秦泉?jiǎng)P
(柳州市勘察測(cè)繪研究院 廣西柳州市 545006)
土地測(cè)量工作中GPS RTK測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用研究
秦泉?jiǎng)P
(柳州市勘察測(cè)繪研究院 廣西柳州市 545006)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,土地測(cè)量的任務(wù)量越來越大,對(duì)土地測(cè)量的精度要求越來越高。在這種情況下,傳統(tǒng)土地測(cè)量技術(shù)的弊端逐漸顯露出來。在土地測(cè)量的過程中如果采用傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù),不僅會(huì)大大增加測(cè)量人員的工作量,同時(shí)還難以保證測(cè)量的精度。因此,必須要改進(jìn)土地測(cè)量技術(shù)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的今天,人們提出了GPS RTK測(cè)量技術(shù)。該種新型測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的不足,大大提高了測(cè)量的精度和效率。因此,進(jìn)行有關(guān)GPS RTK測(cè)量技術(shù)的相關(guān)研究十分必要。本文將結(jié)合土地測(cè)量的實(shí)際情況,研究GPS RTK測(cè)量技術(shù)的具體應(yīng)用過程,希望對(duì)以后的相關(guān)研究能有所幫助。
土地測(cè)量;GPS RTK測(cè)量技術(shù);應(yīng)用
近年來,隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn),我國(guó)可利用的土地資源越來越少。在這種情況下,必須要規(guī)范土地管理,合理使用有限的土地資源,這樣才能更好地促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在規(guī)范土地管理的過程中必須要有相應(yīng)技術(shù)的支持,尤其是土地測(cè)量技術(shù)。GPS RTK測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)大大改變了我國(guó)土地測(cè)量的方式,為土地資源管理提供了有效的數(shù)據(jù)支持。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展,GPS RTK測(cè)量技術(shù)在土地測(cè)量中的應(yīng)用范圍越來越廣。因此,必須要加強(qiáng)對(duì)GPS RTK測(cè)量技術(shù)的研究。本文將從介紹GPS RTK測(cè)量技術(shù)入手,說明GPS RTK測(cè)量技術(shù)在應(yīng)用過程中的控制要點(diǎn),具體分析GPS RTK測(cè)量技術(shù)在土地測(cè)量中的應(yīng)用。
差分GPS有兩種形式:①RTK技術(shù),該種技術(shù)也被稱之為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分技術(shù),其中涉及到大地測(cè)量技術(shù)、無線電通訊技術(shù)、空間技術(shù)等等。②RTD技術(shù),該種技術(shù)的中文名稱為實(shí)時(shí)偽距差分技術(shù)。相比于RTK技術(shù)來說,RTD技術(shù)還存在一些問題,難以保證測(cè)量的精準(zhǔn)度。因此,在實(shí)踐過程中一般都是使用RTK技術(shù)。下文將具體介紹一下GPS RTK技術(shù):
1.1 GPS RTK的配置和工作原理
GPS RTK系統(tǒng)中主要包括三部分:①基準(zhǔn)站,其中主要包括GPS天線、接收機(jī)、控制器等設(shè)備;②流動(dòng)站。流動(dòng)站的數(shù)量不確定,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基準(zhǔn)站相似,其中包括GPS接收機(jī)、天線、流動(dòng)站控制站等。流動(dòng)站可以是動(dòng)態(tài)的,也可以是靜態(tài)的,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定;③通訊系統(tǒng)。具體情況如圖1所示。
圖1 GPS RTK原理圖
GPS RTK測(cè)量技術(shù)結(jié)合了全球?qū)Ш蕉ㄎ患夹g(shù)和載波相位分差技術(shù)的特點(diǎn),可以對(duì)指定測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行三維定位?,F(xiàn)在,GPS RTK測(cè)量技術(shù)的精準(zhǔn)度可以達(dá)到厘米級(jí)。在實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位分差技術(shù)的支持下,可以通過基準(zhǔn)站對(duì)GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀察,將觀察到的數(shù)據(jù)信息以及基準(zhǔn)站的相關(guān)信息傳遞給流動(dòng)站,在數(shù)據(jù)信息傳遞的過程中需要使用到通訊系統(tǒng)。流動(dòng)站中的GPS接收機(jī)負(fù)責(zé)接收這些數(shù)據(jù)信息。在完成數(shù)據(jù)信息接收任務(wù)以后,流動(dòng)站中的控制器會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理,經(jīng)過一系列的處理和計(jì)算以后就可以確定待測(cè)點(diǎn)的位置,給出待測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
在整個(gè)測(cè)量過程中,最為重要的工作就是確保測(cè)量點(diǎn)三維坐標(biāo)的準(zhǔn)確性。而確保測(cè)量點(diǎn)三維坐標(biāo)準(zhǔn)確性的前提條件之一就是有準(zhǔn)確的基準(zhǔn)站三維坐標(biāo)。相比于其它的測(cè)量技術(shù)來說,RTK技術(shù)具有較高的精準(zhǔn)度,這主要是因?yàn)樵赗TK系統(tǒng)中使用了很多的快速算法,包括模糊度函數(shù)法、快速分解法、最小二乘法等等。通過使用這些算法可以較為準(zhǔn)確、快速地算出測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)。由此可見,在應(yīng)用RTK技術(shù)時(shí)最為關(guān)鍵的一點(diǎn)就是要使用高效的數(shù)據(jù)處理技術(shù)和傳輸技術(shù)。在RTK系統(tǒng)中,必須要保證基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅惩ㄐ?。因此,需要在基?zhǔn)站和各個(gè)流動(dòng)站之間建立數(shù)據(jù)通訊鏈?;鶞?zhǔn)站和流動(dòng)站之間的數(shù)據(jù)傳輸量比較大,對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性要求比較高。因此,必須要有正確編碼和同步檢錯(cuò)的過程。此外,在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中還應(yīng)考慮到傳輸格式、距離等因素的影響。
1.2 GPS RTK測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
以往,在進(jìn)行測(cè)量時(shí)大多會(huì)選擇使用經(jīng)緯儀、全站儀等。相比于這些傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)來說,GPS RTK測(cè)量技術(shù)具有很多的優(yōu)點(diǎn),下文將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)地介紹:
(1)GPS RTK測(cè)量技術(shù)的效率比較高。如果測(cè)量地區(qū)的地勢(shì)比較平坦,那么一次就可以完成半徑4~5km的測(cè)量任務(wù)。這樣就可以減少控制點(diǎn)的數(shù)量,減少使用儀器的次數(shù)。而且如果沒有過于強(qiáng)烈的電磁干擾,那么幾秒鐘就可以完成一次測(cè)量,獲得一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)。由此可見,采用GPS RTK測(cè)量技術(shù)不僅可以大大提高測(cè)量的效率,同時(shí)還可以減少測(cè)量人員的工作量;
(2)GPS RTK測(cè)量技術(shù)的精度比較高。只要測(cè)量的條件滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求,無論是進(jìn)行平面測(cè)量還是高程測(cè)量,測(cè)量精度都可以達(dá)到厘米級(jí)。此外,在應(yīng)用GPS RTK測(cè)量技術(shù)的過程中不會(huì)存在測(cè)量誤差積累的問題,從而大大提高了測(cè)量的精度,保證了測(cè)量結(jié)果的可靠性;
(3)GPS RTK測(cè)量技術(shù)對(duì)使用條件的要求比較低。以往,在進(jìn)行測(cè)量時(shí)必須要保證兩點(diǎn)之間是光學(xué)通視的。應(yīng)用GPS RTK測(cè)量技術(shù)以后則沒有這一方面的要求。只要測(cè)量區(qū)域內(nèi)的兩點(diǎn)滿足“電磁波通視”即可。此外,在測(cè)量的過程中,對(duì)測(cè)量環(huán)境的要求也是比較低的,即GPS RTK測(cè)量技術(shù)在應(yīng)用的過程中受到的限制比較?。?/p>
(4)GPS RTK測(cè)量技術(shù)的功能比較強(qiáng)大,操作過程比較簡(jiǎn)單。GPS RTK測(cè)量技術(shù)中包含多種先進(jìn)的技術(shù),具有較高的集成性。無論是在進(jìn)行外業(yè)測(cè)繪還是內(nèi)業(yè)測(cè)繪時(shí)都可以使用GPS RTK測(cè)量技術(shù)。而且,GPS RTK測(cè)量技術(shù)的自動(dòng)化程度比較高,在應(yīng)用的過程中可以減少人工操作的環(huán)節(jié),這樣既可以有效降低測(cè)量人員的工作量,同時(shí)也可以降低人為誤差發(fā)生的概率,大大提高了測(cè)量的精度和效率。
在應(yīng)用GPS RTK測(cè)量技術(shù)時(shí)應(yīng)掌握測(cè)量控制的要點(diǎn)。通常來說,在進(jìn)行GPS RTK測(cè)量技術(shù)應(yīng)用時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)下述三項(xiàng)工作的重視。
(1)確定控制點(diǎn)??刂泣c(diǎn)的確定主要包括三方面的工作。①要收集相關(guān)的資料??刂泣c(diǎn)的確定對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性有較大的影響,因此必須要合理選擇控制點(diǎn)。在選擇控制點(diǎn)前應(yīng)根據(jù)測(cè)量地區(qū)的實(shí)際情況收集相關(guān)的參數(shù)信息,例如高程坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。②要根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)信息確定平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)。通常來說,平面控制點(diǎn)可以分成三種級(jí)別,而高程控制點(diǎn)則可以分成五種級(jí)別。在控制點(diǎn)級(jí)別劃分的過程中主要參考的是測(cè)量精度。③要布設(shè)控制點(diǎn)。在進(jìn)行控制點(diǎn)布設(shè)時(shí)可以采用多種方式。目前比較常見的布設(shè)方式是逐級(jí)布設(shè)和越級(jí)布設(shè)。在實(shí)踐過程中可以將這兩種布設(shè)方式結(jié)合在一起使用;
(2)選擇測(cè)量方法。GPS RTK測(cè)量技術(shù)在應(yīng)用的過程中有兩種方法:①參考站RTK方法;②網(wǎng)絡(luò)RTK方法。一般來說,如果出現(xiàn)通信問題時(shí)可以采用第二種測(cè)量方法;
(3)是測(cè)量平面控制點(diǎn)。在進(jìn)行平面控制點(diǎn)測(cè)量時(shí)應(yīng)注意下述的問題。①要通過流動(dòng)站收集相關(guān)的數(shù)據(jù)信息,然后再對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行差分實(shí)時(shí)處理,獲取坐標(biāo)系平面坐標(biāo)。②要確保測(cè)量起算點(diǎn)的均勻性,確??梢愿采w整個(gè)測(cè)量區(qū)域。
GPS RTK測(cè)量技術(shù)在測(cè)量領(lǐng)域中具有較為廣泛的應(yīng)用,在工程測(cè)量、公路勘測(cè)、地形測(cè)量的過程中都可以應(yīng)用GPS RTK測(cè)量。下文將具體介紹一下GPS RTK測(cè)量技術(shù)在土地測(cè)量中應(yīng)用的步驟:
(1)是技術(shù)路線。通常來說,土地開發(fā)使用的繪圖比例都是固定的,主要有兩種:①1:10000;②1:2000。而GPS RTK測(cè)量技術(shù)的測(cè)量精度是厘米級(jí)。由此可見,在土地測(cè)量的過程中應(yīng)用GPS RTK測(cè)量技術(shù)是可以滿足精度要求的。在該環(huán)節(jié)中需要完成兩項(xiàng)工作:①準(zhǔn)備工作。在進(jìn)行土地測(cè)量前必須要對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行檢查,確保測(cè)量?jī)x器處于正常狀態(tài)。②精度檢驗(yàn),在進(jìn)行正式測(cè)量前應(yīng)先選擇校正點(diǎn),數(shù)量一般是4個(gè)或4個(gè)以上,校正的范圍就是測(cè)量的區(qū)域;
(2)是數(shù)據(jù)采集。GPS RTK的測(cè)量過程和普通的測(cè)量過程不同,在測(cè)量的過程中必須要參照指導(dǎo)書。在進(jìn)行外業(yè)測(cè)繪時(shí)要將測(cè)量的相關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)輸入到計(jì)算機(jī)中。在外業(yè)測(cè)量的過程中可以采用兩種測(cè)量方式:①連續(xù)測(cè)量;②非連續(xù)測(cè)量;
(3)是數(shù)據(jù)處理。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)需要將計(jì)算機(jī)和測(cè)量?jī)x器連接在一起,通過計(jì)算機(jī)來處理測(cè)量的數(shù)據(jù),最終要將測(cè)量數(shù)據(jù)以表格的形式呈現(xiàn)出來,這樣可以便于相關(guān)人員使用測(cè)量數(shù)據(jù);
(4)是圖形編輯。在圖形編輯的過程中需要使用到CAD軟件。在具體操作的過程中需要根據(jù)外業(yè)測(cè)量的數(shù)據(jù)將測(cè)量區(qū)域中的地物連接起來,形成矢量圖、等高線等;
(5)是圖幅整飾。應(yīng)參照指導(dǎo)書對(duì)圖幅進(jìn)行修飾,添加一些細(xì)節(jié)性的內(nèi)容。例如坐標(biāo)系、圖號(hào)、制圖單位等等;
(6)是放樣和埋深。在進(jìn)行界址點(diǎn)放樣時(shí)應(yīng)按照一定的步驟進(jìn)行。①要建立坐標(biāo)。②應(yīng)選擇移動(dòng)站頻率。需要注意的是,移動(dòng)站的頻率和基準(zhǔn)站的頻率應(yīng)是相同的。③要輸入坐標(biāo);
(7)是RTK測(cè)量。①應(yīng)進(jìn)行初始化。通常情況下,RTK的初始化速度是比較快的,大概需要幾十秒就可以了。如果遇到一些特殊的情況,初始化的時(shí)間可能會(huì)延長(zhǎng),大概需要幾分鐘或者十幾分鐘才可以完成初始化。②是啟動(dòng)RTK。③是測(cè)量。
總之,相比于傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)來說,GPS RTK測(cè)量技術(shù)具有很多的優(yōu)點(diǎn),從而逐漸取代了傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)。未來,隨著科技的不斷發(fā)展,GPS-RTK測(cè)量技術(shù)還將會(huì)逐步完善,在土地測(cè)量領(lǐng)域中應(yīng)用的范圍也會(huì)越來越廣,為土地資源管理提供可靠的技術(shù)支持。
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文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1004-7344(2016)13-0178-02
2016-4-20
秦泉?jiǎng)P(1990-),男,助理工程師,本科,主要從事測(cè)量工作。