基于ＧＰＳ－ＲＴＫ应用下的地籍平面控制测量技术

刘　荔

[摘要]地籍平面控制测量技术是在地籍测量区内,依据国家等级控制点选择若干控制点,逐级测算其平面位置的过程,积极推进GPS-RTK技术在地籍平面控制测量中的应用,可以极大地推进城镇全解析的数字化地籍测量技术的发展,促进城镇地籍信息管理的建设和水平的提高。

[关键词]地籍测量GPS-RTK技术

中图分类号:TN96文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0710120-01

一、应用GPS- RTK技术的原则

1.为保证卫星的连续观测和卫星信号的质量,要求测站上空尽可能开阔,在10°～15°高度角以上不能有成片的障碍物。2.为减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰,在测站周围200m内不能有强电磁波干扰源,如大功率无线电发射设施、高压输电线等。3.为减少多路径效应的影响,测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物,如高层建筑、成片水域等。4. 为便于以后观测作业和应用,测站应选在交通便利,上点方便的地方。5. 为研究RTK测量中随距离而产生的误差,在布设控制网时控制点间地籍平面距离上有一定长度以保证能够用来研究RTK的精度变化情况。

综上,在现有的工程测量方法中,静态GPS测量和精密导线测量是获取较高精度点位坐标和高精度基线的测量方法。而网形的选择标准要求既有短边进行RTK校正的使用,也要有长边用以控制整个地籍平面网的稳定性。

二、GPS技术应用中坐标转换参数的求解

在GPS静态测量中,不同坐标系的坐标转换是在数据后处理时进行的。而对于RTK测量,要求实时得出待测点在实用坐标系(1980年西安坐标系、1954年北京坐标系或地方独立坐标系等)中的坐标,因此,坐标转换问题就显得尤为重要。

坐标转换参数的求解方法,一般是在RTK作业前首先在测区做一定数量的静态GPS控制点,与地方坐标系的控制点联测,以同时获取GPS点的WGS84坐标系统坐标和地方坐标系统坐标,然后利用后处理软件或GPS控制器内置的实时处理软件求解坐标转换参数。如果测区内的已知控制点已经有地方坐标系坐标和WGS84坐标系坐标,则可直接利用随机软件求解坐标转换参数。

求解坐标转换参数所使用的已知控制点(通常称作基准点)的精度、密度及分布状况对坐标转换参数的求解质量有着直接影响。因此,所选定的基准点要求精度要高,并且应均匀分布在测区周围。基准点的数量视测区的大小一般取3～6点为宜。一般地,在求解坐标转换参数时,应采取不同基准点的匹配方案,用不同的计算方法求得坐标转换参数,经比较后选择残差较小、精度较高的一组参数使用。

由于坐标转换参数求解精度与已知点两套坐标的精度和区域内点位的分布有关,因此坐标转换参数是有区域性的,它仅适用于已知点所圈定的区域和临近地区,其外推精度明显低于内插精度。因此,在一个测区求解的坐标转换参数不能直接应用到其它测区。

三、GPS-RTK测量中的一般要求

为了保证RTK测量的精度、速度(初始化时间)和可靠性,除了正确求解坐标转换参数、合理设置基准站和限制作业半径外,在RTK测量中还应注意以下几点:

(一)观测卫星的图形强度要高。在进行坐标解算时,所采用的卫星数越多,分布越均匀,则PDOP值越小,RTK的精确性和可靠性越高,且初始化的时间也越短。因此,一般情况下,在接收卫星数保持5颗以上,且PDOP<6时,才能进行RTK测量。

(二)作业员的责任心要强。作业员的专业水平、经验和责任心对RTK成果的精确性和可靠性有着严重的影响。作业时,接收机的对中、整平、天线高的量取及输入已知点坐标、坐标转换参数及天线高等数据的任何误差,都将影响RTK测量的全部坐标。因此,要求作业员必须具有强烈的责任心,认真严格地按规程操作,另外,对仪器基座和测杆上的水准器等必须定期严格校正,以避免系统误差的影响。

(三)观测成果要注意复核。RTK测量具有显著的实时、快捷等优点,但其初始化(整周模糊值)的置信度通常为95%～99%,且作业中缺乏检核条件,个别点可能会出现粗差。因此,为了保证RTK的实测精度和可靠性,作业中必须注重成果的复核。成果的复核分为作业前复核和作业中复核。作业前复核是指在RTK作业前,先在已知点上检测,新测坐标与已知坐标较差符合要求后,才能进行RTK测量;作业中复核一般是指在作业中采用不同起算点测定部分重合点,或在同一点上采用两次观测法(失锁或关机)观测。

(四)保证测量精度。用RTK方法进行控制测量时,为了保证测量成果的精确、可靠,宜采用多历元的观测结果;同时,观测时应使用三脚架固定移动站的天线,进行严格的对中、整平,并远离各种强电磁干扰源和大面积的信号反射物。但是由于受卫星信号、接收机状态、测站周围环境及仪器操作的影响,RTK定位有时会出现失真,其成果不可能100%的可靠。因此,在作业中,要根据RTK技术的特点及测区状况,采取有效措施,严格按操作规程作业,并加强成果的复核,以确保RTK成果的精确性和可靠性。

四、GPS-RTK在地籍测量中的应用实例分析

以临沂市城区某地籍测量工程中GPS-RTK测量技术的应用为例。其作业过程入下:

(一)基准站的设置。选取精度高、可靠性好的城市基本控制网点作为基站。GPS基准站必须远离各种强电磁干扰源(如微波站、寻呼台发射塔、变电站、高压线、电视台等);同时,RTK的作业半径控制在5km以内,为了减少多路径效应的影响,基准站周围应无明显的大面积的信号反射物(如大面积水域、大型建筑等);另外,要求基准站电台天线和移动站天线之间无大的遮挡物(如高层建筑物、高山等),且天线应尽量设置高一些,以提高数传电台的传输距离,能清晰地接受基准站发出的数据。

(二)实施测量。用两套GPS-RTK接收机作为流动站进行测量,流动站在第一次测量时,在一已知点上作RTK测量,其测量结果与已知点进行比较,从而检查RTK系统是否正常工作及基准站坐标输入是否正确。最后将获得的数据处理后录入计算机,可及时、精确地获得界址点定位数据信息,准确地制作宗地图等。

五、结论

GPS-RTK测量技术应用于地籍测量具有其他仪器不能比拟的优点,具有全天候、精度高、无需通视等特点。但在影响GPS信号接收的遮蔽地带,可以再用全站仪、测距仪等测量工具进行细部测量以弥补GPS-RTK测量的不足。

随着RTK测量精度的提高其应用领域还将进一步扩大。我们可以期待未来在大区域的地面沉降测量、建筑物变形监测、精密设备的安装等诸多方面都将采用RTK技术。RTK的应用与研究必将进入一个崭新的阶段。

参考文献:

[1]郭志浩,在城市平面控制测量中坐标系统的选择,甘肃科技纵横,2009.01.

[2]吕长广,土地调查中有关城镇与农村土地面积问题的研究,山东国土资源,2008.09.

[3]王万茂主编,地籍管理,地质出版社,2000.