GPS RTK技术在地籍测量中的应用

2010-08-15张杰屠艮

科技传播 2010年12期

关键词：流动站接收机基准

张杰，屠艮

中国地质大学江城学院，湖北武汉 430200

1 GPS技术在我国地籍测量中的应用前景

在国外，应用GPS技术来进行地籍测量的实例已屡见不鲜，尤其是欧美等发达国家，已将GPS技术应用于较大的工程项目，并且在不断地开发研究更适于地籍测量特点的GPS技术。

在我国，对GPS技术的应用和开发虽然还是一个较新的课题，但近两年来发展非常迅速。GPS技术具有速度快、精度高这一特点已在许多不同领域里得到广泛证实。

可以预料，在测绘领域里，应用GPS技术将会成为一种不可替代的趋势，其比重会越来越大，在测量工作中具有代替全站仪的趋势，是地籍测量的一项革命性的技术创新，它必将对传统的作业理念予以更新。

2 GPS RTK测量的基本原理

在已知坐标的参考点上安置一台基准站接收机，通过对所有可视GPS卫星信号的接收，将测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态通过基准站电台发射出去，流动站在对GPS卫星信号进行观测的同时，也接收来自基准站的数据。通过OTF（运动中求解整周模糊度）算法求出载波相位整周模糊度，再通过相对定位模型，最后求出厘米级精度的流动站位置。这种测量方法的核心是求解整周模糊度，并且在观测过程中不能失锁。因此GPS RTK测量不仅要求有足够数量的卫星（一般至少5颗才能达到地籍测量精度）和较好的卫星几何分布（PDOP值应小于6），而且还要求基准站与流动站之间的数据通讯必须良好，即“微波通视”。

使用实时动态GPS测量，在完成初始化后，就能快速测定地物点或界址点的坐标。

3 GPS RTK在地籍测量中的技术要求

为了保证GPS RTK测量工作的正常进行，同时也为提高GPS RTK测量的精度，GPS RTK应满足以下测量技术要求。

1）GPS RTK测量用于图根控制测量时，一般应以GPS D级或以上等级点为基准站。由一基准站迁到另一基准站后，应对一个以上的已知点进行检核。

2）流动站初始化成功后，应对部分已知点进行观测，确认无误后才进行RTK测量，同时在流动站工作结束之前，也应检测已知点，确保整个测量工作的数据可靠性。

3） GPS RTK进行地籍测量时，可只对地物点、管线点测量一次，但每测完200点左右或测量长度达到250m后，就应对GPS RTK重新设定流动站，检查观测坐标无误后，方可进入下一步工作。

4）RTK测量工作开始前应按规定对仪器进行检验，同时，要进行严格的卫星星历预报，当预报表超过7天时，应重新进行预报。根据实际情况，合理安排野外作业时间，同时应避免雷雨大风等恶劣天气。

5）流动站与基准站之间的距离一般不超过10km，特殊情况可放宽至15km。流动站作业时，天线姿态要尽量保持垂直，距流动站10m之内禁止使用手机、对讲机等通信设备。

6）RTK工作期间，基准站不允许有以下操作：改变仪器高度值、关机后又重新启动、改变测站名称及数据链通信模式、改变天线的位置、关闭或删除文件等。若基准站发生变动，应及时通知流动站，且流动站必须关机后再重新设置等操作，同时应检测至少一个已知点坐标。

4 GPS RTK技术在地籍测量中遇到的问题及对策

实践表明，GPS RTK技术在地籍测量中能取得不错的效果，获得很高的经济效益，扮演着越来越重要的角色。但在某些方面也会遇到一定的困难，仍然需要进一步的改进和完善。下面就RTK实际使用中出现的部分问题进行探讨，以期对RTK技术在地籍测量中的应用提供一些有益的建议与启示。

1）GPS RTK测量的结果是在WGS-84坐标系下的坐标，而地籍测量是在当地坐标或者北京54坐标上进行的，这就需要我们将观测的结果转换成当地坐标，因此，坐标转换工作显得非常重要，一般使用平面转换和高程拟合的方法。

转换模型有三参数、四参数、七参数、Bursa-Wolf转换法等，为了提高精度，最好选择均匀分布于测区内的几个点，利用最小二乘法来求解转换参数。为了校验转换参数的准确性，还可以选择测区内的某几个已知点不参与计算，然后代入公式起检验作用。如果测区的范围不大，可以不考虑7个参数中的尺度比和旋转参数，通过现场求定3个平移参数，快速得到满足一定精度要求的转换参数。

2）GPS RTK在地籍测量中，要求基准站实时向流动站发送信息，数据传输速率一般不能低于9600bit，数据链拉得越远，可以减少基准站的设立和避免频繁转站。

3）初始化问题。当能接收到6颗以上的卫星信号时，接收机的可靠性较好，如果测区树林茂密，环境复杂，在某一时间段内就不能很好地被卫星所覆盖，GPS RTK接收机就有可能接收不到卫星信号而出现失锁，这时就容易产生假值，需要对流动站重新进行初始化。在实际操作中可采用快速静态测量模式以减少初始化时间，该测量模式能满足地籍测量的要求，在卫星信号不理想的地区，还可用全站仪来进行联合补测。