GPS—RTK技术在地籍测量中的应用

徐泽武

【摘要】本文阐述了利用GPS-RTK技术在地籍测量中应用的一些技术问题。

【关键词】GPS-RTK；地籍测量；应用

1.GPS-RTK技术介绍

GPS是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统，从军事方面发展起来的。出于军事目的，它提供两种服务即标准定位服务SPS和精确定位服务PPS。前者用于民用事业，后者为美国军方服务。美国政府为限制非军事用户和其他使用GPS的精度，分别在1991年和1994年实施了“SA”技术和“AS”技术，即“有选择可用性”技术和“反电子欺骗技术”，使SPS服务水平定位精度降低到100米，而在密码保护下的PPS服务精度提高到1米。

针对美国实施的“SA”技术，各国纷纷采用技术对策，出现了差分GPS即DGPS。“差分”概念的提出几乎可以完全消除“选择可用性”带来的误差。它利用某些地面发射站发送的已知精确位置的基准信号，将其与GPS的定位信号进行比较和修正。这样，通过建立基准通讯链方式，使GPS数据实现精确校正。而RTK动态实时差分技术，则是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。它的工作思路与DGPS相似，只不过是基准站将观测数据发送到移动站，移动站接收机再采用更先进的在机处理方法进行处理，从而得到精度比DGPS高得多的实时测量结果。

2.地籍测量概述

地籍测量是土地管理工作的重要基础，它是以地籍调查为依据，以测量技术为手段，从控制到碎部，精确测出各类土地的位置与大小、境界、权属界址点的坐标与宗地面积以及地籍图，以满足土地管理部门以及其它国民经济建设部门的需要。

为满足地籍管理的需要，在土地权属调查的基础上，借助仪器，以科学方法，在一定区域内，测量每宗土地的权属界线、位置、形状及地类等，并计算其面积，绘制地籍图，为土地登记提供依据而进行的专业测绘工作。它是土地管理的技术基础。要求分级布网、逐级控制，遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的原则。地籍测量的方法：按设备手段不同，分为普通测量法（地面法）、航测法和综合法；按地籍原图的成图方法，分为解析法、部分解析法和图解法；按基本图件的可用性，分为地籍修测、补测与全测。地籍测量的内容包括：地籍平面控制测量（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），地籍细部测量（在地籍平面控制点的基础上，测定地籍要素及附属地理的位置，并按确定比例尺标绘在图纸上的测绘工作），地籍原图绘制，面积量算与汇总统计，成果的检查与验收。地籍测量必须以土地权属调查为先导，在地籍调查表及宗地草图的基础上进行，其成果是土地登记的依据。地籍测量的主要成果是基本地籍图，包括分幅铅笔原图和着墨二底图。地籍测量的精度要求及成图比例尺，取决于所测地区地籍要素的复杂程度及经济发展要求。地籍基本图比例尺一般为1∶500或1∶1000，经济繁荣的城镇地区，精度要求较高，宜采用1∶500，独立工矿区和村庄也可采用1∶2000。随着现代化仪器设备的出现和电子计算机技术的普遍应用，现代地籍测量区别于传统地籍测量的显著标志，在于地籍数据的获取、处理和地籍测量资料的管理方面，普遍采用电子计算机支持的现代化仪器设备，以求得较高程度的自动化。

3.GPS-RTK工作原理

RTK测量原理是将一台GPS接收机作为固定基站安放在一已知或未知点上，通过载波相位原理，利用移动站进行已知点位置信息采集，通过已知坐标和WSG-84坐标求解参数，在通过参数和新采集的未知点WSG-84坐标计算出当地坐标。

4.地籍测量精度要求

在地籍测量中，外部明显界址点要求点位中误差小于5cm，最大误差不超过10cm，内部隐蔽界址点点位中误差应小于7.5cm，最大误差值不超过15cm。

5.RTK缺点及应对措施

GPS-RTK技术有着测量精度高、定位准确、操作简便等诸多优点，但是在日常地籍测量中也受到很多条件的影响和限制（如：高大建筑物对卫星信号的遮挡、大型水面引起的多路径效应等），这是我们工作中需要注意的。

5.1受大气电离层影响

离地约100公里以上的高空大气十分稀薄，受太阳或宇宙线的辐射后，气体分子产生电离，形成电离层。大气电离层能使电磁波折射，反射，散射，吸收，严重影响微波通信，会吸收能量和引起信号畸变。一般说来，气温高，电离层活跃，RTK精度低，应避免在高温中测量。

5.2被工作环境干扰

微波的自身特性导致其易受相关环境干扰，如磁场，同频噪音等，因此在利用RTK技术施测时，应避免在高压线、无线电台、电视信号发射塔、移动通信基站、大型金属建筑物，强能量噪声源等附近，同时也要保证施测点位周围垂直角15度以上天空无障碍物。

6.RTK技术在地籍测量中的应用

地籍测量主要应用GPS-RTKR的两大功能：静态功能和动态功能。静态功能是通过接收到的卫星信息，确定地点某点的三维坐标；动态功能是通过卫星系统，把已知的三维坐标点位，实地放样地面上。

6.1控制测量

传统的控制测量采用三角网、导线网方法来施测，不仅费工费时，要求点间通视，且精度分布不均匀，在外业中也不知精度如何，采用常规的GPS静态测量，在外业测量过程中不能实时知道定位精度。外业完成后，回到内业处理后发现精度不合要求，还必须返测，而采用RTK来进行控制测量，在测量过程中，同时接收基准站和卫星的同步观测数据，实时解算整周未知数和用户站的三维坐标，如果解算结果的变化趋于稳定，且其精度已满足设计要求，便可以结束实时观测，这样可以大大提高作业效率。

6.2土地利用动态测量

主要包括宗地测量、土地利用更新调查测量和违法用地测量等。传统的测量方法是利用已知控制点，利用全站仪逐步测量待测点，再根据解析法计算待测点坐标，都要求待测点和控制点完全通视，操作人员一般为2-3人。采用RTK技术后，仅需一人拿着仪器到要测的待测点或特征点上停留一二秒钟，同时采集位置信息，对点进行特征编码，在内业中利用多采集的位置信息进行内业成图。

6.3界址点放样测量

建设用地勘测定界是界址点放样测量的主要内容，工作要求是采用一定仪器把人设计好的点位在实地给标定出来。传统常规的放样方法很多，如经纬仪交会放样，全站仪的边角放样等，一般要放样出一个设计点位时，往往需要多次来回移动目标，而且需要2-3人操作。如果点位互不通视，那么还需利用更多的已知点，程序十分复杂，工作效率很低。采用RTK技术放样时，仅需把设计好的点位坐标输入到电子手簿中，拿着GPS接收机，它会提醒你走到要放樣点的位置，既迅速又方便，由于GPS是通过坐标来直接放样的，而且精度很高也很均匀，因而在外业放样中效率会大大提高，且只需一个人操作。

结语

实践证明，GPS-RTK具有极高的测量精度，其作业模式能进一步提高测量作业效率，降低劳动强度，节省测量费用，使测量变更更加轻松容易。

随着GPS技术特别是RTK技术的发展， RTK专业化程度越来越高，其初始化时间越来越短，跟踪能力也越来越强，精度越来越高，可靠性越来越好，有着良好的性价比，在测量工作中具有代替全站仪的趋势，大大提高了地籍测量的野外数据采集效率。