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【摘 要】 社会经济的不断发展下,进一步促进了GPSRTK技术的发展。由于GPSRTK应用范围的擴大,带给了测绘工作革命性的改变。RTK技术与传统地籍测绘方法相比,具有明显的优势。本文介绍了GPS-RTK定位测量技术,RTK技术在地籍测量中实现的关键点以及GPS-RTK技术应用实例分析。
【关键词】 GPS RTK;地籍测量
引言:
随着GPS全球定位系统技术的快速发展,RTK测量技术也日益成熟,RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。RTK测量技术因其精度高、实时性和高效性,使得其在城镇地籍测量中的应用越来越广。
一、GPS-RTK定位测量技术
1、GPS RTK技术
GPS是由美国国防部主持研制以空中卫星为基础的无线电导航系统。该系统能为全球提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。实时差分RTKGPS是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位成果,它是GPS测量技术发展中的重大突破。
2、RTK测量的基本思想
在基准站上设置1台GPS接收机,对所有可见GPS卫星进行连续地观测,并将其观测数据通过无线电传输设备,实时地发送给用户观测站。在用户站上,GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时,通过无线电接收设备,接收基准站传输的观测数据,然后根据相对定位原理,实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果,便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况,实时地判定解算结果是否成功,从而减少冗余观测量,缩短观测时间。因此使用实时动态GPS RTK技术测量,测量人员只需在完成初始化后,便可在短时间内完成地物点或界址点坐标测量。
3、RTK测量系统的组成
RTK测量系统一般由以下三部分组成:GPS接收设备、数据传输设备、软件系统。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成,它是实现实时动态测量的关键设备。软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能。RTK测量技术除具有GPS测量的优点外,同时具有观测时间短,能实现坐标实时解算的优点,因此可以提高生产效率。
4、GPS-RTK技术测量方法
利用GPS技术进行城镇地籍测量,从精度上看是完全可行的。RTK测量技术又称载波相位差分技术,是GPS测量技术与数据传输技术的结合,以WGS-84坐标为基础的全球通用的一种动态测量技术。同其他测量方法一样,GPS测量的具体实施也包括外业和内业两项工作,可分为技术设计、选点与建立标志、外业观测、成果检核与数据处理等阶段。
RTK测量系统的开发成功,为地籍测量工作的可靠性和高效率提供了保障,这对GPS测量技术的发展和普及,具有重要的现实意义。
二、RTK技术在地籍测量中实现的关键点
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到基准站数据,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:
1、RTK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。
2、RTK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;数据链稳健,GPS初始化运行的时间会明显减少,提高工作效率。
3、RTK测量是在WGS-84坐标系中进行的
地籍测量是在当地坐标或者1980年西安坐标上进行的,RTK是用于实时测量的,要求立即给出当地的坐标,因此,坐标转换工作更显重要。在工程应用中经常遇到当地任意坐标,一般使用平面转换和高程拟合的方法。
4、参考点的选择与建立
参考点的位置应该满足的条件是:有符合精度要求的已知点坐标;应该在地势较高而且交通方便,天空较为开阔,周围远离高度角超过10度的障碍物,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,周围远离GPS信号的发射物、远离高压线、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。
三、GPS-RTK技术应用实例分析
1、工程概况
地籍测量以地籍调查为基础,形成权属清楚、界线与分类准确、数据可靠、图件与数据一致的城镇地籍管理信息系统。实测区内有足够多的E级GPS控制点;建构筑物不密集,无大型建筑物,交通繁忙,街道两旁树木密集。本次需测量的宗地地块遍布整个区域,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,采用传统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,以满足宗地权属单位对地籍测量工作的要求。
2、外业施测
(1)基准站的选定及建立
数据传输是RTK技术的关键,在选址时应注意:选择在交通便利的地方;选择在位置较高的地方,最好把基准站架设在楼层较高的顶部,有利于差分信号的传播,避免选择在无线电干扰强烈的地区,电台的发射天线必须具有一定的高度,考虑到南北极附近是卫星的空洞区,电台的发射天线最好架设在GPS接收机的北,为防止数据链丢失以及多路径效应的影响,周围应无GPS信号反射物。 (2)外业采集数据
根据地籍调查情况,运用GPS RTK技术对实地每宗土地的权属界址点、建筑物及其他地籍要素进行数据采集。由于测区内GPS点大多布设在道路中心,故易采用“无投影/无转换”法进行作业。架设GPS基准站,使用1+2工作模式,用两套GPS-RTK接收机作为流动站进行测量。
3、内业处理
外业测量存储的RAT文件是专用的数据库文件,数字成图软件不可直接调用,需用“测点成果输出”功能把RAT文件转换为用户所需要的格式。结合外业的草图,采用SV301数字成图软件完成内业成图工作,及时获得界址点图形信息,准确地制作宗地图、地籍图,计算宗地面积等。
4、RTK测量误差源
GPS-RTK的测量误差包括GPS的测量误差和坐标转换带来的误差。对于坐标转换误差来说,又可能有投影误差和已知点误差。但RTK控制软件所采用的投影为抵偿投影,所以,可以忽略投影误差,只需考虑已知点误差的影响。为了尽量减少误差,应作到:最好有3个以上平面坐标已知点,而且点精度要均等,并要均匀分布于测区周围。此外,要利用坐标转换中误差和尺度比两种手段对轉换参数的精度进行评定。
5、RTK定位精度分析
在测区内任选一定区域,采用全站仪测量技术,测量部分宗地权属界址点坐标。将测量结果与GPS-RTK测量结果进行比较,RTK测量结果与全站仪测量技术获取的测量结果互差均在厘米级,可见采用GPS RTK技术测量的点位精度达到厘米级,能够满足城镇地籍测量的需求。
6、GPS-RTK优点
与静态、快速静态GPS测量相比较,RTK无足够的几何检核条件,但应用于地籍测量,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测量技术的应用领域。GPS-RTK测量与常规方法比较,有以下优点一是建网速度快。利用定位技术和数学化近景摄影测量相结合的数据采集系统,再组成计算机图像识别及机助地图制图一体化的全自动地籍测量工作站,使地籍测量出现全新的面貌,将有力地推进土地资源的科学管理和合理使用。
在未来的地籍测量发展中,GPS-RTK测量技术将以众多的优势,成为地籍测量的主导技术,但在城市街道、房屋密集和GPS测量选点发生困难的地方,用传统的测量方法加密,是比较现实合理的。因此,地籍测量将是以GPS-RTK测量为主,传统测量方法为辅的测量技术。
四、结束语
GPS测量技术的不断发展,极大地促进了地籍测绘工作的进步,大大提高了地籍测绘的工作效率、拓宽了地籍测绘的服务范围。测绘技术的迅猛发展,地籍测量的方法与技术也在不断地进步和革新。GPS测绘的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。
参考文献:
[1]汪胜国;地籍测量中的RTK技术和其它技术[J].岩土工程技术;2004年04期
[2]李长春,李爱国.RTK在地籍测量中用于图根控制的研究[J].焦作工学院学报(自然科学版);2004年05期
[3]张敬东.GPS在城镇地籍测量中的应用[D].河南农业大学;2009年
[4]尤秋阳,詹长根,吴浩,吴志军.GPS RTK技术在地籍测量中的应用[J].测绘信息与工程;2003年05期
[5]钟南海;唐小泉.RTK技术在地籍测量中应用研究[J].江西测绘;2005年04期
[6]何立恒;鲍其胜;常永青.地籍测量教学若干问题探讨[J].现代测绘;2006年06期
【关键词】 GPS RTK;地籍测量
引言:
随着GPS全球定位系统技术的快速发展,RTK测量技术也日益成熟,RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。RTK测量技术因其精度高、实时性和高效性,使得其在城镇地籍测量中的应用越来越广。
一、GPS-RTK定位测量技术
1、GPS RTK技术
GPS是由美国国防部主持研制以空中卫星为基础的无线电导航系统。该系统能为全球提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。实时差分RTKGPS是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位成果,它是GPS测量技术发展中的重大突破。
2、RTK测量的基本思想
在基准站上设置1台GPS接收机,对所有可见GPS卫星进行连续地观测,并将其观测数据通过无线电传输设备,实时地发送给用户观测站。在用户站上,GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时,通过无线电接收设备,接收基准站传输的观测数据,然后根据相对定位原理,实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果,便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况,实时地判定解算结果是否成功,从而减少冗余观测量,缩短观测时间。因此使用实时动态GPS RTK技术测量,测量人员只需在完成初始化后,便可在短时间内完成地物点或界址点坐标测量。
3、RTK测量系统的组成
RTK测量系统一般由以下三部分组成:GPS接收设备、数据传输设备、软件系统。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成,它是实现实时动态测量的关键设备。软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能。RTK测量技术除具有GPS测量的优点外,同时具有观测时间短,能实现坐标实时解算的优点,因此可以提高生产效率。
4、GPS-RTK技术测量方法
利用GPS技术进行城镇地籍测量,从精度上看是完全可行的。RTK测量技术又称载波相位差分技术,是GPS测量技术与数据传输技术的结合,以WGS-84坐标为基础的全球通用的一种动态测量技术。同其他测量方法一样,GPS测量的具体实施也包括外业和内业两项工作,可分为技术设计、选点与建立标志、外业观测、成果检核与数据处理等阶段。
RTK测量系统的开发成功,为地籍测量工作的可靠性和高效率提供了保障,这对GPS测量技术的发展和普及,具有重要的现实意义。
二、RTK技术在地籍测量中实现的关键点
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到基准站数据,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:
1、RTK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。
2、RTK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;数据链稳健,GPS初始化运行的时间会明显减少,提高工作效率。
3、RTK测量是在WGS-84坐标系中进行的
地籍测量是在当地坐标或者1980年西安坐标上进行的,RTK是用于实时测量的,要求立即给出当地的坐标,因此,坐标转换工作更显重要。在工程应用中经常遇到当地任意坐标,一般使用平面转换和高程拟合的方法。
4、参考点的选择与建立
参考点的位置应该满足的条件是:有符合精度要求的已知点坐标;应该在地势较高而且交通方便,天空较为开阔,周围远离高度角超过10度的障碍物,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,周围远离GPS信号的发射物、远离高压线、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。
三、GPS-RTK技术应用实例分析
1、工程概况
地籍测量以地籍调查为基础,形成权属清楚、界线与分类准确、数据可靠、图件与数据一致的城镇地籍管理信息系统。实测区内有足够多的E级GPS控制点;建构筑物不密集,无大型建筑物,交通繁忙,街道两旁树木密集。本次需测量的宗地地块遍布整个区域,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,采用传统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,以满足宗地权属单位对地籍测量工作的要求。
2、外业施测
(1)基准站的选定及建立
数据传输是RTK技术的关键,在选址时应注意:选择在交通便利的地方;选择在位置较高的地方,最好把基准站架设在楼层较高的顶部,有利于差分信号的传播,避免选择在无线电干扰强烈的地区,电台的发射天线必须具有一定的高度,考虑到南北极附近是卫星的空洞区,电台的发射天线最好架设在GPS接收机的北,为防止数据链丢失以及多路径效应的影响,周围应无GPS信号反射物。 (2)外业采集数据
根据地籍调查情况,运用GPS RTK技术对实地每宗土地的权属界址点、建筑物及其他地籍要素进行数据采集。由于测区内GPS点大多布设在道路中心,故易采用“无投影/无转换”法进行作业。架设GPS基准站,使用1+2工作模式,用两套GPS-RTK接收机作为流动站进行测量。
3、内业处理
外业测量存储的RAT文件是专用的数据库文件,数字成图软件不可直接调用,需用“测点成果输出”功能把RAT文件转换为用户所需要的格式。结合外业的草图,采用SV301数字成图软件完成内业成图工作,及时获得界址点图形信息,准确地制作宗地图、地籍图,计算宗地面积等。
4、RTK测量误差源
GPS-RTK的测量误差包括GPS的测量误差和坐标转换带来的误差。对于坐标转换误差来说,又可能有投影误差和已知点误差。但RTK控制软件所采用的投影为抵偿投影,所以,可以忽略投影误差,只需考虑已知点误差的影响。为了尽量减少误差,应作到:最好有3个以上平面坐标已知点,而且点精度要均等,并要均匀分布于测区周围。此外,要利用坐标转换中误差和尺度比两种手段对轉换参数的精度进行评定。
5、RTK定位精度分析
在测区内任选一定区域,采用全站仪测量技术,测量部分宗地权属界址点坐标。将测量结果与GPS-RTK测量结果进行比较,RTK测量结果与全站仪测量技术获取的测量结果互差均在厘米级,可见采用GPS RTK技术测量的点位精度达到厘米级,能够满足城镇地籍测量的需求。
6、GPS-RTK优点
与静态、快速静态GPS测量相比较,RTK无足够的几何检核条件,但应用于地籍测量,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测量技术的应用领域。GPS-RTK测量与常规方法比较,有以下优点一是建网速度快。利用定位技术和数学化近景摄影测量相结合的数据采集系统,再组成计算机图像识别及机助地图制图一体化的全自动地籍测量工作站,使地籍测量出现全新的面貌,将有力地推进土地资源的科学管理和合理使用。
在未来的地籍测量发展中,GPS-RTK测量技术将以众多的优势,成为地籍测量的主导技术,但在城市街道、房屋密集和GPS测量选点发生困难的地方,用传统的测量方法加密,是比较现实合理的。因此,地籍测量将是以GPS-RTK测量为主,传统测量方法为辅的测量技术。
四、结束语
GPS测量技术的不断发展,极大地促进了地籍测绘工作的进步,大大提高了地籍测绘的工作效率、拓宽了地籍测绘的服务范围。测绘技术的迅猛发展,地籍测量的方法与技术也在不断地进步和革新。GPS测绘的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。
参考文献:
[1]汪胜国;地籍测量中的RTK技术和其它技术[J].岩土工程技术;2004年04期
[2]李长春,李爱国.RTK在地籍测量中用于图根控制的研究[J].焦作工学院学报(自然科学版);2004年05期
[3]张敬东.GPS在城镇地籍测量中的应用[D].河南农业大学;2009年
[4]尤秋阳,詹长根,吴浩,吴志军.GPS RTK技术在地籍测量中的应用[J].测绘信息与工程;2003年05期
[5]钟南海;唐小泉.RTK技术在地籍测量中应用研究[J].江西测绘;2005年04期
[6]何立恒;鲍其胜;常永青.地籍测量教学若干问题探讨[J].现代测绘;2006年06期