劉心源

摘 要：現(xiàn)代化的測(cè)量手段RTK技術(shù)被廣泛的應(yīng)用，其中在地籍測(cè)量中應(yīng)用較為常見，文章通過(guò)對(duì)該技術(shù)的分析，闡述其在應(yīng)用環(huán)節(jié)中常見問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明研究，最后提出合理化建議。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK；地籍測(cè)量；應(yīng)用

在測(cè)繪工作進(jìn)行中，地籍測(cè)量工作相對(duì)較復(fù)雜，并且是難度較大的工作，而且其精度要求相比其它的測(cè)繪工作都要高的多。在傳統(tǒng)的測(cè)量中，通常采用經(jīng)緯儀、全站儀和測(cè)距儀等測(cè)量器材，這些儀器的共同缺點(diǎn)是必須要求每個(gè)測(cè)點(diǎn)之間相互可視，因此對(duì)實(shí)行大面積測(cè)量工作帶來(lái)局限性，而且在測(cè)量時(shí)至少需要三名工作人員同時(shí)配合進(jìn)行測(cè)量工作，人力浪費(fèi)嚴(yán)重，效率低。在近幾年，隨著科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，GPS技術(shù)不斷改進(jìn)和完善，其精度逐漸達(dá)到較高水平，而且與之相配合使用的各個(gè)系統(tǒng)發(fā)展良好，因此GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用逐漸增多。GPS-RTK技術(shù)的最大特點(diǎn)是簡(jiǎn)單高效，因此廣泛使用于大比例尺地形圖的繪制，地區(qū)控制測(cè)量以及線路導(dǎo)航等部分，工作效率相比傳統(tǒng)方法有了很大提升。文章將針對(duì)GPS-RTK技術(shù)在地籍測(cè)量工作中的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)其各方面常見問(wèn)題的分析研究，提出合理化建議。

1 GPS-RTK技術(shù)的問(wèn)題與解決方案

通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐測(cè)量工作證明，RTK技術(shù)確實(shí)為工程測(cè)繪工作提高了效率，同時(shí)也提高了經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)省了人力資源。但是在實(shí)際使用過(guò)程中RTK技術(shù)也存在很多的問(wèn)題。

1.1 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。GPS-RTK技術(shù)一般情況下測(cè)量得出的結(jié)果是在WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)。但是測(cè)量工作隨時(shí)隨地都可能發(fā)生變化，而且一般極少數(shù)情況使用該坐標(biāo)系統(tǒng)，都是將坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換之后得到所需要的數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換模型分為多個(gè)參數(shù)值，通常使用Bursa-Wolf轉(zhuǎn)換法、三參數(shù)、四參數(shù)和七參數(shù)。在各個(gè)模型進(jìn)行轉(zhuǎn)化時(shí)，其誤差就在所難免，而且對(duì)誤差控制不好時(shí)，其誤差級(jí)數(shù)可能會(huì)達(dá)到厘米級(jí)，該級(jí)數(shù)等級(jí)與地籍測(cè)量使用級(jí)數(shù)相同。在測(cè)量時(shí)坐標(biāo)系原點(diǎn)平移對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響不大，而與三參數(shù)和四參數(shù)的設(shè)定值相比，七參數(shù)轉(zhuǎn)換的精度最高，而四參數(shù)由于其誤差太大，因此不常用于RTK技術(shù)測(cè)量工作中。并且經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，坐標(biāo)軸的指向誤差與尺度不一致時(shí)，定點(diǎn)的誤差與測(cè)量基線的長(zhǎng)度正相關(guān)。因此提高定點(diǎn)精度的關(guān)鍵是提高坐標(biāo)軸指向誤差和尺度不一致參數(shù)誤差。在實(shí)踐中為了提高精確度會(huì)選擇3個(gè)以上的測(cè)點(diǎn)均勻分布預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)部，使用Bursa-Wolf模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換。若測(cè)區(qū)面積不大時(shí)可采用三參數(shù)轉(zhuǎn)換模型進(jìn)行。

1.2 相位中心不同。測(cè)量天線的機(jī)械中心一般不與電子中心重合，并且電子相位中心是隨時(shí)間變化而變化的，它的影響因素包括接受信號(hào)時(shí)的角度值和頻率值。經(jīng)過(guò)實(shí)踐分析表明，天線的相位誤差可達(dá)到3至5cm。因此想要使RTK技術(shù)測(cè)量達(dá)到誤差范圍內(nèi)，就必須對(duì)相位圖形進(jìn)行準(zhǔn)確修正。在實(shí)際操作時(shí)，假如使用同一型號(hào)接收天線，同時(shí)測(cè)量距離較近的觀測(cè)站的同一個(gè)衛(wèi)星，通過(guò)對(duì)觀測(cè)值求差值，這樣來(lái)削弱相位不同對(duì)測(cè)量的誤差影響。此時(shí)各個(gè)觀測(cè)站的天線應(yīng)當(dāng)按照其本來(lái)的方位進(jìn)行定向，利用手持羅盤將天線定位到磁北極，誤差在3度范圍內(nèi)；另外在使用之前還應(yīng)當(dāng)對(duì)接收機(jī)天線進(jìn)行全面的檢驗(yàn)。檢驗(yàn)方法有兩種：一種是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)其決定測(cè)量值檢驗(yàn)，將其精度確定在誤差1至3mm之間；第二種方法是在工作場(chǎng)地進(jìn)行檢驗(yàn)，通常使用ROTHACHER法對(duì)其進(jìn)行校正，但是這種方法對(duì)基準(zhǔn)站的位置精度要求高，因此一般選用絕對(duì)檢驗(yàn)法。

1.3 多路徑效應(yīng)的誤差影響。在實(shí)際測(cè)量工作中，RTK技術(shù)會(huì)存在多路徑效應(yīng)，其原因是由于天線周圍環(huán)境變化所致，并且其誤差極大，在高反射環(huán)境時(shí)誤差級(jí)數(shù)在米級(jí)，比載波相位影響更大。通過(guò)研究人員的試驗(yàn)檢查證明，多路徑效應(yīng)對(duì)測(cè)量工作的最大影響值可達(dá)10米，在距離地面最近的地方效應(yīng)的影響越明顯，且存在周期性。為了減少該誤差，可采取如下措施：第一，認(rèn)真對(duì)站址進(jìn)行選擇，多路徑不僅與反射物距離測(cè)站距離有關(guān)，而且也與衛(wèi)星方向有關(guān)，由此可以篩選距平靜湖面較遠(yuǎn)的地方，而且要避開山坡、盆地和山谷，盡量在地形平坦開闊，建筑物稀少的地方進(jìn)行。第二，使用減弱多路徑效應(yīng)的天線。在所使用的天線中加設(shè)抑徑板，可以大幅度減少其影響效果。第三，由于在影響效果在地面附近時(shí)急劇加強(qiáng)，因此可以考慮將接收機(jī)天線的架設(shè)高度增加，減少影響。

1.4 RTK測(cè)量范圍。RTK技術(shù)采用的實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)，因此對(duì)距離的大小有一定的要求。通過(guò)對(duì)觀測(cè)站相距基準(zhǔn)站距離的大小對(duì)點(diǎn)位位移量進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明，觀測(cè)站相距基準(zhǔn)站的距離越大誤差就越大，數(shù)據(jù)可靠性越高；觀測(cè)站相距基準(zhǔn)站的距離越小誤差就越小，數(shù)據(jù)可靠性越低。其范圍大小控制在10km以內(nèi)時(shí)都在誤差允許之內(nèi)。在進(jìn)行邊長(zhǎng)大于15km的長(zhǎng)距離測(cè)量時(shí)，由于誤差等各方面因素影響只能采用靜態(tài)測(cè)量法；邊長(zhǎng)10至15km之間時(shí)，若此時(shí)條件允許時(shí)，例如衛(wèi)星數(shù)量足夠，觀測(cè)條件良好等，可采取快速靜態(tài)測(cè)量；如果測(cè)量地區(qū)處于開闊的平原地區(qū)，可使用RTK技術(shù)。對(duì)于邊長(zhǎng)小于5km的一、二級(jí)地籍控制網(wǎng)基線內(nèi)，可優(yōu)先選擇RTK技術(shù)；如果設(shè)備不能足夠的滿足要求，那么可以選擇使用快速靜態(tài)定位法來(lái)進(jìn)行；對(duì)于邊長(zhǎng)在5至10km的基本控制網(wǎng)進(jìn)行時(shí)，盡量使用快速靜態(tài)GPS測(cè)量法；在設(shè)備和環(huán)境都允許時(shí)，可使用RTK測(cè)量，但是若設(shè)備和環(huán)境有一項(xiàng)不滿足，就不可以進(jìn)行。在地籍控制測(cè)量時(shí)，由于測(cè)量精度極高，因此在設(shè)計(jì)基線時(shí)不可設(shè)置太大，一般在5km以下，碎步測(cè)量時(shí)可適當(dāng)放寬要求，但是也不可過(guò)多，最大值在15km以下。在只有RTK測(cè)量設(shè)備時(shí)，對(duì)大區(qū)域完成測(cè)量工作時(shí)，必須在區(qū)域內(nèi)部設(shè)置多個(gè)參考點(diǎn)，而不是設(shè)置基準(zhǔn)站，其原因是基準(zhǔn)站的整體費(fèi)用消耗較大。在RTK技術(shù)只有單個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行參考時(shí)，往往數(shù)據(jù)存在較大誤差，而技術(shù)人員想要擴(kuò)大其適用范圍可以使用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可以大幅度的縮減距離的影響，而且降低了成本，增加了數(shù)據(jù)可靠性，不過(guò)該方面技術(shù)應(yīng)用方面研究還不夠透徹，因此技術(shù)尚不成熟。

1.5 測(cè)量初始化操作。實(shí)踐過(guò)程中證明，在接收設(shè)備搜索并鎖定6顆級(jí)以上數(shù)量衛(wèi)星時(shí)，其數(shù)據(jù)可靠性有了很大提升。但由于環(huán)境條件限制，當(dāng)需要對(duì)山區(qū)、樹林等環(huán)境條件不允許的情況時(shí)，這時(shí)在實(shí)行該方法時(shí)，很有可能出現(xiàn)間歇性搜索不到衛(wèi)星信號(hào)的可能，這時(shí)在采用RTK技術(shù)進(jìn)行作業(yè)時(shí)就需要重新初始化進(jìn)行，造成時(shí)間浪費(fèi)，因此在實(shí)際操作中應(yīng)該盡可能的減少這部分時(shí)間的長(zhǎng)度。通過(guò)理論分析來(lái)提高初始化的方式可以使用雙頻OTF的方法，或者使用單歷元來(lái)將整周的模糊度固定下來(lái)進(jìn)行計(jì)算，但是由于該算法的數(shù)據(jù)可靠程度不夠，是當(dāng)今科研項(xiàng)目研究的重點(diǎn)。在實(shí)際野外測(cè)量時(shí)，工作人員可以換用快速靜態(tài)測(cè)量模式來(lái)縮短初始化環(huán)節(jié)的用時(shí)。

2 結(jié)束語(yǔ)

文章通過(guò)分析GPS-RTK技術(shù)在地籍測(cè)量實(shí)踐中出現(xiàn)的常見問(wèn)題，并且做出簡(jiǎn)要建議指導(dǎo)。在地籍測(cè)量碎部測(cè)量部分，數(shù)量較大，而且對(duì)精確度的要求更高，測(cè)量要求在作業(yè)區(qū)內(nèi)部的整體精確程度應(yīng)當(dāng)差異不大，使用GPS-RTK技術(shù)能很大程度的提高測(cè)繪效率，減少人員的使用量，并且對(duì)精度要求有一定的保證，因此GPS-RTK技術(shù)在測(cè)繪行業(yè)會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。

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