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摘要: GPS-RTK是近年来新兴的一种测量技术，具有诸多的优点，目前在我国新农村建设测绘工作中有所应用。本文通过介绍GPS-RTK技术的基本园林，结合工程实例探讨了GPS-RTK技术在新农村建设测绘中的应用情况，并提出一些个人见解，以供类似研究参考。
关键词: GPS-RTK；基本原理；建设测绘；外业测量
中图分类号：P25 文献标识码：A 文章编号：
新农村建设是在新时代的要求下，对农村的经济、政治、文化和设施等方面进行全方面建设，最终把农村建设成为经济繁荣、设施完善和文明和谐的社会主义新农村。这是我国现代化进行中的重要历史任务，对实现我国社会主义现代化具有重要意义。在新农村建设中，首先是要获取精度较高的规划地形图，以便于相关部门进行全面的、科学的整体规划，这就需要权威的、高效率的地理信息系统作为建设工作开展的基础和前提。GPS-RTK作为近年来应用较为广泛的测量技术，具有精度高、实时性、高效性和效率高等特点，能够大大减少人力强度、节约费用，提高测绘的工作效率。目前，GPS-RTK测量技术在新农村测绘建设中得到较为广泛的应用及推广，为实现社会主义新农村建设作出巨大贡献。
1 GPS－RTK技术概述及基本原理
RTK(Real－Time kinematic)实时动态差分法。这是一种常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑。
建立无线数据通讯是实时动态测量的保证。RTK技术的原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为基准站对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，根据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少冗余观测，提高工作效率。
2 RTK技术在新农村建设中的优势
某测区地处山区，地势起伏较大，各村之间都有乡村公路连接。测量范围达183．01hm2。各村庄在2008年进行了1:2000数字地形图测绘，由于精度达不到新农村建设整体规划的要求，因此本次测量要求为村庄规划用地应进行1:500数字地形图测绘，使用ＲTK技术有很明显的优势:
(1)由于街道办事处地处较偏远的地区，范围广，使用传统测量技术的难度和效率低，但如果使用GPS－RTK技术，将大大的降低测量強度和成本，提高工作效率，缩短成图周期。
(2)RTK技术的测量精度较高，能够准确的反映农村的格局分布和地形地貌。也能够满足所需1:500地形图的要求。
3 RTK技术实际应用情况
3.1 测量仪器介绍
本次所用仪器为南方GPS，S86型号，该型号GPS采用AＲM架构，速度高达400MHZ，从而使得主机能够再用多任务的操作系统，处理速度更高；文件系统采用标准的兼容Windows磁盘文件系统，传输协议采用USB MASSS TORAGE标准协议，下载速度更快、更灵活。实时性更强先进的基准站内置发射电台技术，使基准站摆脱沉重电瓶和线缆，能满足简便操作，更适合野外作业。
图1 S86型号GPS主机正面
图2 S86型号GPS主机背面
图2中(1)是插卡处，(2)是通讯电缆接口，为5针口，(3)是外接电源接口，为7针口，(4)是充电器接口，为4针口。
3.2 外业测量过程
首先在规划的村庄范围内选用北京54坐标系，用静态解算，静态时间一般为20～30min，其次在基准站设置完毕后，与移动站的手簿经过蓝牙进行连接，因此在做完静态后需要将所得测量数据先导出，然后将数据进行转换，并输入手簿中进行参数转换，当转换后参数无限接近1时，一般为0.9999＊＊＊或者1.0000＊＊＊即可进行测量。测量中测量人员手持移动站到所需测量的地点，竖直放在该点上，等待1～2s后，手簿显示为固定解时按下测量键并输入移动站高度即完成碎部点测量，在测量后记住点号并标注下改点实际代表的地物，如房屋、田埂、电线杆等，便于内业画图。
3.3 内业处理过程
在完成碎部点采集任务后，通过数据线将主机中记录的数据导入S86专用数据处理软件——灵锐助手中，在软件里可以批量改正自动采集时的点名、时段和天线高。然后将坐标进行转换。
坐标系之间的转换一般采用7参数法或3参数法，其中7参数为X平移、Y平移、Z平移、X旋转、Y旋转、Z旋转以及尺度比参数，若忽略旋转参数和尺度比参数则为3参数方法，3参数法为7参数法的特例。这里的X、Y、Z是空间大地直角坐标系坐标，不把GPS所测定的WGS－84坐标当作WGS－84坐标，而是当作具有一定系统性误差的54系坐标值，然后通过已知点纠正，消除该系统误差。
将数据导出后，将数据生成*.dat格式的数据文件，格式如下方所示:
600，，851467.69，2526130.01，1889.19
601，，851465.40，2526119.26，1889.33
……………………………………….
……………………………………….
……………………………………….
797，，851485.61，2526043.55，1889.50
A1，，851525.037，2526072.695，1889.71
A4，，851503.057，2526108.207，1889.49
600－797代表了测量数据时记录的点号，A1和A4
代表的是测量数据时的控制点，后面3组数据为X，Y，Z。
将数据文件导入南方CASS处理软件中，通过测量时画的草图以及各个数据点的属性记录，画出测量地区1:500的地形图。如图3所示。
图3 经过数据处理后绘出的1:500地形图
为了能够更直观的表现出村庄的变化情况以及在整个图形中的相对位置，必须将2008年1:2000数字地形图与1:500的地形图进行拼接，操作步骤如下:
(1)打开2008年测量现状图，将比例尺1:2000改为1:500，选定所有，将其设定为“现状”图层，并将颜色设为灰色。
(2)用对应数据文件，展绘所有高程点，若展绘的点无法与图对应，应先处理数据文件。将高程点图层改为GCD1，这样命名的原因是因为3中高程点的图层名为GCD，为了避免重复并且便于分辨，把2008版的高程点命名为GCD1，便于两幅图叠加时用图层进行处理。
(3)选定所有，将其复制、粘贴到“规划用地图”附近，以不影响两图的独立选定为准。判断两图的同名点即公共部分，以一个确定的同名点为准，进行带基点复制，粘贴为块，判断另一点是否需要旋转。
(4)提取高程点，保存为一个与图同名的数据文件，判断同名点的高程是否相同，确定高程的差值，处理数据文件，重新展绘高程点，间距15m。最后形成的图形如图4所示。
图4 新测1:500地形图与2008年处理后1:500地形图的叠加
4 结论
通过探讨GPS-RTK在新农村测绘建设中的应用，可以总结出一下几点结论：①GPS－RTK测量技术测量范围达8km，可以不受通视的影响，不用频繁的搬站，有效减少了工作时间；②GPS的精度在±3～±5mm，在规划过程中可以较好地体现出不同村庄之间的相互关系以及详细的地物地貌；③GPS-RTK测量技术与其他测量技术相比，具有更多的优点，相信在今后的工作中会有更为广泛的应用。
参考文献
[1] 李俊.结合工程实例探讨地质测绘中GPS-RTK技术的应用[J].科技与企业.2013年第04期
[2] 聂意峰. GPS-RTK技术在测绘中的应用与分析[J].城市建设理论研究.2013年第02期
关键词: GPS-RTK；基本原理；建设测绘；外业测量
中图分类号：P25 文献标识码：A 文章编号：
新农村建设是在新时代的要求下，对农村的经济、政治、文化和设施等方面进行全方面建设，最终把农村建设成为经济繁荣、设施完善和文明和谐的社会主义新农村。这是我国现代化进行中的重要历史任务，对实现我国社会主义现代化具有重要意义。在新农村建设中，首先是要获取精度较高的规划地形图，以便于相关部门进行全面的、科学的整体规划，这就需要权威的、高效率的地理信息系统作为建设工作开展的基础和前提。GPS-RTK作为近年来应用较为广泛的测量技术，具有精度高、实时性、高效性和效率高等特点，能够大大减少人力强度、节约费用，提高测绘的工作效率。目前，GPS-RTK测量技术在新农村测绘建设中得到较为广泛的应用及推广，为实现社会主义新农村建设作出巨大贡献。
1 GPS－RTK技术概述及基本原理
RTK(Real－Time kinematic)实时动态差分法。这是一种常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑。
建立无线数据通讯是实时动态测量的保证。RTK技术的原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为基准站对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，根据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少冗余观测，提高工作效率。
2 RTK技术在新农村建设中的优势
某测区地处山区，地势起伏较大，各村之间都有乡村公路连接。测量范围达183．01hm2。各村庄在2008年进行了1:2000数字地形图测绘，由于精度达不到新农村建设整体规划的要求，因此本次测量要求为村庄规划用地应进行1:500数字地形图测绘，使用ＲTK技术有很明显的优势:
(1)由于街道办事处地处较偏远的地区，范围广，使用传统测量技术的难度和效率低，但如果使用GPS－RTK技术，将大大的降低测量強度和成本，提高工作效率，缩短成图周期。
(2)RTK技术的测量精度较高，能够准确的反映农村的格局分布和地形地貌。也能够满足所需1:500地形图的要求。
3 RTK技术实际应用情况
3.1 测量仪器介绍
本次所用仪器为南方GPS，S86型号，该型号GPS采用AＲM架构，速度高达400MHZ，从而使得主机能够再用多任务的操作系统，处理速度更高；文件系统采用标准的兼容Windows磁盘文件系统，传输协议采用USB MASSS TORAGE标准协议，下载速度更快、更灵活。实时性更强先进的基准站内置发射电台技术，使基准站摆脱沉重电瓶和线缆，能满足简便操作，更适合野外作业。
图1 S86型号GPS主机正面
图2 S86型号GPS主机背面
图2中(1)是插卡处，(2)是通讯电缆接口，为5针口，(3)是外接电源接口，为7针口，(4)是充电器接口，为4针口。
3.2 外业测量过程
首先在规划的村庄范围内选用北京54坐标系，用静态解算，静态时间一般为20～30min，其次在基准站设置完毕后，与移动站的手簿经过蓝牙进行连接，因此在做完静态后需要将所得测量数据先导出，然后将数据进行转换，并输入手簿中进行参数转换，当转换后参数无限接近1时，一般为0.9999＊＊＊或者1.0000＊＊＊即可进行测量。测量中测量人员手持移动站到所需测量的地点，竖直放在该点上，等待1～2s后，手簿显示为固定解时按下测量键并输入移动站高度即完成碎部点测量，在测量后记住点号并标注下改点实际代表的地物，如房屋、田埂、电线杆等，便于内业画图。
3.3 内业处理过程
在完成碎部点采集任务后，通过数据线将主机中记录的数据导入S86专用数据处理软件——灵锐助手中，在软件里可以批量改正自动采集时的点名、时段和天线高。然后将坐标进行转换。
坐标系之间的转换一般采用7参数法或3参数法，其中7参数为X平移、Y平移、Z平移、X旋转、Y旋转、Z旋转以及尺度比参数，若忽略旋转参数和尺度比参数则为3参数方法，3参数法为7参数法的特例。这里的X、Y、Z是空间大地直角坐标系坐标，不把GPS所测定的WGS－84坐标当作WGS－84坐标，而是当作具有一定系统性误差的54系坐标值，然后通过已知点纠正，消除该系统误差。
将数据导出后，将数据生成*.dat格式的数据文件，格式如下方所示:
600，，851467.69，2526130.01，1889.19
601，，851465.40，2526119.26，1889.33
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797，，851485.61，2526043.55，1889.50
A1，，851525.037，2526072.695，1889.71
A4，，851503.057，2526108.207，1889.49
600－797代表了测量数据时记录的点号，A1和A4
代表的是测量数据时的控制点，后面3组数据为X，Y，Z。
将数据文件导入南方CASS处理软件中，通过测量时画的草图以及各个数据点的属性记录，画出测量地区1:500的地形图。如图3所示。
图3 经过数据处理后绘出的1:500地形图
为了能够更直观的表现出村庄的变化情况以及在整个图形中的相对位置，必须将2008年1:2000数字地形图与1:500的地形图进行拼接，操作步骤如下:
(1)打开2008年测量现状图，将比例尺1:2000改为1:500，选定所有，将其设定为“现状”图层，并将颜色设为灰色。
(2)用对应数据文件，展绘所有高程点，若展绘的点无法与图对应，应先处理数据文件。将高程点图层改为GCD1，这样命名的原因是因为3中高程点的图层名为GCD，为了避免重复并且便于分辨，把2008版的高程点命名为GCD1，便于两幅图叠加时用图层进行处理。
(3)选定所有，将其复制、粘贴到“规划用地图”附近，以不影响两图的独立选定为准。判断两图的同名点即公共部分，以一个确定的同名点为准，进行带基点复制，粘贴为块，判断另一点是否需要旋转。
(4)提取高程点，保存为一个与图同名的数据文件，判断同名点的高程是否相同，确定高程的差值，处理数据文件，重新展绘高程点，间距15m。最后形成的图形如图4所示。
图4 新测1:500地形图与2008年处理后1:500地形图的叠加
4 结论
通过探讨GPS-RTK在新农村测绘建设中的应用，可以总结出一下几点结论：①GPS－RTK测量技术测量范围达8km，可以不受通视的影响，不用频繁的搬站，有效减少了工作时间；②GPS的精度在±3～±5mm，在规划过程中可以较好地体现出不同村庄之间的相互关系以及详细的地物地貌；③GPS-RTK测量技术与其他测量技术相比，具有更多的优点，相信在今后的工作中会有更为广泛的应用。
参考文献
[1] 李俊.结合工程实例探讨地质测绘中GPS-RTK技术的应用[J].科技与企业.2013年第04期
[2] 聂意峰. GPS-RTK技术在测绘中的应用与分析[J].城市建设理论研究.2013年第02期