摘要：目前，由于GPS技術(shù)在地籍測(cè)量中具有布點(diǎn)靈活、全天候觀測(cè)、觀測(cè)及計(jì)算速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)各省市的城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用。為此，本文作者就傳統(tǒng)地籍測(cè)繪和RTK技術(shù)作比較，同時(shí)通過(guò)實(shí)例就RTK技術(shù)在地籍測(cè)量中的精度及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了闡述。
　　關(guān)鍵詞：地籍測(cè)量，精度，GPS，RTK
　　
　　0前言
　　在地籍測(cè)繪中RTK技術(shù)與傳統(tǒng)方法相比,具有明顯的優(yōu)勢(shì)。由于GPS測(cè)繪不受天氣、時(shí)間的影響各點(diǎn)之間不存在誤差累積,避免了傳統(tǒng)地籍測(cè)繪中由于邊長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)等原因帶來(lái)的誤差累積,提高了精度。利用RTK技術(shù)能夠成功地在現(xiàn)場(chǎng)就發(fā)現(xiàn)不合格的測(cè)繪成果,提高了效率。傳統(tǒng)地籍測(cè)繪的數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化,必須等到事后處理,而RTK技術(shù)具有實(shí)時(shí)將一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)精確地轉(zhuǎn)換到一個(gè)特殊坐標(biāo)系統(tǒng)的能力。
　　1RTK技術(shù)在地籍測(cè)量中實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵
　　在地籍測(cè)量中,進(jìn)行RTK定位時(shí),基準(zhǔn)站把觀測(cè)值及測(cè)站已知坐標(biāo)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈發(fā)送到移動(dòng)站,移動(dòng)站不僅采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù),而且通過(guò)數(shù)據(jù)鏈接收到基準(zhǔn)站數(shù)據(jù),并在移動(dòng)站上形成差分觀測(cè)值后,實(shí)時(shí)求出移動(dòng)站厘米級(jí)精度坐標(biāo)。移動(dòng)站可處于靜態(tài),也可處于動(dòng)態(tài),可以在一個(gè)固定點(diǎn)上進(jìn)行初始化后進(jìn)入動(dòng)態(tài)工作,也可以在動(dòng)態(tài)條件下進(jìn)行初始化。其主要的關(guān)鍵技術(shù)如下：
　　○1RTK系統(tǒng)采取了快速算法,能夠快速準(zhǔn)確地求解出整周模糊度。常用的方法有模糊度函數(shù)法、FARA法和組合搜索技術(shù)。但是有時(shí)候會(huì)因?yàn)槌跏歼^(guò)程中的各種誤差導(dǎo)致整周模糊度求解的結(jié)果不可靠。這時(shí)就需要對(duì)RTK的成果質(zhì)量進(jìn)行控制,利用重測(cè)RTK的測(cè)量鏈比較復(fù)核。
　　○2RTK定位要求基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)向移動(dòng)站發(fā)送信息,數(shù)據(jù)傳輸速度一般不低于9600bit。數(shù)據(jù)鏈拉得遠(yuǎn),可以減少參考點(diǎn)的設(shè)立和避免頻繁轉(zhuǎn)站;數(shù)據(jù)鏈健,GPS初始化運(yùn)行的時(shí)間會(huì)明顯減少,提高工作效率。
　　○3RTK測(cè)量是在WGS284坐標(biāo)系中進(jìn)行的,而地籍測(cè)量是在當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)或者54坐標(biāo)上進(jìn)行的,RTK是用于實(shí)時(shí)測(cè)量的,要求立即給出當(dāng)?shù)氐淖鴺?biāo)或者54坐標(biāo),因此,坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作更顯重要。在工程應(yīng)用中經(jīng)常遇到當(dāng)?shù)厝我庾鴺?biāo),一般使用平面轉(zhuǎn)換和高程擬合的方法。平面轉(zhuǎn)換模型為:
　　X1X0cosθsinθΔX1
　　=+(1+m)
　　Y1LocalY0-sinθcosθΔY184
　　式中,Xi、Yi是當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo),X0、Y0是平移參數(shù),m是兩個(gè)坐標(biāo)系的尺度比差,ΔXi、ΔYi是WGS284的投影坐標(biāo)差。此計(jì)算模型至少需要2個(gè)公共點(diǎn)。
　　高程擬合有曲線擬合、平面擬合和曲面擬合等多種模型。為了提高精度,最好選2個(gè)以上均勻分布于測(cè)區(qū)的點(diǎn)利用最小二乘來(lái)求解轉(zhuǎn)換參數(shù),做到能有效控制測(cè)區(qū)以及保證足夠的精度。為了校驗(yàn)參數(shù)的精度和準(zhǔn)確性,還可以選用幾個(gè)點(diǎn)不參與計(jì)算,代入公式起校驗(yàn)作用。也可利用Bursa模型解求7個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)來(lái)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)化。如果測(cè)區(qū)的范圍不大,可不考慮7個(gè)參數(shù)中尺度比和旋轉(zhuǎn)參數(shù)時(shí),可現(xiàn)場(chǎng)求定3個(gè)平移參數(shù),得到滿足一定精度要求的轉(zhuǎn)換參數(shù)。
　　○4參考點(diǎn)的選擇和建立。參考點(diǎn)的位置應(yīng)該滿足的條件是:有正確的已知的坐標(biāo);應(yīng)該在地勢(shì)較高而且交通方便,天空較為開闊,周圍無(wú)高度角超過(guò)10°的障礙物,有利于衛(wèi)星信號(hào)的接收和數(shù)據(jù)鏈發(fā)射的位置;為防止數(shù)據(jù)鏈的丟失以及多路徑效應(yīng)的影響,周圍無(wú)GPS信號(hào)的發(fā)射物、無(wú)高壓線、電視臺(tái)、無(wú)線電發(fā)射臺(tái)、微波臺(tái)等干擾源;應(yīng)選擇土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、不易破壞的位置。
　　2RTK技術(shù)用于地籍控制測(cè)量
　　現(xiàn)在RTKGPS測(cè)量定位誤差一般為10mm+1×10-6根據(jù)控制測(cè)量規(guī)范要求Ⅰ級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)的點(diǎn)位誤差為±5cm,從理論上分析利用RTKGPS測(cè)量完全能滿足地籍Ⅰ、Ⅱ級(jí)導(dǎo)線控制測(cè)量和圖根控制測(cè)量的要求。
　　在市東郊的RTK地籍控制測(cè)量中,該測(cè)區(qū)屬城市邊緣,地勢(shì)平緩,無(wú)高大建筑物,由于有果樹、灌木和房屋阻擋,用全站儀布導(dǎo)線則難以通視,又由于工期緊迫,所以采用RTK(1+1)進(jìn)行測(cè)量�？紤]到作業(yè)半徑小于5km,而已知點(diǎn)較少,采用了2個(gè)點(diǎn)求3個(gè)參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,再到3km外2個(gè)已知點(diǎn)上檢核,誤差小于0.02m,可以滿足要求。流動(dòng)站由一個(gè)測(cè)量員操作,兩天時(shí)間就完成了50個(gè)5″點(diǎn)和圖根點(diǎn)的測(cè)量。為了檢核精度與靜態(tài)GPS測(cè)量進(jìn)行了比對(duì),靜態(tài)測(cè)量點(diǎn)位誤差小于0.011m,高程誤差為0.010m。點(diǎn)位精度比較結(jié)果如表1所示,可以看出RTK的精度完全滿足測(cè)量的要求。
　　　　
　　表1點(diǎn)位精度比較/m
　　在具體工程中,可以根據(jù)測(cè)區(qū)的實(shí)際情況,靈活地布點(diǎn),得到高精度的圖根地籍控制網(wǎng)這樣就能夠保證界址點(diǎn)坐標(biāo),的精度。界址點(diǎn)精度有了保證,地籍圖的精度也就有了保證。同時(shí),利用RTK技術(shù)還能夠在交通或者地形條件不好等測(cè)量有困難的地方進(jìn)行GPS聯(lián)測(cè)。若測(cè)區(qū)為相互獨(dú)立的A,B兩測(cè)區(qū),A測(cè)區(qū)已測(cè),B測(cè)區(qū)未測(cè)。應(yīng)用RTK技術(shù),就可以在A測(cè)區(qū)內(nèi)一點(diǎn)上建立基準(zhǔn)點(diǎn),不必在兩測(cè)區(qū)中間設(shè)計(jì)連接點(diǎn),通過(guò)A測(cè)區(qū)上的已測(cè)點(diǎn)直接傳遞到B測(cè)區(qū)。
　　3RTK技術(shù)用于地籍碎步測(cè)量
　　與采取全站儀相比,采用RTK技術(shù)在地籍碎步測(cè)量中也具有非常突出的優(yōu)勢(shì)：
　　采點(diǎn)速度快,因?yàn)榻馑闼俣纫堰_(dá)到20Hz,一般用1Hz,即每秒鐘就可以記錄一組觀測(cè)數(shù)據(jù),所以初始化完成后單點(diǎn)采集的時(shí)間幾乎可以忽略不計(jì)。
　　作用范圍廣,減少做控制和換站的工作量。一般在沿基準(zhǔn)站方向阻擋較少的地區(qū),RTK作用半徑可達(dá)十幾公里。多臺(tái)接收機(jī)可以同步工作,而且相互不影響,也無(wú)誤差的積累。實(shí)踐證明,在相同的時(shí)間內(nèi),一臺(tái)流動(dòng)站大約是一臺(tái)全站儀工作效率的2倍。
　　實(shí)現(xiàn)單人操作,節(jié)省勞動(dòng)力。在保證基準(zhǔn)站安全的前提下,每臺(tái)流動(dòng)站只需要一人。
　　RTK定位方式在碎步測(cè)量上也有其不足之處。它雖然不要求流動(dòng)站與基準(zhǔn)站通視,但是要求GPS接收機(jī)的衛(wèi)星信號(hào)接收天線對(duì)天通視,在測(cè)量建筑物、構(gòu)筑物、林帶時(shí)往往無(wú)法靠近被測(cè)地物而無(wú)法測(cè)量，這就需要全站儀等光學(xué)儀器的配合使用。
　　利用RTK技術(shù)應(yīng)當(dāng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：
　　○1用距離有限,RTK測(cè)量在解算整周模糊度時(shí),需要一個(gè)近似的估值,該估值是以相位常規(guī)差分測(cè)量得到的,作用距離太大時(shí),該估值就大,有可能在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下無(wú)法搜索到可靠的整周數(shù)解,導(dǎo)致作用距離有限,一般要得到厘米級(jí)的精度,基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的距離不能超過(guò)20km,要得到亞米級(jí)的精度作用距離就不能超過(guò)50km。
　　○2基準(zhǔn)站與移動(dòng)站必須在所有測(cè)量時(shí)間內(nèi)維持4顆以上公共衛(wèi)星連續(xù)鎖定。
　　○3在應(yīng)用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候,可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)受阻擋、衛(wèi)星信號(hào)中斷、衛(wèi)星失鎖等現(xiàn)象。這時(shí)GPS能夠自動(dòng)重新進(jìn)行初始化,在初始化的過(guò)程中,精度將會(huì)降低到常規(guī)差分GPS的精度。為了保證測(cè)繪成果的質(zhì)量,有時(shí)初始化成功以后,還需要重測(cè)附近的點(diǎn)來(lái)檢核初始化結(jié)果是否正確。
　　○4利用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS進(jìn)行控制測(cè)量所作的控制點(diǎn)時(shí),兩點(diǎn)間最好通視,以方便全站儀等其他儀器的聯(lián)測(cè)。
　　4結(jié)束語(yǔ)
　　應(yīng)用RTK技術(shù),使得地籍測(cè)繪的精度、作業(yè)效率和實(shí)時(shí)性達(dá)到最佳的融合。隨著數(shù)據(jù)傳輸能力的增強(qiáng),數(shù)據(jù)的穩(wěn)健性,抗干擾性水平和軟件水平的提高,傳輸距離的增加,RTK技術(shù)將在地籍測(cè)量和其他領(lǐng)域得到更廣闊的應(yīng)用。
　　
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