GPS-RTK技术在地籍测量中的应用分析

Abstract: This paper based on the GPS-RTK measurement method introduces the cadastral surveying and mapping, and the relevant technical indicators are discussed, combined with some urban cadastral surveying engineering application examples of GPS-RTK measurement technology, analyzes its working process, so as to lay a foundation of cadastral management.

Key words: GPS-RTK measurement technology to Cadastral Surveying and mapping; data; accuracy;

中图分类号：P271 文献标识码：A 文章编号：

1 前言

GPS-RTK(Real Time Kinematic，实时动态)技术是在GPS基础上发展起来的，能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位结果，并在一定范围内达到厘米级精度，是一种新的GPS定位测量方式。实时RTK效率高，可以在作业现场提供经过检验的测量成果，在满足精度的前提下，彻底摆脱后处理的负担和外业返工的困扰。近年来，随着接收设备价格的逐步降低，该技术的发展前景更为广阔，必将逐步成为外业测量的主要技术手段之一。

2 GPS-RTK技术的基本原理及测量方法

2.1 RTK的基本原理

RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于流动站上，基准站和流动站同时接收相同GPS卫星发射的信号。基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值;将这个改正值通过无线电数据链电台及时传递给流动站以精化其GPS观测值，得到经差分改正后流动站较准确的实时位置，流动站将接收到的卫星信号与基准站发来的信号传输至控制手簿进行实时差分及平差处理，实时得到本站的坐标和高程及其精度指标等。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态。RTK的观测模型为：因轨道误差、钟差、电离层及对流层折射的影响，在实际数据处理中，通常用双差观测值方程来解算，在定位前需确定整周模糊度，这一过程称为动态定位的“初始化”(On The

Fly即OTF)。实现OTF的方法有多种，美国天宝导航有限公司的做法是：采用伪距和相位相结合的方法，首先用伪距求出整周模糊度的搜索范围，再用相位组合和后继观测历元解算和精化，利用伪距估计初始位置和搜索空间，快速确定精确的初始位置。

2.2 RTK的测量方法

(1)“键入参数”法。将静态观测求得的WGS-84坐标和地方坐标键入手簿中，进行转换，或置入静态观测平差时求取的转换参数。该方法须在已知点上架设一台GPS接收机作为基准站，观测另外～至两个已知点，进行校核以防止参数或者坐标输错。再将基准站的坐标、高程、坐标转换参数等必要的数据输入GPS控制手簿，另设置一台或几台GPS接收机为流动站，同时接收卫星信号，并随时将实测精度和预设精度指标进行比较，一旦实测精度达到预设精度指标的要求，手簿将提示测量人员是否接受该成果，接受后，测得的坐标、高程及精度将同时存储到手簿中。

(2)“无投影/无转换”法。

直接用接收机在基准站和流动站接收WGS一84坐标，其后，利用观测已知点的WGS一84坐标和相应的地方坐标，根据一定的数学模型进行转换。这种方法基准站不一定要安置在已知点上，但根据不同的转换方法，需要观测一定数量的已知点(通常是3个以上)，然后采用工地校正功能，算出基准站的真实坐标，并与三参数作比较，差值不大时，可以继续观测其余的控制点，从而得到正确坐标。

3 地籍测绘及其有关技术指标

1)地籍控制测量精度要求。

地籍控制测量必须遵循从整体到局部,由高级到低级分级控制(分级布网,但也可越级布网)的原则。地籍控制测量分为基本控制测量和地籍控制测量两种基本控制测量，分一,二,三,四等,可布设相应等级的三角网(锁)、测边网、导线网和GPS网等。在基本控制测量的基础上进行地籍控制测量工作,分为一,二级,可布设为相应级别的三角网、测边网、导线网和GPS网。地籍平面控制测量坐标系统尽量采用国家统一坐标系统,条件不具备的地区,可采用地方坐标系或任意坐标系。精度指标是GPS网技术设计的一个重要的量化指标,它的大小将直接影响GPS网的布设方案、观测计划以及观测数据的处理方法。地籍控制测量的精度是以界址点的精度和地籍图的精度为依据而指定的。根据地籍测量规范规定,地籍控制点相对起算点中误差不超过0.05 m。

2)地籍碎部测量精度要求。地籍碎部测量即界址点和地物点坐标、地类要素的获取,包括定境界线,土地权属界址线和界址点,房屋及其他构筑物的实地轮廓铁路、公路、街道等交通线路,海岸、滩涂等主要水工设施的测绘。界址点是界址线或边界线的空间或属性的转折点,而界址点坐标是在某一特定的坐标系中利用测量手段获取的一组数据,即界址点地理位置的数学表达。界址点坐标的精度,可根据测区土地经济价值和界址点的重要程度来加以选择。在我国,考虑到地域之广大和经济发展不平衡,对界址点精度的要求也应有不同的等级

4 GPS-RTK在地籍测量中的应用实例分析

下面以某市城区地籍测量工程中GPS -RTK测量技术的应用为例,阐述该技术的应用情况,该城区为工业区和居民生活区,城市建(构)筑物密集、交通繁忙、无线电信号复杂,本次需量的宗地地块遍布整个城区,总测量面积约15 km2。权属关系复杂,用地种类较多,宗地数目多,权属界址点数量大,采用常规测量手段施测十分困难,很难在短时间内完成所有宗地的权属界址点测量工作,以满足宗地管理单位对地籍测量工作的要求。采用GPS RTK测量技术作为本测区宗地权属界址点坐标的实测技术手段,在充分调研论证并通过试验检测认证的基础上全面实施,取得了比较好的效果。其作业过程如下:

1)选取精度高、可靠性好的城市基本控制网点作为RTK测量的工作基准。本次测量工作一共选取了该城市7个D级控制点作为工作基准。

2)GPS -RTK定位精度试验。

选取1个测量基准网点架设基准站,流动站在离基准站信号覆盖范围内施测了该市城市E级控制点和宗地权属界址点共计18个点。并采用静态GPS测量技术和全站仪测量技术测量宗地权属界址点坐标,将这些测量结果与已知成果相比较,其较差最大值为1.3 cm,最小值为0.2 cm。

3)GPS-RTK定位精度评价。

从以上数据可以看出测量结果与其他测量技术获取的测量结果互差均在厘米级,其中互差平均值为0.75 cm。可以认为GPS- RTK测量结果的点位精度达到厘米级,而且各点位之间不存在误差累积,克服了传统测量技术的弊病,完全能满足城镇地籍测量对权属界址点的测量精度要求。

4)采用GPS RTK测量技术进行控制点和界址点的测量。

对于界址点的测量我们采取RTK进行界址点测量，再用全站仪用一定的方法对界址点进行检验测测量，最后进行精度分析。对于分析的结果我们可以与《地籍测量规范》中的规定值进行比较，看测量结果能否达到要求。地籍测量是精确测定土地权属界址点的位置，同时测绘供土地和房产和管理部门使用的大比例尺的地籍平面图，并量算土地和房屋面积。常规的测量方法不仅要求测站点界址点通视，而且要求至少2~3人操作，作业效率较低;而利用RTK技术不仅可以高精度、快速地测定各级控制点的坐标，甚至可以不布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点，便可以测定界址点。采用 RTK技术用于地籍界址点测量，在宗地间指界过程中，就可以完成界址点的平面坐标数据采集，并能得到厘米级甚至更高精度，提高了工作效率及经济效益。

5 结论与建议

1)GPS -RTK测量技术应用于地籍测量,无论从定位精度还是作业效率看,都是可行的,而且也拓宽了GPS- RTK测量技术的应用领域。

2)GPS- RTK应用于地籍测量有其他仪器不能比拟的优点,首先减少人力费用,仅需要1个人来操作,在完成初始化后,在界址点上短时间进行一些处理即可完成测量工作。操作简便,容易使用,能全天候、全天时工作。其次,定位精度高,测站间无需通视,在没有现成基准控制点的地区能进行高精度的定位计算,不受人眼视线限制。

3)GPS-RTK作业需要注意的几个问题:

a.基站应尽量设置在城镇十字路口的中间位置,使基站能接收到尽可能多的卫星,以提高RT K解算精度,减少建筑物和无线电传输干扰。

b.在测量过程中,如果出现RT K解算困难时,不宜勉强求得初始化,而应考虑变换位置布设控制点,间接测量。

c.布设控制点时,宜采用两次独立观测的作业方式,即一台移动站测量控制点,另一台移动站换基站验测,以发现和避免可能出现的粗差。

4)GPS -RT K测量技术的应用,将极大地推进城镇全解析的数字化地籍测量技术的发展,使城镇地籍管理和地籍测量手段实现自动化或半自动化,有力地促进城镇地籍信息系统的建设和城镇地籍管理水平的提高。

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