论文部分内容阅读
摘要:本文主要就 GPS － RTK 的基本原理、基本配置、GPS － RTK 的应用进行了阐述，最后讨论了 GPS － RTK 技术的优势和实际作业中的注意事项。
关键词: 城市；地籍测量；新技术；探讨
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
地籍测量是土地管理工作的重要基础。它是以地籍调查为依据，以测量技术为手段，从控制到碎部，精确测出各类土地及其附着物的界线、位置、面积、质量、权属和利用现状等基本情况及其几何形状的测绘工作。随着国家小城镇建设步伐的加快，城镇地籍测量工作在全国范围内展开。
1 GPS － RTK 技术概述
1.1 GPS － RTK 技术基本原理
GPS － RTK( Real Time Kinematic) 技术就是实时动态定位技术，又称为载波相位动态实时差分技术，它是基于载波相位观测值、实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。RTK 技术的出现是 GPS 测量技术发展中的一个新突破，极大地提高了外业作业效率。GPS 接收机在 RTK 定位时，要求基准站接收机实时地通过数据链电台把实时观测的卫星数据( 伪距观测值，相位观测值等) 以及用户输入的息( 测站坐标、坐标系统等) 传输给流动站接收机; 流动站进行工作时，通过数据链电台接收基准站所发射的信息，同时不停地采集卫星的数据，并在系统内将载波相位观测值实时进行差分处理，得到基准站和流动站基线向量( ΔX，ΔY，ΔZ) ，基线向量加上基准站坐标得到流动站每个点的 WGS － 84 坐标，再通过坐标转换参数转换出流动站每个点的平面坐标 X，Y 和海拔高 h，整个过程历时不到一秒钟，定位的结果可以达到厘米级。
流动站进行观测时，可处于静止状态，也可处于运动状态; 流动站可以在动态环境下完成整周模糊度的求解，在整周未知数解固定( 获得固定解) 后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持4 颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。
1.2 GPS － RTK 的基本配置
GPS RTK 系统的组成主要包括: 2 台( 或多台) GPS 接收机，数据传输设备，相关处理软件。GPS 接收机目前主要是用双频机，数据传输设备目前形式较多，主要是无线电台的形式，在城市车载系统中也提出用目前分布较广的 GSM 信号作为数据传输载体，电台发射信号半径的大小将直接影响 RTK 的作业范围大小。处理软件目前各厂家的产品不同，但其基本功能必须满足以下要求:
1) 快速解算整周未知数。
2) 解算用户站在 WGS － 84 下的坐标。
3) 坐标系统和高程系统转换。
4) 对解算的质量进行评价与分析。
5) 结果的显示与绘图。
1.3 测量方法
1.3.1 “无投影 / 无转换”法
直接用接收机在基准站和流动站接收 WGS － 84 坐標，其后利用观测的已知点的 WGS －84 坐标和相应的地方坐标根据一定的数学模型进行转换。这种方法基准站不一定要安置在已知点上，但根据不同的转换方法，需要观测一定数量的已知点。
1.3.2 “键入参数”法
把用静态观测求得的 WGS －84 坐标和地方坐标键入到手簿中，进行转换，也可以置入静态观测平差时求取的转换参数。该方法基准站须架设在已知点上，但可以不观测其他已知点(为了检核，建议在方便时还是观测一定量的已知点)。
2 GPS － RTK 技术在城市测量中的应用
2.1 各种控制测量
常规的地籍控制测量采用三角网、导线网方法来施测，这些测量方法要求相邻控制点之间必须通视，技术规范对导线的长度、图形都有相应的要求，而且，在外业测设过程中不能实时知道导线的精度，如果测设完成后，回到内业进行平差处理后，发现测量精度不符合规范要求的，还必须返工重测。GPS － RTK 技术解决了常规控制测量中的这些问题，这种方法在测量过程中不要求点与点之间的通视，不要求进行导线平差，对控制点之间的图形、边长也没有什么要求，而且，采用实时 GPS － RTK 测量能实时获得定位的坐标数据及精度，测量控制器上会实时显示坐标及其点位精度，如果点位精度满足要求了，用户就可以将坐标的均值、精度及图形属性存贮到电子手簿中，一般测量一个控制点在几分钟甚至于几秒钟内就可完成。这样可以大大提高作业效率。在地籍测图和勘测定界工作中，如果把 RTK 用于控制测量，布设测图控制网，不仅可以大大减少人力强度、节省费用，而且大大提高工作效率。在应用 GPS － RTK 布设控制网前，应采用 GPS － RTK 的点校正功能求出测区 WGS － 84 坐标与80 或 54 坐标的转换参数，以避免投影变形过大，得不到更精确的控制点坐标成果。
2.2 地籍碎部测量
传统的碎部测量一般是根据测区已有的图根控制点，利用平板仪测图或使用全站仪测图，使用全站仪时，测每个点均输入该点的地物编码，然后再利用成图软件成图，这些方法作业时要求测站点和被测的周围地物地貌等碎部点之间一定要通视，而且一台仪器至少要求 2～3 人同时进行作业。采用 RTK 技术进行测图时，不要求通视，架设好基准站后，仅需一人拿着仪器便可以开始测量。测量时，测量员在仪器已经初始化( 获得固定解) 的情况下，在要测的地形地貌碎部点上，将测杆对中、让气泡居中后，开始测量几秒钟，就能获得该点的坐标，精度达到要求后就可保存，保存点时输入该点的特征编码，把一个区域内的地形地物点位测定后，利用专业数据传输和处理软件可以输出所有的测量点。用 RTK 技术测定点位不要求点间通视，仅需一人操作，便可完成测图工作，大大提高了测图的工作效率。
2.3 放样
放样是测量的一个应用分支，在地籍测量中和工程施工中经常使用。它要求通过一定方法采用一定仪器把人为设计好的点位在实地给标定出来。放样的方法很多，如经纬仪交会放样，全站仪的边角放样，距离交会，等等。利用以上方法放样出点的位置时，往往需要根据测量的结果来回移动目标，直至到达点位。放样同测图一样，需要通视情况良好，需要跑尺者和观测者，工作效率低。采用 RTK 技术放样时，可以在室内用专用软件将要放样的点( 或线) 坐标编辑好，传输到 GPS 的手簿中，便可以在野外进行操作。操作时，按提示选择放样点后，GPS －RTK 会实时解算出天线所在位置的坐标，同时与待放样的坐标进行比较，得出两者之间的坐标差，再通过手簿的界面文字和图导航到点。以Trimble5700 为例，执行放样操作后，手簿屏幕上文字界面会出现距离放样点的水平距离、垂直距离，图形界面会出现箭头和指北方向，指示该往哪个方向向放样点靠近，当仪器在距离放样点3 m之内时，箭头消失。放样点用圆环表示，GPS 天线的位置用十字丝显示。这种作业方法能很方便地找到放样点。
参考文献:
［1］ 徐绍铨． GPS 测量原理及应用［M］． 武汉: 武汉测绘科技大学出版社，2005．
［2］ 徐绍铨，张华海，杨志强，等． GPS 测量原理及应用［M］．武汉: 武汉大学出版社，2007．
［3］ 王毅明，钟金宁，黄志洲． GPS RTK 测量技术的应用与体会［J］． 现代测绘，2008，26(2) : 28 －29．
［4］ 闫志刚，张兆龙，赵晓虎． GPS RTK 作业模式原理及其实用技术［J］． 四川测绘，2010，24(2) : 66 －69．
［5］ 张文山，刘楠，李宇新． GPS RTK 技术及其在“数字城管”中的应用［J］． 测绘与空间地理信息，2008，31( 1) :101 － 106．
关键词: 城市；地籍测量；新技术；探讨
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
地籍测量是土地管理工作的重要基础。它是以地籍调查为依据，以测量技术为手段，从控制到碎部，精确测出各类土地及其附着物的界线、位置、面积、质量、权属和利用现状等基本情况及其几何形状的测绘工作。随着国家小城镇建设步伐的加快，城镇地籍测量工作在全国范围内展开。
1 GPS － RTK 技术概述
1.1 GPS － RTK 技术基本原理
GPS － RTK( Real Time Kinematic) 技术就是实时动态定位技术，又称为载波相位动态实时差分技术，它是基于载波相位观测值、实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。RTK 技术的出现是 GPS 测量技术发展中的一个新突破，极大地提高了外业作业效率。GPS 接收机在 RTK 定位时，要求基准站接收机实时地通过数据链电台把实时观测的卫星数据( 伪距观测值，相位观测值等) 以及用户输入的息( 测站坐标、坐标系统等) 传输给流动站接收机; 流动站进行工作时，通过数据链电台接收基准站所发射的信息，同时不停地采集卫星的数据，并在系统内将载波相位观测值实时进行差分处理，得到基准站和流动站基线向量( ΔX，ΔY，ΔZ) ，基线向量加上基准站坐标得到流动站每个点的 WGS － 84 坐标，再通过坐标转换参数转换出流动站每个点的平面坐标 X，Y 和海拔高 h，整个过程历时不到一秒钟，定位的结果可以达到厘米级。
流动站进行观测时，可处于静止状态，也可处于运动状态; 流动站可以在动态环境下完成整周模糊度的求解，在整周未知数解固定( 获得固定解) 后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持4 颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。
1.2 GPS － RTK 的基本配置
GPS RTK 系统的组成主要包括: 2 台( 或多台) GPS 接收机，数据传输设备，相关处理软件。GPS 接收机目前主要是用双频机，数据传输设备目前形式较多，主要是无线电台的形式，在城市车载系统中也提出用目前分布较广的 GSM 信号作为数据传输载体，电台发射信号半径的大小将直接影响 RTK 的作业范围大小。处理软件目前各厂家的产品不同，但其基本功能必须满足以下要求:
1) 快速解算整周未知数。
2) 解算用户站在 WGS － 84 下的坐标。
3) 坐标系统和高程系统转换。
4) 对解算的质量进行评价与分析。
5) 结果的显示与绘图。
1.3 测量方法
1.3.1 “无投影 / 无转换”法
直接用接收机在基准站和流动站接收 WGS － 84 坐標，其后利用观测的已知点的 WGS －84 坐标和相应的地方坐标根据一定的数学模型进行转换。这种方法基准站不一定要安置在已知点上，但根据不同的转换方法，需要观测一定数量的已知点。
1.3.2 “键入参数”法
把用静态观测求得的 WGS －84 坐标和地方坐标键入到手簿中，进行转换，也可以置入静态观测平差时求取的转换参数。该方法基准站须架设在已知点上，但可以不观测其他已知点(为了检核，建议在方便时还是观测一定量的已知点)。
2 GPS － RTK 技术在城市测量中的应用
2.1 各种控制测量
常规的地籍控制测量采用三角网、导线网方法来施测，这些测量方法要求相邻控制点之间必须通视，技术规范对导线的长度、图形都有相应的要求，而且，在外业测设过程中不能实时知道导线的精度，如果测设完成后，回到内业进行平差处理后，发现测量精度不符合规范要求的，还必须返工重测。GPS － RTK 技术解决了常规控制测量中的这些问题，这种方法在测量过程中不要求点与点之间的通视，不要求进行导线平差，对控制点之间的图形、边长也没有什么要求，而且，采用实时 GPS － RTK 测量能实时获得定位的坐标数据及精度，测量控制器上会实时显示坐标及其点位精度，如果点位精度满足要求了，用户就可以将坐标的均值、精度及图形属性存贮到电子手簿中，一般测量一个控制点在几分钟甚至于几秒钟内就可完成。这样可以大大提高作业效率。在地籍测图和勘测定界工作中，如果把 RTK 用于控制测量，布设测图控制网，不仅可以大大减少人力强度、节省费用，而且大大提高工作效率。在应用 GPS － RTK 布设控制网前，应采用 GPS － RTK 的点校正功能求出测区 WGS － 84 坐标与80 或 54 坐标的转换参数，以避免投影变形过大，得不到更精确的控制点坐标成果。
2.2 地籍碎部测量
传统的碎部测量一般是根据测区已有的图根控制点，利用平板仪测图或使用全站仪测图，使用全站仪时，测每个点均输入该点的地物编码，然后再利用成图软件成图，这些方法作业时要求测站点和被测的周围地物地貌等碎部点之间一定要通视，而且一台仪器至少要求 2～3 人同时进行作业。采用 RTK 技术进行测图时，不要求通视，架设好基准站后，仅需一人拿着仪器便可以开始测量。测量时，测量员在仪器已经初始化( 获得固定解) 的情况下，在要测的地形地貌碎部点上，将测杆对中、让气泡居中后，开始测量几秒钟，就能获得该点的坐标，精度达到要求后就可保存，保存点时输入该点的特征编码，把一个区域内的地形地物点位测定后，利用专业数据传输和处理软件可以输出所有的测量点。用 RTK 技术测定点位不要求点间通视，仅需一人操作，便可完成测图工作，大大提高了测图的工作效率。
2.3 放样
放样是测量的一个应用分支，在地籍测量中和工程施工中经常使用。它要求通过一定方法采用一定仪器把人为设计好的点位在实地给标定出来。放样的方法很多，如经纬仪交会放样，全站仪的边角放样，距离交会，等等。利用以上方法放样出点的位置时，往往需要根据测量的结果来回移动目标，直至到达点位。放样同测图一样，需要通视情况良好，需要跑尺者和观测者，工作效率低。采用 RTK 技术放样时，可以在室内用专用软件将要放样的点( 或线) 坐标编辑好，传输到 GPS 的手簿中，便可以在野外进行操作。操作时，按提示选择放样点后，GPS －RTK 会实时解算出天线所在位置的坐标，同时与待放样的坐标进行比较，得出两者之间的坐标差，再通过手簿的界面文字和图导航到点。以Trimble5700 为例，执行放样操作后，手簿屏幕上文字界面会出现距离放样点的水平距离、垂直距离，图形界面会出现箭头和指北方向，指示该往哪个方向向放样点靠近，当仪器在距离放样点3 m之内时，箭头消失。放样点用圆环表示，GPS 天线的位置用十字丝显示。这种作业方法能很方便地找到放样点。
参考文献:
［1］ 徐绍铨． GPS 测量原理及应用［M］． 武汉: 武汉测绘科技大学出版社，2005．
［2］ 徐绍铨，张华海，杨志强，等． GPS 测量原理及应用［M］．武汉: 武汉大学出版社，2007．
［3］ 王毅明，钟金宁，黄志洲． GPS RTK 测量技术的应用与体会［J］． 现代测绘，2008，26(2) : 28 －29．
［4］ 闫志刚，张兆龙，赵晓虎． GPS RTK 作业模式原理及其实用技术［J］． 四川测绘，2010，24(2) : 66 －69．
［5］ 张文山，刘楠，李宇新． GPS RTK 技术及其在“数字城管”中的应用［J］． 测绘与空间地理信息，2008，31( 1) :101 － 106．