RTK 技术在地籍测绘中的精算分析

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　　摘要：地籍测绘是地籍调查和土地整理的重要基础，它是以地籍调查为依据，以测量技术为手段，从控制到碎步，精确测出各类土地的位置、大小、境界、权属界址点的坐标与宗地面积，以满足决策部门的需要。随着测绘技术的不断发展更新，地籍测绘的技术也在迅速发展，本文概括分析RTK技术的特点，通过实例阐述其在地籍测绘中的优点。
　　关键词：GPS；RTK；控制测量；碎步测量；
　　
　　0前言
　　作为较早采用GPS技术的领域，在测量中，它最初主要用于高精度大地测量和控制测量，建立各种类型和等级的测量控制网；现在，它除了继续在这些领域发挥着重要作用外，还在测量领域的其它方面得到充分的应用，如用于各种类型的施工放样、测图、变形观测、航空摄影测量、海测和地理信息系统中地理数据的采集等。尤其是在各种类型的测量控制网的建立这一方面，GPS定位技术已基本上取代了常规测量手段，成为了主要的技术手段。现在，在我国采用GPS技术布设了新的国家大地测量控制网，很多城市也都采用GPS技术建立了城市控制网。在地籍测绘中RTK技术与传统方法相比，具有明显的优势。由于GPS测绘不受天气、时间的影响，各点之间不存在误差累积，避免了传统地籍测绘中由于边长过长等原因带来的误差累积，提高了精度。利用RTK技术能够成功地在现场就发现不合格的测绘成果，提高了效率。传统地籍测绘的数据坐标转化，必须等到事后处理，而RTK技术具有实时将一个坐标系统精确地转换到一个特殊坐标系统的能力。
　　1.RTK技术在地籍测量中实现的关键
　　在地籍测量中，进行RTK定位时，基准站把观测值及测站已知坐标通过数据链发送到移动站，移动站不仅采集GPS观测数据，而且通过数据链接收基准站数据，并在移动站上形成差分观测值后，实时求出移动站厘米级精度坐标。移动站可处于静态，也可处于动态，可以在一个固定点上进行初始化后进入动态工作，也可以在动态条件下进行初始化。其主要的关键技术如下：
　　○1RTK系统采取了快速算法，能够快速准确地求解出整周模糊度。常用的方法有模糊度函数法、FARA法和组合搜索技术。但是有时候会因为初始过程中的各种误差导致整周模糊度求解的结果不可靠。这时就需要对RTK的成果质量进行控制，利用重测RTK的测量链比较复核。
　　○2RTK定位要求基准站实时向移动站发送信息，数据传输速度一般不低于9600bit。数据链拉得远，可以减少参考点的设立和避免频繁转站；GPS初始化运行的时间会明显减少，提高工作效率。
　　○3RTK测量是在WGS-84坐标系中进行的，而地籍测量是在当地坐标或者80坐标上进行的，RTK是用于实时测量的，要求立即给出当地的坐标或者80坐标，因此，坐标转换工作更显重要。不同坐标系统的转换本质上是不同基准间的转换，不同基准间的转换方法有很多，其中，最为常用的有布尔沙模型，又称为七参数转换法。
　　七参数转换法是：
　　设两空间直角坐标系间有七个转换参数―3个平移参数、3个旋转参数和1个尺度参数。
　　
　　
　　若：
　　为某点在空间直角坐标系A的坐标；
　　为该点在空间直角坐标系B的坐标；
　　为空间直角坐标系A转换到空间直角坐标系B的平移参数；
　　为空间直角坐标系A转换到空间直角坐标系B的旋转参数；
　　为空间直角坐标系A转换到空间直角坐标系B的尺度参数。
　　则由空间直角坐标系A到空间直角坐标系B的转换关系为：
　　　　
　　如果测区的范围不大，可不考虑7个参数中尺度比和旋转参数时，可现场求定3个平移参数，得到满足一定精度要求的转换参数。
　　高程拟合有曲线拟合、平面拟合和曲面拟合等多种模型。为了提高精度，最好选2个以上均匀分布于测区的点利用最小二乘来求解转换参数，做到能有效控制测区以及保证足够的精度。为了校验参数的精度和准确性，还可以选用几个点不参与计算，代入公式起校验作用。
　　○4参考点的选择和建立。参考点的位置应该满足的条件是：有正确的已知的坐标；应该在地势较高而且交通方便，天空较为开阔，周围无高度角超过10°的障碍物，有利于卫星信号的接收和数据链发射的位置；为防止数据链的丢失以及多路径效应的影响，周围无GPS信号的发射物、无高压线、电视台、无线电发射台、微波台等干扰源；应选择土质坚实、不易破坏的位置。
　　2.RTK技术用于地籍控制测量
　　现在RTKGPS测量定位误差一般为，根据控制测量规范要求Ⅰ级导线点的点位误差为±5cm，从理论上分析利用RTKGPS测量完全能满足地籍Ⅰ、Ⅱ级导线控制测量和图根控制测量的要求。
　　在某市东郊的RTK地籍控制测量中，该测区属城市边缘，地势平缓，无高大建筑物，由于有果树、灌木和房屋阻挡，用全站仪布设导线难以通视，又由于工期紧迫，所以采用RTK进行测量。考虑到作业半径小于5km，而已知点较少，采用了2个点求3个参数进行坐标转换，再到3km外2个已知点上检核，误差小于0.02m，可以满足要求。流动站由一个测量员操作，两天时间就完成了50个5″点和图根点的测量。为了检核精度与静态GPS测量进行了比对，静态测量点位误差小于0.011m，高程误差为0.010m。点位精度比较结果如表1所示，可以看出RTK的精度完全满足测量的要求。
　　
　　表1点位精度比较/m
　　在具体工程中，可以根据测区的实际情况，灵活地布点，得到高精度的图根地籍控制网这样就能够保证界址点坐标的精度。界址点精度有了保证，地籍图的精度也就有了保证。同时，利用RTK技术还能够在交通或者地形条件不好等测量有困难的地方进行GPS联测。若测区为相互独立的A，B两测区，A测区已测，B测区未测。应用RTK技术，就可以在A测区内一点上建立基准点，不必在两测区中间设计连接点，通过A测区上的已测点直接传递到B测区。
　　3.RTK技术用于地籍碎步测量
　　与采取全站仪相比，采用RTK技术在地籍碎步测量中也具有非常突出的优势：
　　采点速度快，因为解算速度已达到20Hz，一般用1Hz，即每秒钟就可以记录一组观测数据，所以初始化完成后单点采集的时间几乎可以忽略不计。[!--empirenews.page--]
　　作用范围广，减少做控制和换站的工作量。一般在沿基准站方向阻挡较少的地区，RTK作用半径可达十几公里。多台接收机可以同步工作，而且相互不影响，也无误差的积累。实践证明，在相同的时间内，一台流动站大约是一台全站仪工作效率的2倍。
　　实现单人操作，节省劳动力。在保证基准站安全的前提下，每台流动站只需要一人。
　　RTK定位方式在碎步测量上也有其不足之处。它虽然不要求流动站与基准站通视，但是要求GPS接收机的卫星信号接收天线对天通视，在测量建筑物、构筑物、林带时往往无法靠近被测地物而无法测量，这就需要全站仪等光学仪器的配合使用。
　　利用RTK技术应当注意的几个问题：
　　○1作用距离有限，RTK测量在解算整周模糊度时，需要一个近似的估值，该估值是以相位常规差分测量得到的，作用距离太大时，该估值就大，有可能在运动状态下无法搜索到可靠的整周数解，导致作用距离有限，一般要得到厘米级的精度，基准站和流动站的距离不能超过20km，要得到亚米级的精度作用距离就不能超过50km。
　　○2基准站与移动站必须在所有测量时间内维持4颗以上公共卫星连续锁定。
　　○3在应用实时动态GPS进行测量的时候，可能会出现信号受阻挡、卫星信号中断、卫星失锁等现象。这时GPS能够自动重新进行初始化，在初始化的过程中，精度将会降低到常规差分GPS的精度。为了保证测绘成果的质量，有时初始化成功以后，还需要重测附近的点来检核初始化结果是否正确。
　　○4利用实时动态GPS进行控制测量所作的控制点时，两点间最好通视，以方便全站仪等其他仪器的联测。
　　4.结束语
　　应用RTK技术，使得地籍测绘的精度、作业效率和实时性达到最佳的融合。随着数据传输能力的增强，数据的稳健性，抗干扰性水平和软件水平的提高，传输距离的增加，RTK技术将在地籍测量和其他领域得到更广阔的应用。