GPS RTK技術在數字化地形測量上的應用研究

袁永東

【摘要】地形測量對測量技術有極高的標準和要求，高精度的測量技術對技術手段方法的應用也有著很高的要求，在實際的地形測量過程中，無論是地圖控制過程還是數據處理過程，只有將技術手段方法正確應用到其中，才能為高精度的測量技術提供強有力的保障。就目前而言，GPS RTK數字測量技術相比于其他相關技術，高精度的測量占據絕對優(yōu)勢，它在地形測量中的應用領域逐漸擴大，并在不斷普及推廣。本文對GPS RTK技術在數字化地形測量上的應用進行了深入分析與研究，希望能夠對地形測量有所幫助。

【關鍵詞】GPS RTK;數字化;地形測量;應用

伴隨著社會的進步，時代的發(fā)展，GPS定位技術也在不斷的更新與發(fā)展，目前已經達到RTK的階段。RTK的擴展名其實就是實時動態(tài)定位，在實際應用中為了方便，較常見的一般都是它的縮略用語RTK，它是目前地形測量中一種新興的測量方法，現階段正處于不斷推廣普及應用，并在長期實踐中不斷改進與發(fā)展。就當下而言，由基礎控制網絡壟斷是中國地區(qū)地形測量最為常見、最為普遍的測量方法，長期的時間應用使它暴露出諸多弊端，其中最為明顯的有兩點，一個是它在繪圖時精確度不高，一個是它在控制動態(tài)變化方面并沒有表現出很強的功效。同時，原始方法還需要大比例的人力和物力資源。將GPS RTK與這一原始方法相比較，極大的改善了地形測量現狀，地形測量成果優(yōu)化取得明顯成效。

1、GPS RTK技術的基本原理

RTK，即實時動態(tài)定位技術，將GPS測量技術與數據傳輸技術兩者緊密結合在一起，因此，GPS RTK技術的本質就是實時動態(tài)定位技術，該技術以載波相位觀測為基礎。對于實時動態(tài)定位技術，其核心理念就是參考站向流動站進行實時傳送操作，傳送媒介主要是借助數據鏈路，傳送的內容主要有以下三點，分別是載波相位觀測值、偽距觀測值和基準站坐標。數據處理技術和數據傳輸技術是GPS RTK技術的關鍵。影響數據處理的主要因素包括以下兩點，分別是參考站和流動站觀測數據的精確度、數據鏈路的信號質量。結合實際應用中的多次現場觀測，在數據鏈路上觀測數據的精確度和信號質量在很大程度上受參考站位置選擇的影響，而流動站的位置選擇依據除了工作任務之外別無其它，由此可見，參考站的位置選擇對于地形測量成效具有重要意義，GPS RTK技術在地形測量中的應用一定要注重參考站有利位置的選擇。

2、在地形測量碎步數據采集中的應用

對于實際應用中的地形測量項目，借助GPS RTK系統對現場數據進行收集工作就以下幾個特性，分別是減小了天氣因素的影響，具有高精度的測繪技術，對于控制點之間的可達性沒有必要考慮等等。當然在具有絕對優(yōu)勢的條件下，肯定也會有或多或少的弊端，比如對于住宅區(qū)和森林的觀測無法實現，對于復雜地形如溝壑的觀察容易遇到困難。

2.1對開放區(qū)域獨立特征和先進特征的觀察

GPS RTK系統在地形測量中的應用可以對開放區(qū)域獨立特征和線性特征進行直接觀察，其中獨立特征主要包括墳墓、出水口、高層點等相關因素，線性特征主要包括所有類型的道路、水稻等，可達到1-3厘米的高精度。具體來講就是被流動站進行相關放置工作，其放置點以各種地面物體的位置點為基準。完成儀器狀態(tài)的固定工作之后，對所有類型地物的相應屬性代碼進行輸入和保存，在內業(yè)整理過程中，以屬性編碼為依據，將對各類地物的表示通過程序顯示出來。

2.2對地物分類實現項目效益最大化

在地形測量過程中，住宅、養(yǎng)殖場、廢棄的工廠極有可能存在于測量的空曠地區(qū)，這些獨立或小型的建筑物和林地，對于項目效益具有重要影響作用，要想實現項目效益最大化，對這些地物進行分類操作是必不可少的，對于不同類型的地物，要相應的采取針對性的處理措施。GPSRTK系統在實際應用中有以下幾種常見的處理方法，分別是，第1種是針對低層建筑物的處理，適當對中桿高度進行增加，延伸GPS RTK系統的衛(wèi)星接收天線，使其能夠到達屋頂;第2種是針對結構簡單的高層建筑，借助GPS RTK系統進行輔助點的相關觀測操作。有a、b、c、d4個觀測角度，對各自延伸線上的輔助點進行觀察，并繪制草圖，對要測量的點進行記錄，記錄內容主要包括輔助點的編號和連接順序;第3種是針對位于森林附近一定范圍之內的具有復雜結構的高層建筑，GPS RTK系統的應用就是，在恰當的位置將其作為圖根控制點，隨后再借助全站儀開展附加測量等相關工作。

2.3對高壓電極、低壓電極和通信級進行精確定位

經調查表明，地形調查項目的分布主要是在經濟發(fā)達地區(qū)，比如城市、礦山等。通常情況下這些地區(qū)會有相對發(fā)達的通信和電力系統，像傳輸塔、高壓電桿、低壓電桿和通信電纜這些東西都較為常見。因此，GPS RTK系統數據的收集一定要注意對高壓電極、低壓電極和通信級的精確定位，每個電極的厚度和高度都是一定的。GPS衛(wèi)星接收天線在幾點位置附近時，極有可能會對部分衛(wèi)星信號產生阻擋，位于電桿上的電力線和通信線路，因自身屬性都存在電磁干擾，對數據的采集工作就會變得比較困難。一旦GPS RTK系統對其他數據進行收集的同時，借助前站，以對各種類型的電線桿和通訊棒進行測試操作，工作負荷將會大幅度增長，增長關系大致為指數型關系。結合GPS RTK技術的相關設計思想，如果是在現場對各種極點數據進行收集時，位于流動站的GPS衛(wèi)星接收天線，將會對極點位置進行關閉操作，并在大概2-4秒內對數據進行保存。如果保存時間過于短暫，就無法實現對來自數據鏈路的基站信息的充分利用，如果保存時間過長，在電磁干擾下的通信線路會造成系統的失鎖。

結語：

綜上所述，我們可以了解到，GPS RTK作為一種實時動態(tài)定位技術，與傳統靜態(tài)觀測技術相比，無論是從精確度還是測量速度或者其他各個方面，都占據絕對優(yōu)勢。作為一種實時觀測的地形測量技術，他在處理復雜環(huán)境時，具有極高的精確度和測量速度，對于野外開闊地區(qū)的調查工作，它的測量十分迅速，光導體的輔助作用幫助測量技術進一步加快了項目測量進度，提高了測量數據的精確度。相對于植被密集的偏遠山區(qū)，RTK技術比傳統常用的測量方法更具優(yōu)勢。該技術在反應速度和定位精確度上的絕對優(yōu)勢，為數字化地形測量開拓了新的局面，該技術在地形測量中的應用發(fā)展前景良好，數字化地形測量面貌即將煥然一新。

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