GPS-RTK技術(shù)在房產(chǎn)平面控制測(cè)量中的應(yīng)用研究

魏軍軍

（泉州市房地產(chǎn)測(cè)繪隊(duì)有限公司，福建 泉州 362000）

0 引言

房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要高精度、高效率的房產(chǎn)測(cè)量，以確定測(cè)定房產(chǎn)的邊界、計(jì)算房屋的面積以及調(diào)查房產(chǎn)的權(quán)利人等內(nèi)容，為房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)提供測(cè)量數(shù)據(jù)和資料[1]。房產(chǎn)平面控制測(cè)量是房產(chǎn)測(cè)量的基礎(chǔ)性工作，傳統(tǒng)方法一般采用導(dǎo)線測(cè)量技術(shù)，該方法存在架站點(diǎn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)不通視、不能全天候、同時(shí)需要2～3人進(jìn)行測(cè)量等問(wèn)題。而現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展、測(cè)繪方法的改進(jìn)提高了測(cè)量水平[2]。GPS（GlobalPositioningSystem）是以人造衛(wèi)星組網(wǎng)為基礎(chǔ)的無(wú)線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有連續(xù)、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、高精度導(dǎo)航定位的功能。GPS采用載波相位測(cè)量技術(shù)，可以準(zhǔn)確測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的相對(duì)位置，為房產(chǎn)平面控制測(cè)量提供了高精度的測(cè)量手段。RTK（RealTime-Kinematic）是對(duì)GPS技術(shù)改進(jìn)的實(shí)時(shí)載波相位差分測(cè)量技術(shù)，GPS-RTK具有實(shí)時(shí)、高精度、區(qū)域性覆蓋等優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)化了房產(chǎn)平面控制測(cè)量的工作程序[3]。本文對(duì)GPSRTK技術(shù)在房產(chǎn)平面控制測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

1 GPS系統(tǒng)組成及定位原理

GPS系統(tǒng)的基本組成包括GPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)和GPS信號(hào)接收機(jī)三部分[4]。GPS衛(wèi)星星座由24顆衛(wèi)星組成，它們均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)。衛(wèi)星軌道傾角為55°，各個(gè)軌道平面之間相距60°。地球自轉(zhuǎn)一周時(shí)，地面同一觀測(cè)站上每天提前4min見(jiàn)到同一顆GPS衛(wèi)星，每顆可見(jiàn)衛(wèi)星每天有5h在地平線上。由于時(shí)間和地點(diǎn)的不同，位于地平面上的衛(wèi)星顆數(shù)最少為4顆，最多可以達(dá)到11顆。地面監(jiān)控系統(tǒng)由1個(gè)主控站、3個(gè)注入站和5個(gè)監(jiān)測(cè)站組成。地面監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)跟蹤觀測(cè)衛(wèi)星，監(jiān)測(cè)和控制衛(wèi)星的各種設(shè)備。GPS信號(hào)接收機(jī)由主機(jī)、天線、電源和數(shù)據(jù)處理軟件等組成[5]。GPS信號(hào)接收機(jī)通過(guò)接收衛(wèi)星信號(hào)，捕獲和跟蹤衛(wèi)星信號(hào)的偽碼和載波，并對(duì)比測(cè)量本地的時(shí)延測(cè)定偽距測(cè)量值，獲取偽距變率和載波相位觀測(cè)值，計(jì)算用戶接收機(jī)的信息。GPS定位原理基于測(cè)距交會(huì)方法，在測(cè)站點(diǎn)P設(shè)置GPS信號(hào)接收機(jī)，利用3 顆以上GPS 衛(wèi)星S1、S2、S3、S4的空間位置信息，計(jì)算出3 顆以上GPS 衛(wèi)星的空間坐標(biāo)與測(cè)站點(diǎn)P的距離P1、P2、P3、P4根據(jù)衛(wèi)星星歷得出3顆GPS衛(wèi)星的坐標(biāo)（Xi，Yi，Zi），i=1，2，3，4，最終由公式（1）、（2）、（3）、（4）計(jì)算得出測(cè)站點(diǎn)P的位置坐標(biāo)（X，Y，Z）。

2 GPS-RTK技術(shù)及定位原理

2.1 GPS-RTK技術(shù)

由于GPS 測(cè)量技術(shù)具有高精度、全天候等特點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛使用。而RTK（Real-timekinematic）是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它彌補(bǔ)了靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量的不足，利用載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)可以在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度，提高了外業(yè)作業(yè)效率；同時(shí)，GPS-RTK技術(shù)具有作業(yè)效率高、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)和定位精度準(zhǔn)等優(yōu)勢(shì)[6]。目前，GPS-RTK技術(shù)已發(fā)展到廣域差分系統(tǒng)WADGPS（WideAreaDifferential-GPS），有些城市已實(shí)現(xiàn)CORS系統(tǒng)。

2.2 GPS-RTK定位原理

GPS-RTK 由基準(zhǔn)站和移動(dòng)站組成，同時(shí)跟蹤多個(gè)衛(wèi)星，獲得測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)作為已知點(diǎn)有1臺(tái)接收機(jī)，連續(xù)接收所有可視GPS 衛(wèi)星信號(hào)，利用差分技術(shù)準(zhǔn)確計(jì)算觀測(cè)值與收集的位置信息的改正值，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭苿?dòng)站；而移動(dòng)站會(huì)有1個(gè)或者多個(gè)接收機(jī)，同時(shí)接收基準(zhǔn)站發(fā)射的偽距、載波相位觀測(cè)值以及采集GPS 觀測(cè)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)處理相位差分觀測(cè)值，輸出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)和投影參數(shù)，從而獲得精準(zhǔn)、可靠的坐標(biāo)和精度指標(biāo)[7]。GPS-RTK定位原理如圖1所示。

圖1 GPS-RTK定位原理示意圖

測(cè)量監(jiān)測(cè)具體計(jì)算過(guò)程如下式所示：

3 房產(chǎn)平面控制測(cè)量及GPS-RTK的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 房產(chǎn)平面控制測(cè)量

測(cè)量學(xué)是研究對(duì)地球整體及其表面和外層空間中的各種自然和人造物體與地理空間分布有關(guān)的信息進(jìn)行采集處理、管理、更新和利用的科學(xué)和技術(shù)。測(cè)量學(xué)按照專業(yè)分類有：地質(zhì)測(cè)量、城市工程測(cè)量、礦山測(cè)量、地籍測(cè)量和房產(chǎn)測(cè)量等等。而房產(chǎn)測(cè)量指對(duì)房屋、附屬設(shè)施以及界址點(diǎn)進(jìn)行采集，勘察房產(chǎn)周邊建筑物的地形。由于城鎮(zhèn)建設(shè)事業(yè)不斷發(fā)展，建筑物趨向于密集化，精準(zhǔn)采集房產(chǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)是目前的發(fā)展趨勢(shì)。

房產(chǎn)平面控制測(cè)量是測(cè)量房產(chǎn)平面控制網(wǎng)，從而建立一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定使用的房產(chǎn)平面控制網(wǎng)，為房產(chǎn)平面圖測(cè)繪和日常變更測(cè)量提供基礎(chǔ)參考，減小誤差的積累。由于城市不斷變更、產(chǎn)權(quán)不斷變化，原有的控制成果部分遭到破壞，必須及時(shí)布設(shè)新的控制點(diǎn)，確保房產(chǎn)平面圖具有良好的現(xiàn)時(shí)性。在房產(chǎn)平面控制測(cè)量工作中，遵循從整體到局部、從高級(jí)到低級(jí)分級(jí)布網(wǎng)的原則，并區(qū)別對(duì)待發(fā)達(dá)區(qū)域和一般區(qū)域的控制網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)。發(fā)達(dá)區(qū)域控制測(cè)量精度高一些，一般地區(qū)控制測(cè)量精度可低一些，杜絕投資成本浪費(fèi)。隨著現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，房產(chǎn)平面控制測(cè)量和計(jì)算不斷更新，主要有靜態(tài)相對(duì)定位、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位、動(dòng)態(tài)相對(duì)定位和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，提高了測(cè)量精度和生產(chǎn)效率。

3.2 GPS-RTK的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

房產(chǎn)開(kāi)發(fā)時(shí)，需要準(zhǔn)確無(wú)誤地繪制大比例尺的平面圖，計(jì)算出房屋的實(shí)際面積。在傳統(tǒng)的測(cè)量過(guò)程中，需要2～3名操作人員共同執(zhí)行，操作人員使用測(cè)距儀和經(jīng)緯儀等測(cè)量工具，測(cè)繪出房地產(chǎn)區(qū)域的地形圖，并且要求通視測(cè)站點(diǎn)和待測(cè)點(diǎn)之間的距離，否則影響大面積測(cè)量結(jié)果精確度，無(wú)法滿足對(duì)土地精準(zhǔn)度高、誤差小的數(shù)據(jù)需要，極大地降低了工作效率。

GPS-RTK 技術(shù)僅需要1 名操作人員，負(fù)責(zé)GPSRTK儀器的安裝和不同界址點(diǎn)位置的轉(zhuǎn)移，待儀器安裝完畢后，輸入土地權(quán)屬界址點(diǎn)的相關(guān)編碼，并將測(cè)量點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔y(cè)圖軟件，便會(huì)生成土地權(quán)屬界址點(diǎn)的圖像，測(cè)量效率非常高。GPS-RTK 技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)量方法的不足，它為測(cè)量提供了標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)繪數(shù)據(jù)流程，降低測(cè)點(diǎn)布設(shè)的數(shù)量和難度，可以準(zhǔn)確找到房產(chǎn)的邊界、地形等要素，采集到的信息利用計(jì)算機(jī)處理顯示房產(chǎn)的測(cè)繪數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)專業(yè)軟件處理后得到電子繪制圖，方便于后續(xù)的保存，受到測(cè)量工作人員的廣泛使用[8]。GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用降低了出現(xiàn)誤差的可能性，加快了測(cè)量工作的進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量信息數(shù)字化。

4 GPS-RTK 在房產(chǎn)平面控制測(cè)量中的應(yīng)用案例分析

4.1 工程案例

該項(xiàng)目測(cè)區(qū)位于泉州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，利用GPSRTK 技術(shù)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。采用泉州市國(guó)土與基礎(chǔ)地理信息中心建議的I級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)作該項(xiàng)目的起算控制點(diǎn)，設(shè)計(jì)點(diǎn)位22個(gè)，在利用GPS-RTKK技術(shù)測(cè)量時(shí)，自己架設(shè)基準(zhǔn)站，完成項(xiàng)目平面控制測(cè)量。

4.2 選取基準(zhǔn)站

基準(zhǔn)站的選取直接影響到移動(dòng)站勘測(cè)的質(zhì)量和效率。為了保證測(cè)量成果的精度及可靠性，在測(cè)區(qū)附近2個(gè)已知點(diǎn)中選取1 個(gè)作為基準(zhǔn)站。由于此已知點(diǎn)位置較高，地勢(shì)開(kāi)闊且沒(méi)有很強(qiáng)的信號(hào)干擾，移動(dòng)站作業(yè)范圍較大，不會(huì)影響到基準(zhǔn)站的信號(hào)傳輸質(zhì)量，故將此點(diǎn)設(shè)置為基準(zhǔn)站。另外，由于移動(dòng)站與基準(zhǔn)站的距離會(huì)影響測(cè)量成果，因此移動(dòng)站的作業(yè)半徑選擇與基準(zhǔn)站距離為5km以內(nèi)。

4.3 GPS-RTK測(cè)量

測(cè)量前，應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行檢驗(yàn)，檢核精度是否符合要求，以確保數(shù)據(jù)傳輸和測(cè)量的質(zhì)量。檢驗(yàn)合格后架設(shè)三腳架，安裝接收機(jī)，待對(duì)中整平后，使用手簿創(chuàng)建文件夾，確定數(shù)據(jù)都輸入后進(jìn)行測(cè)量。GPS-RTK 控制測(cè)量采用的是WGS-84 坐標(biāo)系，先采集起算點(diǎn)空間坐標(biāo)，控制好起算點(diǎn)精度，避免轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取精度對(duì)測(cè)量成果的影響，然后將手薄與基準(zhǔn)相連接，建立WGS-84 坐標(biāo)與當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)的相對(duì)應(yīng)關(guān)系，得出坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)；最后分別測(cè)量2次待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)，取平均值作為最終成果。控制網(wǎng)布設(shè)如圖2所示。

圖2 控制網(wǎng)布設(shè)示意圖

4.4 內(nèi)業(yè)處理

外業(yè)結(jié)束后，將手薄數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦中，使用平差易軟件進(jìn)行平差處理，及時(shí)備份控制測(cè)量采集的數(shù)據(jù)并做檢查，平面控制點(diǎn)成果應(yīng)進(jìn)行100%的內(nèi)業(yè)檢查，平面控制點(diǎn)精度檢測(cè)結(jié)果要符合要求，見(jiàn)表1。

表1 GPS-RTK平面控制點(diǎn)精度要求

由表1 可知，2 次測(cè)量X坐標(biāo)最大差值為2.40cm，Y坐標(biāo)最大差值為2.80cm，坐標(biāo)中誤差為±1.82cm，打印出控制點(diǎn)的測(cè)量成果。

5 結(jié)束語(yǔ)

房產(chǎn)平面控制測(cè)量工作的目的是建立一個(gè)高精度的控制網(wǎng)，從而為房產(chǎn)測(cè)繪提供測(cè)圖控制和起算數(shù)據(jù)、變更與修測(cè)的起算數(shù)據(jù)。采用GPS-RTK技術(shù)對(duì)工程案例進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果表明，GPS-RTK 技術(shù)在房產(chǎn)平面控制測(cè)量時(shí)，測(cè)量精度符合要求，驗(yàn)證了GPS-RTK技術(shù)在房產(chǎn)平面控制測(cè)量中的可行性與可靠性。GPS-RTK技術(shù)的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的測(cè)量模式，不僅降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也提高了測(cè)量精度，滿足了房產(chǎn)平面測(cè)量工作的需求，并為測(cè)量工作帶來(lái)了巨大變革，GPS-RTK技術(shù)將在今后的房產(chǎn)平面控制測(cè)量工作中發(fā)揮巨大的作用。