李國武

(福建省測繪院，福建福州350003)

網(wǎng)絡(luò)RTK在海島(礁)測繪中的應(yīng)用

李國武

(福建省測繪院，福建福州350003)

試驗研究網(wǎng)絡(luò)RTK在海島(礁)測繪中的應(yīng)用，利用福建省已建立的FJCORS對福建沿海一個海島(礁)進行了像控點的布設(shè)和施測，同時利用靜態(tài)GPS觀測和高程控制測量對RTK成果進行檢測，并完成了地形圖測制工作。

網(wǎng)絡(luò);RTK;海島(礁);測繪;應(yīng)用

一、前 言

據(jù)資料，我國海域中，面積500 m2以上的島嶼達7372個。根據(jù)有關(guān)國際法，我國主張的管轄海域面積可達300萬km2，接近陸地領(lǐng)土面積的三分之一，是世界上海島最多的國家之一?，F(xiàn)在全世界大規(guī)模開發(fā)利用海洋資源、擴大海洋產(chǎn)業(yè)、發(fā)展海洋經(jīng)濟，我國也提出了實施海洋開發(fā)的戰(zhàn)略部署。因此，摸清海島狀況，做好全國海島測繪工作，對于維護國家安全和主權(quán)、海域管理、海洋資源開發(fā)、加快海洋經(jīng)濟的發(fā)展都具有十分重大的意義。

據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，在我國擁有的眾多島嶼中，只有部分海島有概略坐標并進行過測繪，且資料較陳舊、現(xiàn)勢性差，高程系統(tǒng)和坐標系統(tǒng)也不一樣。還有部分島嶼至今未有測繪資料。究其原因主要是技術(shù)難度大和海島測繪工程大，經(jīng)費困難。而網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的出現(xiàn)，則給海洋大地控制網(wǎng)的建立提供了精確、快捷的技術(shù)手段。

二、網(wǎng)絡(luò)RTK簡介

1.網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)RTK是在常規(guī)RTK、計算機技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種實時動態(tài)定位新技術(shù)。

網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的基本原理是在一個較大的區(qū)域內(nèi)稀疏地、較均勻地布設(shè)多個基準站，以構(gòu)成一個基準站網(wǎng)，同時借鑒廣域差分GPS和具有多個基準站的局域差分GPS中的基本原理和方法來設(shè)法消除或削弱各種系統(tǒng)誤差的影響，以獲得高精度的定位結(jié)果。

網(wǎng)絡(luò)RTK的作業(yè)模式是利用基準站將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅接收基準站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，組成差分觀測值進行實時處理，給出厘米級精度的定位成果。

2.網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)的具體應(yīng)用——CORS

連續(xù)運行參考站系統(tǒng)(CORS)可以定義為由一個或若干個固定的、連續(xù)運行的GPS參考站，利用現(xiàn)代計算機、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)(LAN/WAN)技術(shù)組成的網(wǎng)絡(luò)，并可實時地向不同類型、不同需求、不同層次的用戶自動地提供經(jīng)過檢驗的不同類型的GPS觀測值(載波相位，偽距)、各種改正數(shù)、狀態(tài)信息，以及其他有關(guān)GPS服務(wù)項目的系統(tǒng)。

CORS是網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施。與常規(guī)RTK技術(shù)相比，CORS實現(xiàn)了工作范圍更廣、全天候服務(wù)、野外單機作業(yè)、作業(yè)成本更低、定位的初始化速度更快且精度更高等眾多優(yōu)點。

三、試驗案例

據(jù)資料，福建省現(xiàn)轄管區(qū)內(nèi)共有海島1546個。本文以寧德市霞浦縣長春鎮(zhèn)外城村“草嶼”海島(礁)為例。試驗研究網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在海島(礁)測繪中的應(yīng)用，并利用福建省已建立的FJCORS對“草嶼”進行了像控點的布設(shè)和施測，同時利用靜態(tài)GPS觀測和高程控制測量對RTK成果進行檢測，且測制了地形圖。

1.試驗概述

分析現(xiàn)有高等級控制點、航攝資料及圖件資料，將試驗區(qū)選擇在霞浦縣長春鎮(zhèn)外城村草嶼。草嶼距陸地最近約600 m，最遠約2000 m，島上無居民，主要植被為灌木，島周圍大部分為懸崖，島上無碼頭，沒有輪渡。距最近的FJCORS站點三沙CORS站點達40 km，周邊有1個A級GPS點A034，3個福建省C級GPS點090P、107P、110P，這里將它們作為控制起算點及檢核點，其中110P(三等水準、1985國家高程基準)作為四等水準高程的聯(lián)測起算點。

2.外業(yè)實測

(1)像控點布設(shè)

項目測區(qū)面積約0.03 km2，為小島礁。采用環(huán)島布設(shè)4個像控點，控制整個海島。

(2)網(wǎng)絡(luò)RTK測量

觀測前查詢FJCORS系統(tǒng)運行狀態(tài)、進行星歷預(yù)報及電離層、對流層活躍度分析，以確定最佳觀測時間，并進行坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)的設(shè)置。利用FJCORS連續(xù)運行參考站，使用Trimble R8型RTK進行觀測，每個像控點觀測兩次以上(一次平滑10次)，兩次較差不大于5 cm，取平均值作為最后坐標。

(3)靜態(tài)GPS觀測

試驗區(qū)布設(shè)一個GPS控制網(wǎng)，采用邊連式，全網(wǎng)多布設(shè)復(fù)測邊，檢驗GPS測定的精度及可靠性。使用4臺套Trimble R8型接收機進行靜態(tài)GPS同步觀測4個像控點。根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)，采用Trimble GPS接收機的后處理程序解算基線并進行無約束平差。當(dāng)各項指標滿足要求后，利用4個GPS網(wǎng)點(A034、090P、107P、110P)進行約束平差，110P點作為檢查點，計算各控制點的三維坐標。

(4)高程控制測量

高程控制采用四等水準測量，是在GPS網(wǎng)點110P基礎(chǔ)上，以閉合水準路線的形式，聯(lián)測了4個像控點，并進行整網(wǎng)平差。外業(yè)觀測采用 Leica TC702型全站儀。各項操作及觀測限差均按規(guī)定執(zhí)行。外業(yè)記錄采用PDA為載體進行記錄，內(nèi)業(yè)處理各測站記錄數(shù)據(jù)。利用清華山維公司提供的NASEW 95平差系統(tǒng)按嚴密平差(純迭代法)進行平差計算。

3.3 種技術(shù)測定成果比較

以上3種技術(shù)方法的測量成果匯總?cè)缦?，利用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)測定(等級：城市一級(m)，儀器：Trimble R8)的4個像控點(P001、P002、P003、P004)成果見表1。

表1 網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)測定成果表

利用靜態(tài)GPS技術(shù)測定(等級：城市一級(m)，儀器：Trimble R8)的4個像控點(P001、P002、P003、 P004)成果見表2。

表2 靜態(tài)GPS技術(shù)測定成果表

利用高程控制技術(shù)測定(等級：四等水準(m)，儀器：Leica TC7029—654671)的4個像控點(P001、P002、P003、P004)成果及平面(1980西安坐標系高斯投影較差)和高程較差見表3。

綜上可知，利用3種方法測定所得成果的平面、高程較差范圍是0.025 m＜ΔX＜0.050 m，－0.068 m＜ΔY＜－0.010 m，－0.046 m＜Δh＜0.074 0 m，均能較好地符合限差要求。

表3 高程控制技術(shù)測定成果以及平面和高程較差表 m

4.內(nèi)業(yè)測制線劃圖

(1)測制資料和技術(shù)要求

試驗區(qū)的影像數(shù)據(jù)是傳統(tǒng)相機航攝的黑白航片，立體像對為f00141_f00142，焦距f=152.42 mm。平面坐標系為1980西安坐標系，高程基準為1985國家高程基準。線劃圖定向精度和數(shù)據(jù)精度均依據(jù)國家基本比例尺1∶10 000地形圖成圖技術(shù)要求執(zhí)行，地形類別是丘陵地。

(2)測制方法

根據(jù)RTK外業(yè)實測的像控成果，內(nèi)業(yè)采用武漢航天遠景公司MapMatrix多源空間信息綜合處理平臺進行測制線劃圖。MapMatrix系統(tǒng)支持多種傳感器類型的數(shù)據(jù)綜合處理，具有全/半自動影像內(nèi)定向、相對定向和絕對定向功能。

將試驗區(qū)的航攝資料進行影像掃描和影像處理后，利用MapMatrix進行立體模型恢復(fù)和影像匹配，建立數(shù)字地面模型，并進行地物地貌測繪，采用Geoway軟件編輯，最后利用筆者所在單位自行開發(fā)的Runmap軟件生成數(shù)字線劃圖。

四、結(jié)束語

通過試驗，基于FJCORS系統(tǒng)使用Trimble RTK對“草嶼”海島(礁)完成了像控點的外業(yè)實測，同時進行了GPS靜態(tài)觀測和高程控制測量，各項限差和精度指標均符合要求。試驗證明，網(wǎng)絡(luò)RTK可以應(yīng)用于海島(礁)的測繪，可以完成海島(礁)中小比例尺地形圖的測制工作。

致謝：該項目是2009年度海島(礁)測繪技術(shù)國家測繪地理信息局重點實驗室資助項目，在兩年的試驗過程中，由于都是利用工余時間完成的，項目的順利實施得到了該實驗室副主任郭金運博士的親自指導(dǎo)，也得到了福建省測繪院領(lǐng)導(dǎo)和同事們的大力幫助與支持，在此表示衷心的感謝。

［1］ 沈文周.海域劃界技術(shù)方法［M］.北京：海洋出版社，2003.

［2］ 章瓊.GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)狀分析［J］.吉林水利，2009(4)：36-39.

［3］ 林先秀.利用網(wǎng)絡(luò)RTK控制成果進行海島礁測圖的精度分析［J］.測繪與空間地理信息，2012，35(2)：84-86.

［4］ 高磊.CORS在機載LiDAR航測中的應(yīng)用研究［D］.昆明：昆明理工大學(xué)，2009.

［5］ 唐衛(wèi)明.網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)研究和軟件實現(xiàn)［D］.武漢：武漢大學(xué)，2006.

Application of Network RTK in the Mapping of the Island(Reef)

LI Guowu

0494-0911(2012)09-0035-03

P228.4

B

2012-03-02;

2012-05-23

海島(礁)測繪技術(shù)國家測繪地理信息局重點實驗室資助項目(2009B03)

李國武(1971—)，男，福建莆田人，高級工程師，主要從事航空攝影測量管理工作。