试论GPS RTK的技术特点和在地形地籍测量中的综合应用

魏俊岗杭波

摘要：GPS技术已广泛应用于测绘工作中，具有全球性、全天候、连续的精密三维导航与定位能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性。在地形地籍测量中，RTK技术和其它测量仪器与测量方法相比，优势无可比拟。地形地籍测量GPS定位步骤是选定和建立基准站，外业施测和内业处理。

关键词：GPS；地形测量；地籍测量；应用.

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全球定位系统（GPS）是美国国防部和美国陆、海、空三军，为了满足军事导航的定位而开发建立的无线电导航定位系统。该系统自1973年就开始研究，直到到了1993年全部的卫星组网工作基本完成。该定位系统是由分别分布在相隔60°的6个轨道层面24个卫星组成，卫星的高度是20200km，轨道的倾角55度，卫星的运行周期是11h58m，这样就实现了在地球上任何时间、任何地点接收至少有4颗卫星的运行定位。因为GPS具备了即时提供三维坐标的能力，所以他在在商业、民用和科研领域被广泛利用。其不但具备全天候、全球性和连续的精密三维导航与定位能力，还具备良好的抗干扰性和保密性等优点。从静态定位到快速定位和动态定位，GPS技术已经被广泛地应用到测绘工作当中。

一、GPS RTK技术的工作特点

GPS RTK技术系统配置主要包括基准站接收机和移动站接收机以及数据链。基准站的接收机设置在已知坐标的参考点上（当然如果地势较高，也可以没有已知坐标，然后持续接收所有的可视GPS卫星信号，并把测站的坐标和观测值、卫星跟踪状态以及接收机的工作状态经过数据链传送出去，移动站的接收机于跟踪GPS卫星信号的同时又接收来自于基准站的数据，之后通过ＯＴＦ（Ｏｎ Ｔｈｅ ＦＬＹ）的算法快速求解出载波相位整周模糊度，依据相对定位模型来获的所在点相对于基准点的准确坐标与精度指标。

高精度的GPS测量必须依据载波相位的观测值，RTK定位技术又是在载波相位观测值基础上的实时动态定位技术，所以其能够实时地显示测站点在特定坐标系中的准确三维定位结果，并且能够达到厘米级的精度。以RTK作业模式为基础，基准站可以经过数据链把观测值以及测站的具体坐标信息一并传送到流动站。流动站既要通过该数据链接收来自于基准站的数据，又要收集GPS得各项观测数据，并且在系统内部组成差分观测值和进行实时处理，在一秒钟之内，迅速给出厘米级的定位结果。流动站既可以处于静止的状态，又可以处于运动的状态；既可以在固定的点上预先进行初始化以后再进入到动态作业，也可以在动态的条件下直接开机，并且在动态的环境下，完成全部周模糊度的搜索求解。当整周末知数解固定以后，就可以进行每个历元的即时处理，只要能够保持5颗以上的卫星相位观测值的即时跟踪包括必要的几何图形，那么流动站就可以迅速随时给出各项数据。

二、GPS RTK与传统测量在地形地籍测量中的优势

地形地籍测量的工作，就是要精确测定土地权属界址点的具体位置，与此同时测绘出供地与房产管理部门使用大比例尺的地籍平面图，再量算出土地和房屋面积。我们传统常规的测量方法是用经纬仪和测距仪等等工具，先进行控制网点的布设，而这种控制网一般都是在国家高等级控制网点的基础上，再加密次级的控制网点；然后根据图根控制点和加密的控制点，测量确定界址点的具体位置，依照确定的规律和符号来绘制宗地图；此种传统的测图方法不但要求测站点和界址点通视，而且需要至少两到三人来操作，测量作业效率非常低；采用用RTK技术以后，不但能快速、高精度地确定各级控制点的具体坐标，还能够不用布设各级控制点，仅仅依靠较少数量的基准控制点，就能够测定出界址点。在地籍界址点测量中运用RTK技术，于宗地间指界的过程之中，就已经完成了界址点的平面坐标数据采集，而且得到了厘米级甚至更高的精准度，大大提高了工作效率和经济效益。

三、地形地籍测量GPS定位步骤：

1选定和建立基准站。基准站的安址是进行RTK测量的关键，所以在选址的时候必须注意避免选择到无线电干扰比较强烈的区域；基准站的站址和数据链的电台发射天线应当具备相当的高度；为了防止多路径效应和数据链丢失的综合影响，周围必须没有GPS信号反射物比如大面积水域和大型建筑物等等。

2外业施测。在基准站架好仪器以后，外业人员就可以开始测量，一般情况下两人一组，一个人站在基准站上，另一人可以携带仪器到达每一个界址上立杆和记录数据，一般需采用三秒做为一个记录单元，记录数据的时候，测量人员必须立点准确，尽可能放稳对中杆，并画出草图，为内业整图工作提供较完整的参考。

3．作业的方法与步骤。首先要依据当前的已知点采用合适的坐标系，如果不清楚，那就采用国家基本坐标系。然后设置好投影参数，如果知道已知点坐标为中央子午线，那就采用实际中央子午线，如果不知道，就要选用当地的经度作为中央子午线，投影尺度比用1，Ｙ常数用500000，Ｘ常数用0。 并将七参数和转换参数设置成ＯＦＦ态。设置基准站，分为两种情况。如果基站设置在非已知点上，等到基站完成架设并且已进行单点定位，输入基准站坐标的时候，按下Ｔａｂ键获得单点定位坐标并把它作为基准站坐标。若基站间设在已知点上，等到基站架设完毕并开始单点定位且进入碎部点测量，按下Ｔａｂ键储存坐标，命名为Ｐｒ1。在输入基准站坐标的时候，按下Ｒ键获得已测点的坐标Ｐｒ1作为为基准站的坐标。如果是前一种情况时，还要分别于测区的两个已知点上（当然两个已知点的距离一定要尽量远，并且已知点必须有足够的精准度），进入到碎部点测量，然后在RTK Ｆｉｘｅｄ下分别存储到点名Ｐｒ2和Ｐｒ1（这时要输入天线的高）。在后一种情况，要到测区的另外一个已知点（两个已知点必须要有足够的精准度），然后进入到碎部点测量，于RTK Ｆｉｘｅｄ下存储Ｐｒ2。

设置好RTK工作方式与发射间隔后，并设置成基准站工作方式之后开始转换参数。重新测量Ｐ1或者Ｐ2点的坐标，并检查点坐标和已知点是否一致，误差要保持在2cm以内，如果有条件，也可以到第三已知点去检验转换参数的正确性。

4内业处理。外业测量并存储的ＲＡＴ文件属于专用的数据库文件，要使用“测点成果输出”功能把ＲＡＴ文件转换成用户所需要的格式。转换之后的格式就和我们所使用软件ＣＡＳＳ5．0软件格式实现一致，这时候结合外业的草图，就能够快速地完善数字化的内业成图。

四、GPS RTK应用体会

目前GPS正在越来越多的测量领域中得到广泛应用，在地形地籍测量中，RTK技术和其它测量仪器与测量方法相比，优势无可比拟。在RTK方式出现以后，也不要马上就开始测量，要等到GPS稳定大约二十分钟左右才能测量，不然就会有很大的误差，另外电台的信号不要太远，依据我们多年作业经验，RTK的范围最好不要超过10km，不然解算的速度和精度就会大受影响。

参考文献：

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注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。