宋小波聞峰王旭

（1國家海洋局第二海洋研究所工程海洋學(xué)重點(diǎn)實驗室，浙江 杭州 310000，2.南陽高新區(qū)大地測繪有限公司，河南 南陽 4730000）

GPSRTK在海島測量中的應(yīng)用

宋小波1聞峰1王旭2

（1國家海洋局第二海洋研究所工程海洋學(xué)重點(diǎn)實驗室，浙江 杭州 310000，2.南陽高新區(qū)大地測繪有限公司，河南 南陽 4730000）

近年來，隨著計算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，GPSRTK技術(shù)發(fā)展迅速，特別是在在城理測繪行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛了。本論文立足于作者的工作實踐，結(jié)合相應(yīng)的知識體系，對GPSRTK技術(shù)測量的基本原理做了詳細(xì)的介紹，對其在海島測量中的優(yōu)勢進(jìn)行了分析，對測量的程序進(jìn)行了詳細(xì)的探討。論文最后結(jié)合鴛鴦島地型的測量工作，對GPSRTK技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了案例分析。

GPSRTK；海島測量；精度；應(yīng)用

我國擁有多達(dá)18000千米的海岸線、廣闊的大陸架和300多萬平方千米的海洋疆土，合理開發(fā)和利用海洋資源、科學(xué)保護(hù)海洋環(huán)境是實現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要基礎(chǔ)。我國已經(jīng)制定并逐步實施藍(lán)色經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略，沿海各省市區(qū)也加大海洋投入，也是經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的重要一環(huán)。海島測繪不僅統(tǒng)一陸海測繪基準(zhǔn)，為陸海地理信息共享和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，而且開展海島基礎(chǔ)測繪工作，提供海島位置、地形地貌等基礎(chǔ)地理信息，這對海島開發(fā)利用、海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國防建設(shè)等具有舉足輕重的作用。隨著3S 技術(shù)、衛(wèi)星通訊技術(shù)、信息技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、地球科學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展，包括海島（礁）的海洋測繪逐步進(jìn)入以數(shù)字式測量為主體、以信息化技術(shù)為支撐、以智能化技術(shù)為代表的現(xiàn)代海洋測繪的新階段。GPSRTK在海島測繪中的應(yīng)用情況來看，目前GPSRTK在海島（礁）測繪方面的應(yīng)用，主要體現(xiàn)于海島（礁）區(qū)域的大地控制網(wǎng)布設(shè)、空間信息采集技術(shù)、海底地形信息采集的手段、大地基準(zhǔn)面的精化和深度基準(zhǔn)的確定。

1 GPSRTK技術(shù)簡介

GPS-RTK技術(shù)，也稱作實時動態(tài)測量系統(tǒng)，是數(shù)據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)同全球定位系統(tǒng)的整合技術(shù)，是一種以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分 GPS 測量技術(shù)。其通過在工作基站中GPS接受設(shè)備，從而能夠通過衛(wèi)星對各區(qū)域?qū)崟r監(jiān)測，并將監(jiān)測所得結(jié)果通過無線電傳輸回地面控制中心。而在地面用戶站中，工作人員則可以通過相關(guān)設(shè)備使接受到的衛(wèi)星發(fā)射信號根據(jù)相對定位原理將其解算并得出其精度以及三維坐標(biāo)。通過這種實時監(jiān)測的方式，就能夠有效的對基站觀測成果的質(zhì)量進(jìn)行掌握，并最終確定解算結(jié)果的合格性，從而有效的減少觀測時間以及觀測量。

在RTK系統(tǒng)中，通常由GPS接收設(shè)備、軟件系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備這三部分組成。其中，GPS設(shè)備負(fù)責(zé)對衛(wèi)星信號的接收，軟件系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的對三維坐標(biāo)進(jìn)行計算，而數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)則能夠?qū)ο嚓P(guān)區(qū)域進(jìn)行動態(tài)測量。經(jīng)過這三者的有效整合，就能夠在對各技術(shù)取長補(bǔ)短的同時提高工作效率，提高計算精度，從而保證勘測工作的順利進(jìn)行。

2 GPS RTK技術(shù)在當(dāng)前海島地形測繪中的應(yīng)用情況分析

海島地形測繪工作在我國的海洋土地開發(fā)工作中是一項較為基礎(chǔ)的工作，這為我國能夠充分開發(fā)海洋經(jīng)濟(jì)提供準(zhǔn)確的地形圖紙，從而能夠滿足我國海洋經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求。在海島地形測繪工作中，主要是對土地界址點(diǎn)的位置進(jìn)行測量，并通過測量、觀察對相關(guān)區(qū)域的土地利用情況進(jìn)行一定的掌握。無論是精確性還是效率都有所不足，而通過GPSRTK技術(shù)則能夠更為準(zhǔn)確、快速的獲取定位信息，從而極大的提高了工作效率。

在海島測繪工作中，首先應(yīng)當(dāng)根據(jù)控制點(diǎn)對圖根控制點(diǎn)進(jìn)行加密，并使用平板或者經(jīng)緯儀側(cè)圖法對地形圖進(jìn)行繪制。近年來，我國的測繪技術(shù)也得到了較好的發(fā)展，目前已經(jīng)能夠通過電子手薄以及測圖軟件結(jié)合的方式繪制地區(qū)地形圖，但是在這種測繪方式中還是需要點(diǎn)雨點(diǎn)之間的通視，需要多人共同完成。而通過GPSRTK技術(shù)，則僅僅需要一名工作人員在操作儀器的幫助下對各地區(qū)位置點(diǎn)進(jìn)行測定以及信息的采集，并在室外工作完成之后將其錄入到專業(yè)軟件之中得出最終的地形測繪圖，從而有效的減少了地形測繪工作中人力、時間的花費(fèi)。

3 GPSRTK在海島地形測量中的優(yōu)勢

一般情況下，由于海島離大陸較遠(yuǎn)，部分海島上無控制點(diǎn)，若用傳統(tǒng)的測量方式，從大陸引控制點(diǎn)到海島上，實現(xiàn)起來會很困難，給工程增加很大的難度；而且在進(jìn)行碎步測量的過程中，儀器之間需要通視，并且儀器需要頻繁的移站、重新架設(shè)，影響測量進(jìn)度。而GPSRTK技術(shù)的應(yīng)用很好的解決了上述遇到的各種弊端，測量速度快、精度高，不需要考慮通視問題、天氣問題，大大降低了作業(yè)強(qiáng)度，節(jié)省外業(yè)測量工作的經(jīng)費(fèi)。

4 GPSRTK在海島地形測量中的應(yīng)用

4.1 控制測量

當(dāng)前我國大部份采用的是北京54坐標(biāo)系和西安80坐標(biāo)系，也有相應(yīng)的地方是獨(dú)立坐標(biāo)系。而GPSRTK技術(shù)也獲得的數(shù)據(jù)是WUS84坐標(biāo)，所以我們需要進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)化，通過正確的坐標(biāo)求解來獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而能正常的利用GPSRTK技術(shù)。對于地形測量來說，精度要求較高，需求解7參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，求解7參數(shù)需要至少3個以上的控制點(diǎn)同時具有WUS-84坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)或西安80坐標(biāo)。在測區(qū)中選擇無各種強(qiáng)電磁干擾源、遠(yuǎn)離高壓線、視野開闊的相對較高等觀測條件良好的控制點(diǎn)架設(shè)基準(zhǔn)站，打開接收機(jī)，選擇所需坐標(biāo)系，輸入控制點(diǎn)的WUS84坐標(biāo)和相應(yīng)的西安80坐標(biāo)或其他地方坐標(biāo)，選擇“工地校正”，獲取7參數(shù)，然后再進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。

4.2 界址點(diǎn)放樣和埋設(shè)界樁

在界址點(diǎn)放樣的測量工作中，應(yīng)當(dāng)先在已知點(diǎn)上放置接收機(jī)作為測定的固定站，而在后續(xù)的定位以及放樣時，首先應(yīng)當(dāng)建立起坐標(biāo)系統(tǒng)以及工作項目，并對參考橢球以及投影帶進(jìn)行良好的選擇；其次，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)貐^(qū)域無線電情況選擇適當(dāng)?shù)念l率，并保證基準(zhǔn)站同移動站頻率的一致性；再次，在坐標(biāo)輸入過程中，應(yīng)當(dāng)先將控制點(diǎn)以及放樣界址坐標(biāo)輸入到項目系統(tǒng)之中以備后續(xù)定位以及檢查，并在系統(tǒng)測量菜單中以RTK測量形式對數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，并在初始化工作完畢之后再次啟動RTK并正式開展數(shù)據(jù)測量工作。最后，在定位放樣工作中，應(yīng)當(dāng)先從項目系統(tǒng)中調(diào)取放樣點(diǎn)坐標(biāo)，此時該坐標(biāo)值以及同站點(diǎn)之間的方位情況以及距離情況就會顯示在手薄的顯示屏幕中，在這種可視化的環(huán)境下，工作人員只需要帶著GPS接收機(jī)根據(jù)系統(tǒng)提示情況走向放樣點(diǎn)位置即可，從而能夠有效的減少工作人員的工作量、提高工作效率。而當(dāng)移動站標(biāo)桿同放樣點(diǎn)位置相符時，手薄就會及時的發(fā)出提示，表明工作定位成功，之后工作人員在對界樁埋設(shè)的過程中只要根據(jù)設(shè)備體術(shù)不斷調(diào)整誤差即可。而在RTK測量速度方面，則同其初始化時間具有較大的聯(lián)系，而RTK初始化時間則會根據(jù)工作接受衛(wèi)星數(shù)量、RTK信息傳輸質(zhì)量以及RTK的技術(shù)類別不同而具有一定的差異，總的來說，計算技術(shù)越快、搜索到衛(wèi)星數(shù)量越多、RTK信息傳輸質(zhì)量越高，那么整個系統(tǒng)所需的初始化時間也就越短、整個系統(tǒng)的工作效率也就越高。

4.3 細(xì)部測量

在基準(zhǔn)站架設(shè)完畢，界址點(diǎn)放樣和埋設(shè)界樁等工作完成后，就可以使用RTK進(jìn)行細(xì)部測量了。在以往的海島地型測量的過程當(dāng)中，一般都是需要提前建立圖根控制點(diǎn)，然后在圖根控制點(diǎn)上架設(shè)經(jīng)緯儀或者全站儀進(jìn)行測圖，這還需要考慮野外的天氣情況，否則還無法正常完成測試，控制點(diǎn)之間和細(xì)部點(diǎn)都需要通視，實際工作當(dāng)中二都之間的遠(yuǎn)近也必須達(dá)到要求，否則也無法進(jìn)行，每個工作組需要3-4人一起共同作業(yè)。如果采取RTK測量時僅僅1-2人就能完成成有的工作。從工作內(nèi)容上來看，測量1個細(xì)部點(diǎn)僅需2-3s，1天能夠采集600-700個細(xì)部點(diǎn)，而且RTK作業(yè)范圍大，不需要頻繁的移站、重新架設(shè)儀器，儀器架設(shè)好后，全力跑點(diǎn)即可。RTK測量地形圖與全站儀測量地形圖相比較：一是省時、省力。RTK作業(yè)對工作人員的需要大量減少了；二是測量工作的效率大大提高了高。測量1個細(xì)部點(diǎn)所需時間比以前減少了一倍；三是受外界特別的天氣的影響比較少，方便了外業(yè)測量工作；四是精度高，不會產(chǎn)生累計誤差。

5 GPSRTK在海島測量中的案例分析

鴛鴦島是于2013年末才立牌成立的，當(dāng)前是我國最年輕的海島，位于盤錦市大洼縣趙圈河鎮(zhèn)境內(nèi)的雙臺子河入?？谔帲嚯x盤錦市區(qū)70公里左右，當(dāng)前島上沒有人居住。其地理坐標(biāo)東經(jīng)121°48.06′-121°48. 3′，北緯40°55. 32′-40°55. 74′，全島面積6.77平方千米。近年來在盤錦市鴛鴦島生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)視監(jiān)測項口中進(jìn)行地形測量工作。鴛鴦島是一個淤泥質(zhì)海島，島上到處都是淤泥和槽溝，并且長滿了蘆葦，測量條件惡劣。如果采用傳統(tǒng)的全站儀進(jìn)行地形測量工作，儀器沒有地方可以架設(shè)，蘆葦?shù)恼趽跏沟眉?xì)部點(diǎn)根本就不能與控制點(diǎn)通視，測量工作根本行不通，無法完成地形測量工作。采用RTK作業(yè)，基準(zhǔn)站架設(shè)好后，不需要移動站位就可以對全島進(jìn)行控制，不需要考慮蘆葦?shù)恼趽?，在這種淤泥質(zhì)海島上用兩個移動站跑點(diǎn)，3個人進(jìn)行外業(yè)作業(yè)，一天可以測量400^500個點(diǎn)，僅用10天就完成了全部的外業(yè)工作。設(shè)想如果用傳統(tǒng)的測量方式進(jìn)行此次任務(wù)的測量，則耗費(fèi)的人力、物力、時間將會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于RTK測量作業(yè)，而且不一定能完成外業(yè)的測量工作。

6 總結(jié)

總的來說，在我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、工業(yè)建設(shè)加快、人口增長迅速的背景下，我國的海洋海島資源更為緊缺，急需對其進(jìn)行相應(yīng)的測量管理以便制定合理的的海洋開發(fā)規(guī)劃。當(dāng)前隨著信息技術(shù)的發(fā)展，PGSRTK技術(shù)的發(fā)展，對于海島地形的測量提供了很多的便利，在測量工作中得到了廣泛的實際應(yīng)用。綜合以上我們可以看到PGSRTK技術(shù)在海島的測量過程當(dāng)中能夠快速、省時省力地完成，且提供精度高的3維坐標(biāo)，可以大大提高工作效率。本論文對于GPSRTK技術(shù)做了詳細(xì)的，而在實際的海島測量工作當(dāng)中也應(yīng)當(dāng)以此為依據(jù)，從而在對GPSRTK技術(shù)良好運(yùn)用的基礎(chǔ)上為我國的海島資源良好開發(fā)作出了保障。

［1］李東升，黃騰，劉為東，陳冬.GPS RTK在海島（礁）測量中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代測繪，2011，04：3-4+21.

［2］林先秀.利用網(wǎng)絡(luò)RTK控制成果進(jìn)行海島礁測圖的精度分析［J］. 測繪與空間地理信息，2012，02：84-86.

［3］秦明峰.RTK（1+1）技術(shù)在海島測量中的應(yīng)用［J］.廣東科技，2012，05：119-120.

［4］李國武.網(wǎng)絡(luò)RTK在海島（礁）測繪中的應(yīng)用［J］.測繪通報，2012，09：35-37.

［5］袁蕾，孫永光，付元賓，程林. RTK技術(shù)在海島地形測量中的應(yīng)用［J］.安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2015，04：8-10.

［6］謝健輝，鄭忠.GPS-RTK技術(shù)在汕頭海洋測繪中的應(yīng)用［J］.海洋與漁業(yè)，2014，10：44-45.

［7］郭恒茂，化興建，支衛(wèi)斌.GPS RTK技術(shù)在地形、地籍測量中的應(yīng)用分析［J］.職業(yè)時空，2010，05：158-159.

［8］謝長淮.RTK技術(shù)在近海水下地形測量中的應(yīng)用［J］.科技資訊，2007，16：6.

GPS RTK

A

1003-5168（2015）11-105-02