永健，張武英.GPS測(cè)量技術(shù)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（05）.

（本文作者單位為衡水市房產(chǎn)測(cè)繪隊(duì)，河北衡水，053000）