论文部分内容阅读
摘要：随着空间定位精度的不断提高，GPSRTK技术已被广泛地应用于地籍测量中。本文通过对GPSRTK原理的分析及RTK技术在城市地籍测量中特性和使用方法做了阐述，并对测量精度进行了一定的分析，得出一些有益的结论和建议。使RTK技术在确保测量成果精度可靠性的前提下，提高了地籍测图的效率。
【关键词】：RTK，地籍测量，基准站，观测误差，精度
Abstract: along with the continuous improvement of the space location accuracy, GPSRTK technology has been widely used in cadastral survey. This article through to GPSRTK theory analysis and RTK technology in cities cadastration characteristics and method of use in the paper, and the measurement precision is some analysis, draw some useful conclusions and Suggestions. Make RTK technology to ensure measurement results in the reliability of precision, improve the efficiency of cadastral surveying.
【 key words 】 : RTK, cadastration, benchmark stand, observation error, precision
中图分类号：F291.1文献标识码：A 文章编号：
1GPS RTK概述
1.1 GPS RTK技术工作原理
实时动态测量技术（Real Time Kinematic，简称RTK） ，是以载波相位观测测量为根据的实时差分GPS测量技术，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。被广泛应用于测绘行业。RTK系统由基准站、流动站和数据链组成。
实时动态测量的基本思路是在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时的计算并显示用户站的三维坐标及其精度。RTK技术的关键是：快速准确地求解整周模糊度技术。解决GPS信号失锁状态下快速重新初始化。数据链问题通过民用无线电台来实现。RTK技术是建立在流动站和基准站误差强相关的假设基础上，当流动站和基准站距离较近时，假设可较好成立，但当它距离逐渐变远时，误差相关性便越来越差，各项误差迅速增加，从而导致难以确定整周模糊度，无法获得固定解。在这种情况下为了获得高精度的定位结果就必须采取一些特殊的方网络RTK技术。
1.2 GPS RTK技术进行地籍测量的优点
GPS RTK技术进行地籍测量与传统方法相比表现在以下几个方面：
（1）定位精度高，能达到厘米级精度；
（2）观测时间短；
（3）测站间无需通视，不受天气、地形等因素的影响；
（4）可提供三维坐标，平面位置及大地高程；
（5）操作简便，计算工作量小、提高效率；
6）全天候工作；
（7）误差分布均匀，不存在误差积累；
2RTK技术进行地籍测量坐标转换和基准网建立
2.1 RTK技术进行地籍测量坐标转换
GPS卫星星历是以WGS-84大地坐标系为根据而建立的，因此RTK使用的坐标系统是WGS-84坐标系统。而我国目前使用的是1954年北京坐标系或1980年国家大地坐标系，因此必须求出WGS-84坐标转换到54北京坐标系或80国家坐标系的参数。求出坐标转换七参数。其转换参数的准确性与控制点的数量及分布有关。要求控制点在测区内要分布均匀，平面起算点5个以上，高程起算点7个以上。
2.2 RTK技术进行地籍测量基准网建立
地籍和其他细部测量需要精确、可靠、快速的定位求解方法，而GPS是非常适合的方式。因此在人口密集和重要经济地区建立GPS基准网，更具有实用意义。在地籍测量RTK技术与GPS控制网设计中考虑以下因素：
（1）GPS网联测或使用原有控制点应不少于3个。
（2）GPS布网时，尽量利用原有控制点，以便对原有控制网成果进行改算。
3RTK技术进行地籍测量应用
3.1外业施测
3.1.1基准站位置的选择
接收机设在具有已知坐标的参考点位上，连续接受所有可视GPS卫星信号。由于GPS卫星处在2×104KM的高空，从卫星发出的信号到接收机接收，中间经过电离层、对流层以及多方面的干扰，信号十分微弱。同时， RTK的数据链采用超高频电磁波，它的传输距离与接收机天线的高度、地球曲率的半径及大气折射等因素有关。所以要提高GPS信号接收的质量，基准站必须远离各种强电磁干扰源（高压线、电视台等） ；同时为减少多路径效应的影响，基准站周围应无明显的大面积的信号反射物（大面积水域、大型建筑物等） ；另外，基准站电台天线之间无大的遮挡物（高层建筑物、高山等） ，且天线尽量设置高些，以提高数传电台的传輸距离。在外业测量中得到“固定解” 。
3.1.2选择流动站
流动站要先初始化，即确定整周未知数，完成整周未知数的搜索求解后，进入动态作业。RTK工作时要求能够接收5个以上的卫星；迁站过程中不能关机，不能失锁；能同时接收到GPS卫星的信号和基准站播发的差分信号。流动站随着与基准站距离的增大，测量精度会降低，所以流动站与基准站之间的距离不能太大（≤10㎞范围） 。
3.1.3数据链的设置
能否实时接收基准站的差分信号，是RTK能否成功的决定因素，也是制约RTK测程的关键因素。其最大的传输距离是由接收机天线高度、地球的曲率半径及大气折射等因素决定的。因此在沙漠、戈壁、平原、海域等地区RTK定位的效果较好；而在城市地籍进行RTK测量时，其成果质量及作业效率将受到一定的影响。
3.2 RTK精度分析
由于地籍测量中容易发生建筑物、桥梁、街道等阻挡GPS信号，应该采用RTK结合常规测量方法进行，不能全部取代常规测量方法。RTK测量时，注意观测时间的安排，应尽量排除点位几何图形强度因子（PDOP）值大的时间段，经分析出现粗差的时候往往是PDOP值较大的时间段，一般中午时分不易进行RTK测量，所以要早出工，晚收工，利用良好时段进行RTK测量，不仅效率快，而且精度高。同时设置机内精度时保留一定的精度储备，这样可以使收敛较慢的点位观测精度会提高。RTK测量结果与其他测量技术获取的测量结果互差均在厘米级，其中互差最大为1.5CM，最小为0.2CM。RTK测量点位精度达到厘米级，就能够满足城市地籍测量的精度要求。
RTK测量误差来源
RTK测量误差来源主要有系统误差、RTK设备误差、测量环境误差、操作员专业水平和测量方法等方面。从途径来源可以概括为：同仪器和GPS卫星有关的误差包括天线相位中心变化、轨道误差、卫星钟差和观测误差。同信号传播有关的误差包括电离层误差、对流层误差、多路径误差和信号干扰。
RTK测量误差消除和消弱措施
经常对RTK设备进行校准检查，加强操作人员的业务培训。同时对固定基准站，同仪器和GPS卫星有关误差可通过各种校正方法予以削弱，同信号传播有关的误差将随移动站至基准站的距离的增大而加大，需控制RTK的有效作业半径（10KM以内） 。
4RTK技术在地籍测量中的不足及改进措施
4.1 RTK技术在地籍测量中的不足
在RTK定位上虽不要求流动站与基准站相互通视，但在测量高大建筑物、构筑物时，往往因无法靠近被测地物而无法测量，还需要全站仪的配合。同时必须保证RTK在城市地籍测量时所测星数不少于5颗，RTK测量才能得到固定解。
4.2 RTK技术在地籍测量中的改进措施
移动站在测量时，圆水准气泡须严格居中，使RTK得到固定解。同时借助静态GPS和全站仪检测一定数量测区内的控制点，以便及时发现粗差点。基准点应选在地势较高且交通方便，天空较为开阔，远离高建筑物，有利于卫星信号的接收和数据链发射的位置。为防止数据链的丢失及多路径效应的影响，基准站远离GPS信号的发射物、远离高压线、电视台、无线电发射台等干扰源。不断研发、升级新的配套数据处理软件（CASS） ，为内业高效处理数据提供平台和保障；为数字地籍建库服务，实现数据源共享。利用多基站网络RTK技术建立连续运行卫星定位服务综合系 统（Continuou Operational Reference System） 缩 写 为CORS，为用户中心提供CORS数据链服务，用户子系统的接收机完成定位。
RTK技术在测定界址点位能达到厘米级精度，能更加准确、快捷地测绘每宗土地的权属界址点、绘制地籍图，计算宗地权属面积；为准确、高效实现数字化地籍管理工作提供重要基础数据库。使RTK技术在城市地籍测量中得到广泛应用。
参考文献：
[1]刘基余，李征航.全球定位系统原理及其应用【M】 .北京：测绘出版社.1993.
[2]周忠谟，易杰军.GPS卫星测量原理与应用【M】.北京：测绘出版社，1992.
[3]乔仰文，赵长胜.GPS卫星定位原理及其在测绘中的应用【M】.北京：教育科学出版社，2003.
[4]夏汉林、建立国家空间大地网的研究【J】.澳I绘科技，1995（1） ：6-8，
[5]喬仰文.GPS快速静态定位的理论和方法【J】.辽宁工程技术大学学报，1997，16（3） ：15—l8。
【关键词】：RTK，地籍测量，基准站，观测误差，精度
Abstract: along with the continuous improvement of the space location accuracy, GPSRTK technology has been widely used in cadastral survey. This article through to GPSRTK theory analysis and RTK technology in cities cadastration characteristics and method of use in the paper, and the measurement precision is some analysis, draw some useful conclusions and Suggestions. Make RTK technology to ensure measurement results in the reliability of precision, improve the efficiency of cadastral surveying.
【 key words 】 : RTK, cadastration, benchmark stand, observation error, precision
中图分类号：F291.1文献标识码：A 文章编号：
1GPS RTK概述
1.1 GPS RTK技术工作原理
实时动态测量技术（Real Time Kinematic，简称RTK） ，是以载波相位观测测量为根据的实时差分GPS测量技术，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。被广泛应用于测绘行业。RTK系统由基准站、流动站和数据链组成。
实时动态测量的基本思路是在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时的计算并显示用户站的三维坐标及其精度。RTK技术的关键是：快速准确地求解整周模糊度技术。解决GPS信号失锁状态下快速重新初始化。数据链问题通过民用无线电台来实现。RTK技术是建立在流动站和基准站误差强相关的假设基础上，当流动站和基准站距离较近时，假设可较好成立，但当它距离逐渐变远时，误差相关性便越来越差，各项误差迅速增加，从而导致难以确定整周模糊度，无法获得固定解。在这种情况下为了获得高精度的定位结果就必须采取一些特殊的方网络RTK技术。
1.2 GPS RTK技术进行地籍测量的优点
GPS RTK技术进行地籍测量与传统方法相比表现在以下几个方面：
（1）定位精度高，能达到厘米级精度；
（2）观测时间短；
（3）测站间无需通视，不受天气、地形等因素的影响；
（4）可提供三维坐标，平面位置及大地高程；
（5）操作简便，计算工作量小、提高效率；
6）全天候工作；
（7）误差分布均匀，不存在误差积累；
2RTK技术进行地籍测量坐标转换和基准网建立
2.1 RTK技术进行地籍测量坐标转换
GPS卫星星历是以WGS-84大地坐标系为根据而建立的，因此RTK使用的坐标系统是WGS-84坐标系统。而我国目前使用的是1954年北京坐标系或1980年国家大地坐标系，因此必须求出WGS-84坐标转换到54北京坐标系或80国家坐标系的参数。求出坐标转换七参数。其转换参数的准确性与控制点的数量及分布有关。要求控制点在测区内要分布均匀，平面起算点5个以上，高程起算点7个以上。
2.2 RTK技术进行地籍测量基准网建立
地籍和其他细部测量需要精确、可靠、快速的定位求解方法，而GPS是非常适合的方式。因此在人口密集和重要经济地区建立GPS基准网，更具有实用意义。在地籍测量RTK技术与GPS控制网设计中考虑以下因素：
（1）GPS网联测或使用原有控制点应不少于3个。
（2）GPS布网时，尽量利用原有控制点，以便对原有控制网成果进行改算。
3RTK技术进行地籍测量应用
3.1外业施测
3.1.1基准站位置的选择
接收机设在具有已知坐标的参考点位上，连续接受所有可视GPS卫星信号。由于GPS卫星处在2×104KM的高空，从卫星发出的信号到接收机接收，中间经过电离层、对流层以及多方面的干扰，信号十分微弱。同时， RTK的数据链采用超高频电磁波，它的传输距离与接收机天线的高度、地球曲率的半径及大气折射等因素有关。所以要提高GPS信号接收的质量，基准站必须远离各种强电磁干扰源（高压线、电视台等） ；同时为减少多路径效应的影响，基准站周围应无明显的大面积的信号反射物（大面积水域、大型建筑物等） ；另外，基准站电台天线之间无大的遮挡物（高层建筑物、高山等） ，且天线尽量设置高些，以提高数传电台的传輸距离。在外业测量中得到“固定解” 。
3.1.2选择流动站
流动站要先初始化，即确定整周未知数，完成整周未知数的搜索求解后，进入动态作业。RTK工作时要求能够接收5个以上的卫星；迁站过程中不能关机，不能失锁；能同时接收到GPS卫星的信号和基准站播发的差分信号。流动站随着与基准站距离的增大，测量精度会降低，所以流动站与基准站之间的距离不能太大（≤10㎞范围） 。
3.1.3数据链的设置
能否实时接收基准站的差分信号，是RTK能否成功的决定因素，也是制约RTK测程的关键因素。其最大的传输距离是由接收机天线高度、地球的曲率半径及大气折射等因素决定的。因此在沙漠、戈壁、平原、海域等地区RTK定位的效果较好；而在城市地籍进行RTK测量时，其成果质量及作业效率将受到一定的影响。
3.2 RTK精度分析
由于地籍测量中容易发生建筑物、桥梁、街道等阻挡GPS信号，应该采用RTK结合常规测量方法进行，不能全部取代常规测量方法。RTK测量时，注意观测时间的安排，应尽量排除点位几何图形强度因子（PDOP）值大的时间段，经分析出现粗差的时候往往是PDOP值较大的时间段，一般中午时分不易进行RTK测量，所以要早出工，晚收工，利用良好时段进行RTK测量，不仅效率快，而且精度高。同时设置机内精度时保留一定的精度储备，这样可以使收敛较慢的点位观测精度会提高。RTK测量结果与其他测量技术获取的测量结果互差均在厘米级，其中互差最大为1.5CM，最小为0.2CM。RTK测量点位精度达到厘米级，就能够满足城市地籍测量的精度要求。
RTK测量误差来源
RTK测量误差来源主要有系统误差、RTK设备误差、测量环境误差、操作员专业水平和测量方法等方面。从途径来源可以概括为：同仪器和GPS卫星有关的误差包括天线相位中心变化、轨道误差、卫星钟差和观测误差。同信号传播有关的误差包括电离层误差、对流层误差、多路径误差和信号干扰。
RTK测量误差消除和消弱措施
经常对RTK设备进行校准检查，加强操作人员的业务培训。同时对固定基准站，同仪器和GPS卫星有关误差可通过各种校正方法予以削弱，同信号传播有关的误差将随移动站至基准站的距离的增大而加大，需控制RTK的有效作业半径（10KM以内） 。
4RTK技术在地籍测量中的不足及改进措施
4.1 RTK技术在地籍测量中的不足
在RTK定位上虽不要求流动站与基准站相互通视，但在测量高大建筑物、构筑物时，往往因无法靠近被测地物而无法测量，还需要全站仪的配合。同时必须保证RTK在城市地籍测量时所测星数不少于5颗，RTK测量才能得到固定解。
4.2 RTK技术在地籍测量中的改进措施
移动站在测量时，圆水准气泡须严格居中，使RTK得到固定解。同时借助静态GPS和全站仪检测一定数量测区内的控制点，以便及时发现粗差点。基准点应选在地势较高且交通方便，天空较为开阔，远离高建筑物，有利于卫星信号的接收和数据链发射的位置。为防止数据链的丢失及多路径效应的影响，基准站远离GPS信号的发射物、远离高压线、电视台、无线电发射台等干扰源。不断研发、升级新的配套数据处理软件（CASS） ，为内业高效处理数据提供平台和保障；为数字地籍建库服务，实现数据源共享。利用多基站网络RTK技术建立连续运行卫星定位服务综合系 统（Continuou Operational Reference System） 缩 写 为CORS，为用户中心提供CORS数据链服务，用户子系统的接收机完成定位。
RTK技术在测定界址点位能达到厘米级精度，能更加准确、快捷地测绘每宗土地的权属界址点、绘制地籍图，计算宗地权属面积；为准确、高效实现数字化地籍管理工作提供重要基础数据库。使RTK技术在城市地籍测量中得到广泛应用。
参考文献：
[1]刘基余，李征航.全球定位系统原理及其应用【M】 .北京：测绘出版社.1993.
[2]周忠谟，易杰军.GPS卫星测量原理与应用【M】.北京：测绘出版社，1992.
[3]乔仰文，赵长胜.GPS卫星定位原理及其在测绘中的应用【M】.北京：教育科学出版社，2003.
[4]夏汉林、建立国家空间大地网的研究【J】.澳I绘科技，1995（1） ：6-8，
[5]喬仰文.GPS快速静态定位的理论和方法【J】.辽宁工程技术大学学报，1997，16（3） ：15—l8。