探讨不动产测绘中GPS-RTK技术的应用

2020-09-14 12:24:19 中国房地产业·上旬 2020年9期

荆波峰

【摘要】 北斗三号全球卫星导航系统正式开通,标志着我国拥有完全自主可控的全球卫星导航系统,将在国际上与美国GPS、俄罗斯格洛纳斯“GLONASS”、欧洲伽利略系统同台竞技。测绘技术的日新月异,新技术、新设备不断涌现,对不动产测绘产生了巨大推动作用。如何较好的运用新技术,提高不动产测绘效率,是目前亟待解决的问题。本文即根据目前测绘工程技术领域的发展状况结合自己的实际工程测绘工作的技术特点,对GPS-RTK技术的实际应用进行探讨研究。

【关键词】不动产测绘;GPS-RTK;三维坐标;多路径

引言

广义上不动产测绘包括地籍、房产、海域、林地及界线测绘,我国疆域辽阔,人口基数大,不动产项目众多,传统的测绘方法不仅要耗费大量的人力物力、消耗大量的时间,得到的测绘成图精度依然不太高,数据分析与计算工作量巨大。无人机摄影测量、GPS-RTK测量、测量机器人等新技术的应用使原本纷繁芜杂的工作变得容易起来。俗话说磨刀不误砍柴工,首先把新技术的方法掌握好,无疑是提高工作效率、确保测绘成果精度的首要任务。

一、GPS-RTK定位技术的应用浅析

1、测量原理分析:GPS-RTK定位技术即载波相位实时差分全球定位技术,它的出现对不动产测绘行业具有里程碑意义,比之前的静态、快速静态GPS测量技术,具有设站灵活,耗时短,其伪距观测值的精度可达厘米级,大大提高了测量工作效率。传统不动产测绘一般是先实地采集数据,回单位进行数据处理,利用这项技术可将随时获得的数据进行存储计算,实时验证结果精度。实时差分定位是在已知坐标的点上安置一台GPS接收机作为基准站,利用已知坐标和卫星星历计算出观测值的校正参数值,并通过无线电通讯设备用无线电波把数据信息和校正参数值发给移动站即临时运动中的GPS接收机,使其对移动站点的GPS观测值进行平差改正,做到消除卫星时钟差、接收机时钟差、大气电离层、对流层等折射影响引起的误差。简单说即将基准站的已知坐标与GPS载波相位定位获得的坐标值进行差分,通过无线电波向移动站接收机输送平差数据,移动站利用接受到的平差参数校正其测得的坐标作为最终数据。由于要解算整周模糊度,所以要求基准站与移动站同步接收相同的卫星信号,两站距离一般控制在25千米以内,其定位精度可达1厘米。RTK静态测量是利用RTK接收机进行定位测量的一种方式,主要用于建立高等级的控制网,在RTK进行静态测量时,RTK接收机在整个观测过程中位置是相对静止的。在数据处理时,RTK的位置作为一个不随时间改变的量,通过接收卫星的数据来求得一个待定点的坐标。在测量过程中多台RTK接收机在不同的测站上进行静止同步观测,RTK主机至少需要3台,观测时间由四十分钟到数个小时不等。

2、仪器操作注意事项:仪器有静态与动态两种工作模式,进行等级控制测量时应选择静态模式,碎部点坐标采集与未知点测设应选择动态模式。动态数据采集时可将基准站设立在已知等级控制点上,也可以将基准站设在测区范围内高程较高的任一点上。一般情况下,仪器开机后,数据传输电台的频道设置、移动站与手簿间的蓝牙通讯及卫星搜索和锁定等操作均由其自带软件自动完成,无需测量员操作。一般开机后能快速进入“固定解”状态,如果遇到无固定解情况应从RTK系统的基准站、移动站、数据通道入手解决。接收机接收的通视微信信号较微弱,卫星处在约两万千米的太空,从卫星发出的信号中间要经过大气层的电离层、对流层等干扰环境为接收机所接收,所以当无固定解时很可能是基准站与卫星之间的信号出现了问题,从仪器的工作原理我们可以得出以下几个原因:⑴基准站的原因:基站未接收到4颗卫星信号,基站收到的卫星信号有很强的变化,基站收到的信号是周围反射物反射的卫星信号。这种情况下的解决办法:把基站设立在露天条件更好的高处,必须远离各种如高压线、电视塔、通信塔等强磁干扰源,由于RTK的数据传输采用超高频(UHF)电磁波,故电台天线应尽量设置在离基站2米以上的距离的地方,同时减少多路径影响,基站远离大面积水域、大型建筑物等信号反射体。⑵移动站的原因:正常情况下,地面两点间距离较短时,系统能够模拟电离层的影响,其残余影响也可通过对观察值的差分处理予以消除或减弱,但是空中随时可能发生剧烈变化。卫星信号到达基站和移动站将有不同的影响,且基线越长,影响越大。当电离层剧烈活动时,将导致周跳或失锁。故RTK测量中无固定解时,主要是移动站无法确定整周模糊度,即初始化。主要有2个原因:移动站接收机锁定的卫星数量少于4颗,移动站离基准站太远。解决方案是:减少在一些不利条件下实用,如周围有强磁干扰源、高度角大于15度等视空受限的测区,再就是移动站离基准站尽量不要超过10千米。⑶数据传输问题:能否实时接收基准站的差分数据无线电信号是RTK是否成功的决定因素,也是制约RTK测程的关键因素。当今测绘仪器大多采用UHF电台收发差分数据信号。所以移动站无法出现固定解的时候,与数据传输有相当大的关系,这里主要有以下几点:传输距离过大,数据链的传输距离是由接收机天线高度、地球曲率、地形及大气折射等因素决定;数据传输格式。由于基站和移动站相距较远,电台传过来的差分改正数延迟比较大,就会造成得不到固定解,比如RTCM3数据格式,数据量比较大的,可以使用数据量比较小的数据,以减小延迟。由于测区环境无法改变,在地形相对恶劣,电磁波传输较差的地方将电台天线放置在高处,增大电台的发射功率,选用数据发射量较小的数据格式。在我们日常的RTK应用中,可以尽量根据RTK的工作原理和影响因素来判定无固定解的原因,尽快找出无固定解的具体因素,及时处理,以便更好更快的完成测量工作。

3、内业数据处理:结合数字测图软件,可以高效地进行内外业一体化数字测图作业。坐标系的选择,GPS所测坐标是WGS-84坐标系的坐标,如要将其变换为用户坐标系的坐标,则需在测量前求坐标转换参数。一般可取1-3个点进行校正求取,为获得高精度,3个已知坐标点最好较均匀分布在测区范围线的外侧。在外业采集完数据后,一般现在手簿中进行点校正,再将手簿中的数据传输到电脑,当用USB口时需要同步软件支持,如果采用串口,则只需要DataTransfor软件即可。也可将没有校正的原始数据导入TGO软件,进行点校正。获取到各特征点的三维坐标后,可根据需要进行适当的数据格式转换得到所需要的点号、编码和三维坐标的坐标数据文件,即可利用不动产成图软件进行数字成果生成。

二、优化提高GPS-RTK定位技术在不动产测绘工作中应用效果的管理措施

1、建立尽量完善的工作流程,为各环节的质量控制提供制度保障。编制本单位统一的测量操作规程,从细节上量化指标,作业前首先根据任务情况,制定详细的作业技术指导书,实施好每一个环节的工序步骤,并做好技术交底。强化工作事前、事中、事后監督管理。

2、定期开展专业培训,做好岗前、进作业组培训的同时,有效利用待工时间开展专业操作能力培训,提升新技术在应用中的专业化水平。员工除了在实际应用中总结技术的应用方式,还需要测绘单位组织员工对新老技术进行系统化的学习。

三、结语

GPS-RTK定位技术是测绘业的重要利器,只有掌握好这门技术,才能更加高效地完成不动产测绘任务,更好的为人民群众服务,GPS-RTK定位技术的应用与研究将是测绘单位提升自身竞争实力和创造经济效益的重要途径。

参考文献:

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[2]杨力.大气对GPS测量影响的理论与研究[D].解放军信息工程大学;2001年

[3]马永健,张武英.GPS测量技术在地籍测量中的应用[J].重庆科技学院学报(自然科学版),2013(05).

(本文作者单位为衡水市房产测绘队,河北衡水,053000)