GPS-RTK结合全站仪在土地勘测中的应用

德清县国土资源局 张腊平

绍兴市土地勘测规划院 方 坚

GPS-RTK结合全站仪在土地勘测中的应用

德清县国土资源局 张腊平

绍兴市土地勘测规划院 方 坚

一、引言

土地勘测中因地形条件和环境，常规控制测量如三角测量、导线测量，要求点间通视，费工费时，而且有误差累计，精度不均匀，外业中不能实时知道测量成果精度。GPS静态相对定位测量，无需点间通视，能够高精度地进行各种控制测量，但是需要定位时间长，且不能实时知道定位精度，内业解算中发现精度不合要求必须返工测量。而用RTK技术进行控制测量既能实时知道定位结果，又能实时知道定位精度。这样可以大大提高作业效率。应用RTK技术进行实时定位可以达到厘米级的精度，因此，通常我们首先用静态测量方法布设测区的首级控制，然后用RTK在首级控制的基础上进行图根加密（注：在进行图根点加密时应注意卫星时段的选择），下面通过用全站仪按一级图根测量要求对用RTK所布设的图根点进行测量对比（如表1）来探讨RTK在图根控制中的精度问题（注：应把HRMS、V RMS分别设置为0.02 c m且测量时应保持基准站和移动之间共用卫星数在5颗以上且L OG为1，整周模糊度为固定解）。根据统计结果分析，最大平面较差为32 mm，最大平面中误差为±19 mm，根据控制测量规范要求I级导线点位误差为±5cm，RTK测量是完全满足图根控制测量精度的要求。

二、GPS-RTK结合全站仪在土地勘测中的应用

土地勘测首先是地形勘测，在地形勘测中，用全站仪进行数据采集时受测区地形起伏条件影响较大，要完成某测区工作往往要布设大量控制点，搬无数次站，花好长时间才能完成。而采用RTK技术能快速准确地测定地形点或地物点的坐标数据，大大地缩短了野外作业时间。但是由于GPS接收机受卫星信号和数据链传输条件的限制在山区峡谷地带及高大建筑物密集的居民区以及茂密森林里RTK测量受到限制，这时我们可以用RTK在附近比较开阔的地方布设图根点，然后用全站仪去进行数据采集。这样节省了大量的人力物力，缩短了野外工作时间，提高了作业效率。

三、GPS-RTK结合全站仪在应用过程应注意的问题及其解决办法

1、受卫星时段的限制

在地球上任何一点，均可连续地同步观测至少4颗GPS卫星，但RTK测量要求同时至少同步观测5颗卫星，因此在某些时间段共用卫星少，常接受不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量。在长期对RTK使用过程中，我们发现在同样的条件和同样的地点，不同的月份进行RTK测量时，11月份在中午时段，很难进行RTK测量，2-3月份在9:30至11点时段也很难进行RTK测量，因此选择作业时段是很重要的，否则容易产生伪距解。另外，在高山峡谷深处及密集森林区、城市高楼密布区、卫星信号被遮挡时间较长，在这些地方我们可以用全站仪来弥补RTK的不足。

2、移动站接收机失锁或为伪距解时的处理方法

有时在比较开阔的地方我们发现接收机也会失锁或解类型为伪距解，造成失锁或解类型为伪距解的原因有下面两种情况：

（1）无线电频率受到干扰，处理方法为改变电台频率。

（2）当我们通过房屋或树林时容易造成接收机失锁，这时往往在某个地方手薄上显示有5颗以上的共用卫星，但解类型仍为伪距解，这时只有避开障碍物往开阔方向移动，接收机初始化速度才会加快，待数据链锁定达到固定后，小心无倾斜地移动回待定点。

3、数据链传输受干扰和限制，作业半径比标称距离小的问题

RTK数据链传输易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响外业精度和作业半径。在地形起伏高差较大的山区和城镇建筑密集区数据链传输信号受到限制时只有缩短作业半径。另外当传输信号受高频信号源的干扰时可采取改变电台频率的方法来解决，当RTK作业半径超过一定距离（一般为几公里，每种机型在不同的环境又各不相同）时，测量结果误差会超限，因此RTK的实际作业有效半径要比其标称半径要小很多，另外由于RTK测量采用是星形网缺少检核条件，因此，和GPS静态测量相比，RTK测量更容易出现误差越限，必须进行质量控制。

四、质量控制的方法

1、已知点检核比较法即在布测控制网时用静态GPS或全站仪多测出一些控制点，然后用RTK测出这些控制点的坐标进行比较检核，发现问题即采取措施改正。

2、改变基站法

工程完工后，改变基站的位置然后进行必要的系统设置，重测部分（10-20个）已测过的RTK点（一般选地物点或特征点）或高精度控制点，比较前后测量的数据来判断其质量好坏。

3、台变频实时检测法

分别改变基准站的电台频率，然后改变流动站的相应的频率，分别接收基准站相应的频率的数据从而得到两个以上解算结果，比较这些结果也可判断其质量好坏。

4、全站仪法

用全站仪在已知点上架站进行必要的设置，采集一些地物及地形特征点然后与用RTK采集的坐标进行比较来判断其质量好坏。以上方法中，最可靠的是已知点检核比较法，但控制点的数量总是有限的，所以没有控制点的地方需要用重测比较法来检验测量成果，电台变频实时检测法的实时性好。

五、实例

我单位开展城镇及农村居民点1:500数字地籍测量时，用GPS–RTK进行图根控制测量，用全站按一级图根施测要求对RTK图根控制点进行检测，通过两组坐标对比，其中最大平面较差为32.0 mm，最大中误差为±19.0 mm。具体结果见下表（表1）：

表1 平面图根控制点检查结果统计表

为了检核RTK图根控制点高程，按四等水准观测方法对30个RTK图根点进行了水准测量，水准高程与RTK拟合高程比较，最大较差为2.8 c m（大多数点较差在2 c m之内）。

六、结束语

GPS定位技术是一种全天候、多用途的一体的自动化、数字化三维坐标测量与定位系统，是一种当今广泛应用于地理空间信息采集、大地测量、工程测量、工业测量、军事测量等领域的电子测量仪器；全站仪是一种集自动测距、测角、计算和数据自动记录及传输功能于一体的自动化、数字化及智能化的三维坐标测量与定位系统，是一种当今广泛应用于地理空间信息采集、工程测量、工业测量等领域的电子测量仪器，GPS-RTK结合全站仪在地形勘测中应用过程中，GPS-RTK结合全站仪技术不仅能达到较高的定位精度，而且大大提高了测量的工作效率，随着连续运行卫星定位服务系统（ Continuous Operational Reference System， 简称CORS系统）的建立、RTK技术的提高，这项技术已经逐步应用到测图工作中。通过和全站仪的结合，可大大减轻测量人员的内、外业劳动强度，因此GPS-RTK结合全站仪技术在测量领域有广阔的应用前景。