在国土勘测中GPS-RTK 技术的应用

摘　要：摘要：传统的国土勘测技术较易受外界环境干扰，测量误差较大，而GPS-RTK测量技术具有全天候、自动化、高精度的优势，不要求基准站与移动站通视，能有效提高测量的工作效率。GPS-RTK技术虽然先进但在应用也会有不足，由于其要求接收机的接收天线对卫星通视，在测量时难以避免产生一些问题。利用全站仪、改变电台频率和实地的修测和补测的方式来弥补能有效解决坐标转换带来的误差、测量误差及定位耗时过长的问题。

关键词：关键词：GPS-RTK 技术；国土勘测；技术应用

中图分类号：TP39   文献标识码：A    文章编号：
　 我国疆域辽阔，地形较为复杂，在国土勘测中使用传统的土地勘测设备如测距仪、经纬仪和钢尺等，劳动强度大，且较易受外界环境干扰，测量误差较大。随着科学技术的进步，国土资源管理部门对土地勘测提出了更高水平的技术要求，GPS-RTK是近几年发展成熟起来的新技术，以其全天候、自动化、高精度的优势现已应用到地籍测量、地形图测量、控制测量及房产测量的实践中，有利推动了国土勘测的信息化发展[1]。但GPS-RTK 技术在国土勘测的应用中也有其不足之处，它虽然不要求基准站与移动站通视，但要求接收机的接收天线对卫星通视，在测量高大建筑物、茂密林带及山地高深峡谷时常常发生信号接收不良现象，造成被测地物无法测量，这就需要采取措施弥补该方面的技术缺陷。
-RTK 技术概述
1.1基本原理
　 GPS-RTK 技术又称卫星导航实时动态差分定位技术，是近几年发展成熟起来的新技术。GPS-RTK系统的基本组成为基准站、移动站、数据链和控制软件四部分，在参考站将GPS接收机用三脚架固定在任意点上采集卫星观测数据，并将其测站坐标信息和观测值通过数据链实时传送到移动站；移动站安装有安装有GPS接收机和接收装置，同时负责采集GPS观测数据和接收来自参考站站的接收数据；在系统内部利用控制软件对观测数据进行快速结算、动态实时解算，方便了实时测量。GPS-RTK系统通过以上步骤来实现三维定位，其测量时间小于一秒、数据精度可到达厘米级别，能确保测量结果的精确性和可靠性。且测量中移动站可动可静，大大提高了土地测量的工作效率[2] 。
1.2 GPS-RTK测量系统的应用优势
　 第一、GPS-RTK测量系统突破了传统测量技术的局限性，其采用空间定位法的使用能有效克服地形、气候等外部因素对测量作业的不利影响，解决作业速度与测量精度之间难以平衡的矛盾。
　 第二、GPS-RTK系统具有相对的定位测量，测量时无需测站点间通视，每个移动站点仅需一个测定人员，操作仅需几秒钟即可完成，方便便捷，且能进行各种各样的控制，能够达到较高测量精度。
　 第三、该系统的数据输入、处理和存储能力较好，方便与其它测量仪器进行通信，数据精度高、安全可靠。且作业人员少、对作业条件要求不高，即使在控制点不足或没有现成控制点的地区，也能实现快速的高精度目标定位测量，提高工作效率。
1.3 GPS-RTK 技术控制要点
2. GPS-RTK 技术在国土勘测中的应用
2.1 测量点和测量方法
　 在使用GPS-RTK 技术进行土地勘测前，应收集完整的高级控制点参考坐标、地心坐标及坐标系统转换参数等，确定测量高程控制点和布设平面控制点，并将其按精度划分不同等级，保证每个控制点有多个等级点与之通视。进行测量时，可采用单基准站RTK测量法和网络RTK 测量法，另外也可以采用后处理动态测量模式应对不良通信条件。
2.2测量应用
　 首先，在勘测地形时，选用正确的坐标系、高层系统和高层系统，通常以国家大地坐标系、1985 国家高程基准及UTC 授时系统为准，同时做好各参数系统的转换工作。
　 其次，所有仪器使用前应对其进行总复位，以确保工作状态良好；基准站位置应架高、天线保持垂直，以提高数据链的传输效率；卫星高度角设置应大于15 度，以确保信号稳定；按GPS-RTK 测量技术规范，提高测量系统的精度，认真总结土地测量工作的方法，及时编制好土地测量工作报告[3]。
　 再次，观测手簿上的收敛值，当土地勘测区域内无信号干扰且仪器锁定卫星大于5颗时，收敛值一般在2 cm 以内，这种情况下测量出的数据如实地反映出天线中心测量的内符合精度；当勘测区域内存在干扰时，应重复多次并在不同时间段观测收敛值。以上两种方法均可有效判定观测质量，另外，还可以通过更换设备的方法，重新采集数据以检核先期测量结果[4]。
3. GPS-RTK技术在国土勘测中应用中不足
3.1GPS坐标转换带来的误差
　 使用GPS-RTK 技术进行国土勘测时，需要至少5颗观测卫星同步工作，而在实际应用中，常会有多种影响因素致使公用卫星的数量达不到要求，5颗卫星的信号不能全部传送给信号接收器，数据初始化发生错误，从而导致测量工作无法正常进行。特别是在城市高大建筑物密布区、人口密集的居民区、茂密的森林地带以及山区的峡谷深处，这些地区内卫星信号和数据传输条件较差，导致信号无法正常传输或传输时间较长。
    针对这一问题，应尽可能使用这些区域内较开阔地方的布设图基点，利用全站仪完成数据测量工作。该方法不仅能减轻工作人员的劳动强度，且能提高土地勘测的测量精确度。
3.2 测量误差
　 我们发现在地形较为开阔的地区进行国土勘测，有时也会发生测量误差，比如在树林或房屋内接收机较易发生失锁现象，此时观测手簿，会发现有5个或5个以上的共用卫星信号，此时显示的数据不能作为真实数据，我们称其为伪距解。
　 要解决这样的问题，首先应避开所有障碍物，将接收机移至开阔地带，以促使接收机加快初始化速度，直到数据链锁定并稳固后，再将其朝原点小心移回待定地点，注意保证接收机方向无倾斜。其次，要改变电台频率，以使接收机信号稳固，这是因为，RTK动态测量相对于GPS静态测量，误差权限更小；在实际的测量作业中，RTK的有效工作半径小于标称半径，一旦RTK的作业半径超出了有效工作半径，测量结果误差就会变大，甚至超限[5]。
3.3 定位耗时过长
　 GPS-RTK 技术在定位时需要的时间较长，而且无法确认其实时定位精度，应对RTK进行实地的修测和补测，然后把补测的数据结果同数据库的数据结果相结合，并及时更新数据库，由此来确保数据库准确性。使用这种方法不仅能减少野外作业工作量，缩短工作时间，且能将实地的变化与数据库保持同步。

4. 结论
   与传统的国土勘测技术相比，GPS-RTK测量技术具有全天候、自动化、高 精度的优势，有力地推动了国土勘测的信息化发展，并有效提高工作效率。使用GPS-RTK 技术勘测国土，应选用正确的坐标系、高层系统和高层系统，确保仪器工作状态良好，重复多次观测判定观测质量。GPS-RTK技术虽然先进但在应用也会有不足，难以避免设备误差和人为产生的误差。利用全站仪、改变电台频率和实地的修测和补测的方式来弥补能有效解决坐标转换带来的误差、测量误差及定位耗时过长的问题。

参考文献
[1] 刘玉芳. GPS、RTK在土地调查中的应用[J]. 黄金科学技术, 2009,17(2):68-70.
[2] 喻华. GPS RTK技术在地籍测量中的应用[J]. 测绘通报, 2007,(4) :51-52.
[3] 梁会议，刘士宁. GPS—RTK技术在地籍测量中的应用[J]. 地理空间信息,2009,7(4):43-44.
[4] 李文汉. 浅析GPS 技术在测绘工程相关领域的应用[J].科技资讯，2011，（28）:43.
[5] 吕战锋. GPS-RTK误差分析及其在国土资源管理中的应用[J]. 科技资讯, 2010,(21):48.