论文部分内容阅读
摘 要：城市地籍测量是地籍调查的重要组成部分，是城市地籍管理的基础。随着 GPS RTK 数字测量技术的飞速发展，城镇地籍测量的方法和技术也得到不断的进步和更新，本文通过对RTK技术原理的介绍及其和传统的测量方法在城市地籍测量的对比,对RTK技术在城市地籍测量中的应用进行了探讨。
关键：GPS RTK；城市地籍测量；应用
Abstract: Urban cadastral surveying is an important part of cadastral investigation, is the foundation of cadastral management. With the rapid development of GPS, RTK such digital survey technologies, the means and technologies of unban cadastral surveying also has got continuous progress and update. this paper introduces the principle of RTK technology, makes a comparison with the traditional surveying method in urban cadastral surveying, and explores the application of RTK technology in urban cadastral surveying.
Key words: GPS; RTK; urban cadastral surveying; application
中图分类号：P271文献标识码：A文章编号：
1 引言
城市地籍测量工作是一项系统、复杂而艰苦的测绘工作，同时又要保持较高的精度和现势性。随着我国国民经济的持续快速发展以及城市化进程的加快，城市测量呈現出城市建构筑物密集、交通繁忙等特点。传统的测绘作业方法和手段不仅要求现场条件点间通视，而且费时费力，最重要的是不能实现地籍界址点实时采集，作业效率不高，测量数据也往往带有积累误差，已经不能适应社会发展的需求。因此，用一套快速、精确的城市地籍测量方法来替代传统城市地籍测量方法是非常必要的。近年来，随着G P S 系统进一步稳定和完善，以及相应硬、软件的提高，GPS-RTK 技术以其简单高效的特点在城市地籍测量中发挥着越来越大的作用。
2 GPS RTK工作原理
RTK（Real Time Kinematic）技术是以载波相位测量与数据传输技术相结合的，以载波相位测量为依据的实时差分GPS测量技术。它是GPS测量技术发展里程中的一个标志。它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并且精度达到厘米级。
RTK由基准站接收机、数据链、流动站接收机三部分组成。作业时它利用2台及以上GPS接收机同时接收卫星信号，其中一台安置在已知坐标点上作为基准站，将一些必要的数据输入控制手簿，如基准站的坐标、高程、坐标系转换参数、水平面拟合参数等，另一台用来测定未知点的坐标——移动站。基准站根据该点的准确坐标求出其到卫星的距离改正数，并将这一改正数通过无线电传输设备实时地发送给流动站。流动站GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线接收设备接收基准站传输的资料，然后根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度（即基准站和流动站坐标差△X、△Y、△H，加上基准坐标得到的每个点的WGS－84坐标，通过坐标转换参数得出流动站每个点的平面坐标X、Y和海拔高H）。
RTK又分为修正法和差分法：修正法是将基准站的载波相位修正值发送给移动站，改正移动站接收到的载波相位，再求解坐标，也称准RTK；差分法是将基准站采集到的载波相位发送给移动站，进行求查解坐标，也称真正的RTK。
3 GPS RTK的技术特点
3.1作业效率高
打破了内外业的界线，减少测量工作流程，从首级控制到最终成图，实行一体化作业，大大减轻了室外作业的强度，缩短了成图周期；数据精度实时显示，避免了返工；数据采集时无需画草图，点位的记录采用特定的格式，这种格式存储有点名、编码，能被数字测图软件所识别，在进行图形编辑时就能很好地处理。
3.2定位精度高
只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为4km ）RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级，而且误差分布均匀。常规仪器作业会产生误差积累，仪器的对中整平精度不高、定向的镜站扶杆误差都会造成很大的偏差。而采用GPS RTK 技术虽然也会有扶杆误差，但不会积累。通过手簿软件可快速准确地放出界址点，每个界址点产生的误差都是测量该点时独自产生的，不会受上一测量点误差影响，也不会传导给下一测量点。
3.3操作要求低
RTK测量不要求测站间相互通视，只要求满足“电磁波通视”，即测站上空开阔，这使得测量工作更加灵活。在传统测量看来难以开展作业的地区，只要满足RTK的基本工作条件，它就能进行快速的高精度定位。RTK受天气、光线影响小，不管白天和黑夜都可以作业, 只受卫星分布状况的影响，对于测量来说可实现全天候作业。
4 GPS RTK的精度控制
4.1 误差来源
RTK测量误差产生的原因很多，概括起来有以下三个方面：
测量仪器：由于每一种仪器只具有一定限度的准确度，由此观测的数据必然带有误差。同时，仪器本身也有一定的误差，比如：接收机钟差，GPS接收机所使用的钟的钟面时与 GPS标准时之间的差异；接收机天线相位中心偏差，GPS 接收机天线的标称相位中心与其真实的相位中心之的差异。
观测者：由于观测者的感觉器官的鉴别能力有一定的局限，所以在仪器的操作过程中也会产生误差。同时，观测者的技术水准和工作态度也是对观测数据质量有直接影响的重要因素。如由于GPS控制部分的问题或用户在进行数据处理时引入的误差等
外界条件：测量时的外界条件，如温度、湿度、风力、大气折光等因素和变化都会对观测的数据直接产生影响。特别是高精度的测量，更重视外界条件产生的观测误差，例如路径误差、地球曲率引起的误差等。
4.2 精度控制
在论述RTK技术的原理时，我们知道，RTK测量的关键是确定整周未知数，能否连续地、可靠地接收基准站播发的信号，是RTK能否成功的决定因素。在实际应用中，来自各方面的干扰，较高处，避开电视、电台发射塔、微波站、飞机场、高压线、和大面积水域等。除此之外，为了保证地物点的测量精度，我们还要对接收机天线进行校验，选择有削弱多路径误差的各种技术的天降低了RTK的可靠性和精度。为了保证地物点的测量精度，基准站上空应无大面积遮蔽和影响数据链通讯的无线电干扰，并避免多路径效应，因此RTK基准站点位应选择在视野开阔的建筑物顶部或地势线。同时，我们还要不断利用新的数据处理技术，以削弱各种误差带来的影响。
5 GPS RTK在城市地籍测量中的应用
城市地籍测量是对地块权属界线上的界址点坐标进行精确测定，并量算界线范围内各地类面积及用地面积的一种测绘工作，它为各级国土管理部门审批土地、地籍管理等工作提供基础资料和依据。城市地籍测量主要应用GPS-RTK的两大功能：静态功能和动态功能。静态功能是通过接收到的卫星信息精确测定某点的三维坐标；动态功能是通过卫星系统把已知的三维坐标点位实地放样到地面上。
5.1地籍图测量
用常规的测图方法(如用经纬仪、测距仪等)通常是先布设控制网点，这种控制网一般是在国家高等级控制网点的基础上加密次级控制网点。最后依据加密的控制点和图根控制点，测定界址点、地物点并在图上的位置按照一定的规律和符号绘制成宗地图，费工费时。而RTK技术可以不布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点就足够达到RTK测量的要求。
采用RTK技术进行测图时，不要求通视，不需要频繁换站，能实时测定有关界址点及一些地物点的位置并能达到要求的厘米级精度。将测区内测量获得的数据通过计算机处理，及时准确地绘制成土地管理所需的宗地图、界址点成果表等地籍成果。GPS RTK仅需 1 人操作便可完成测图工作，并且可以多个流动站同时工作，实时显示测量精度，极大提高了测图的工作效率。
5.2界址点放样测量
建設用地勘测定界是界址点放样测量的主要内容，工作要求是利用仪器把事先设计好的点位在实地给标定出来。传统常规的放样方法很多，如经纬仪交会放样、全站仪的边角放样等，放样出一个设计点位要多次来回移动目标，且需要多人操作。如果点位互不通视，那么还需利用更多的已知点，程序十分复杂，工作效率很低。而利用 RTK 技术进行勘测定界放样是坐标的直接放样，建设用地勘测定界中的面积量算，实际上由 GPS 软件中的面积计算功能直接计算并进行检核。避免了常规解析法放样的复杂性,简化了建设用地勘测定界的工作程序。仅需把设计好的点位坐标输入到电子手簿中，背着GPS接收机，按照它的指示找到放样点，既快捷又准确。
5.3土地利用动态监测
土地利用动态监测是对土地利用的变化状况进行及时准确的调查，为合理利用土地资源,为政府和各级土地管理部门制定各项政策，落实各种管理措施提供依据。传统的动态野外监测采用简易补测或平板仪补测法，这种方法速度慢、效率低，不能及时反映土地利用的动态变化。使用手持式差分型 GPS接收机能快速地测量点、线和面，并记录其属性信息。它差分改正后精度可以达到 l～5m，加分米级处理器定位精度优于0.5m，其精度完全满足土地利用现状调查及土地动态监测的精度要求，适用于各种情况的土地监测。这种技术的应用真正实现了土地实时动态监测，保证了土地利用状况调查的现时性。
6 结束语
与传统测量方法比较，RTK测量自动化程度高，实时提供经过检验的成果数据，无需数据后处理。拥有彼此不通视条件下远距离传递三维坐标的优势，并且不像传统测量那样产生误差累积、定位精度高、数据安全可靠。GPS技术应用于城市地籍测量，使得效率、质量大大提高，带来了巨大的经济效益。但它的个别成果的不可靠同样会给我们带来许多不便。要减少错误的概率发生，需要我们在工作中养成良好的作业习惯和严谨的工作作风，严格按操作规范作业，同时要善于发现问题和总结问题，结合实践及时解决问题，以便使GPS- RTK技术更好地服务于工作实际。随着RTK技术的日趋成熟，不仅在城市地籍测量中发挥更大的作用，而且在所有的测量工作中将有替代传统测量方法的趋势。
参考文献
[1]刘善彬,刘成才. GPS RTK技术在城镇地籍测量中的应用[J]. 中州大学学报, 2009,(03)
[2]王琪. 数字化测绘在地籍测量中的应用[J]. 青海国土经略, 2007,(04)
[3]李光辉. 数字化地籍测量的实践与探析[J]. 黑龙江科技信息, 2007,(19)
[4]王洪刚. GPS技术在数字地籍测量中实施流程探讨[J]. 科技资讯, 2010,(25)
[5]吴少林. 基于实践的GPS数字地籍测量技术的研究[J]. 科技资讯, 2010,(14) .
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键：GPS RTK；城市地籍测量；应用
Abstract: Urban cadastral surveying is an important part of cadastral investigation, is the foundation of cadastral management. With the rapid development of GPS, RTK such digital survey technologies, the means and technologies of unban cadastral surveying also has got continuous progress and update. this paper introduces the principle of RTK technology, makes a comparison with the traditional surveying method in urban cadastral surveying, and explores the application of RTK technology in urban cadastral surveying.
Key words: GPS; RTK; urban cadastral surveying; application
中图分类号：P271文献标识码：A文章编号：
1 引言
城市地籍测量工作是一项系统、复杂而艰苦的测绘工作，同时又要保持较高的精度和现势性。随着我国国民经济的持续快速发展以及城市化进程的加快，城市测量呈現出城市建构筑物密集、交通繁忙等特点。传统的测绘作业方法和手段不仅要求现场条件点间通视，而且费时费力，最重要的是不能实现地籍界址点实时采集，作业效率不高，测量数据也往往带有积累误差，已经不能适应社会发展的需求。因此，用一套快速、精确的城市地籍测量方法来替代传统城市地籍测量方法是非常必要的。近年来，随着G P S 系统进一步稳定和完善，以及相应硬、软件的提高，GPS-RTK 技术以其简单高效的特点在城市地籍测量中发挥着越来越大的作用。
2 GPS RTK工作原理
RTK（Real Time Kinematic）技术是以载波相位测量与数据传输技术相结合的，以载波相位测量为依据的实时差分GPS测量技术。它是GPS测量技术发展里程中的一个标志。它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并且精度达到厘米级。
RTK由基准站接收机、数据链、流动站接收机三部分组成。作业时它利用2台及以上GPS接收机同时接收卫星信号，其中一台安置在已知坐标点上作为基准站，将一些必要的数据输入控制手簿，如基准站的坐标、高程、坐标系转换参数、水平面拟合参数等，另一台用来测定未知点的坐标——移动站。基准站根据该点的准确坐标求出其到卫星的距离改正数，并将这一改正数通过无线电传输设备实时地发送给流动站。流动站GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线接收设备接收基准站传输的资料，然后根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度（即基准站和流动站坐标差△X、△Y、△H，加上基准坐标得到的每个点的WGS－84坐标，通过坐标转换参数得出流动站每个点的平面坐标X、Y和海拔高H）。
RTK又分为修正法和差分法：修正法是将基准站的载波相位修正值发送给移动站，改正移动站接收到的载波相位，再求解坐标，也称准RTK；差分法是将基准站采集到的载波相位发送给移动站，进行求查解坐标，也称真正的RTK。
3 GPS RTK的技术特点
3.1作业效率高
打破了内外业的界线，减少测量工作流程，从首级控制到最终成图，实行一体化作业，大大减轻了室外作业的强度，缩短了成图周期；数据精度实时显示，避免了返工；数据采集时无需画草图，点位的记录采用特定的格式，这种格式存储有点名、编码，能被数字测图软件所识别，在进行图形编辑时就能很好地处理。
3.2定位精度高
只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为4km ）RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级，而且误差分布均匀。常规仪器作业会产生误差积累，仪器的对中整平精度不高、定向的镜站扶杆误差都会造成很大的偏差。而采用GPS RTK 技术虽然也会有扶杆误差，但不会积累。通过手簿软件可快速准确地放出界址点，每个界址点产生的误差都是测量该点时独自产生的，不会受上一测量点误差影响，也不会传导给下一测量点。
3.3操作要求低
RTK测量不要求测站间相互通视，只要求满足“电磁波通视”，即测站上空开阔，这使得测量工作更加灵活。在传统测量看来难以开展作业的地区，只要满足RTK的基本工作条件，它就能进行快速的高精度定位。RTK受天气、光线影响小，不管白天和黑夜都可以作业, 只受卫星分布状况的影响，对于测量来说可实现全天候作业。
4 GPS RTK的精度控制
4.1 误差来源
RTK测量误差产生的原因很多，概括起来有以下三个方面：
测量仪器：由于每一种仪器只具有一定限度的准确度，由此观测的数据必然带有误差。同时，仪器本身也有一定的误差，比如：接收机钟差，GPS接收机所使用的钟的钟面时与 GPS标准时之间的差异；接收机天线相位中心偏差，GPS 接收机天线的标称相位中心与其真实的相位中心之的差异。
观测者：由于观测者的感觉器官的鉴别能力有一定的局限，所以在仪器的操作过程中也会产生误差。同时，观测者的技术水准和工作态度也是对观测数据质量有直接影响的重要因素。如由于GPS控制部分的问题或用户在进行数据处理时引入的误差等
外界条件：测量时的外界条件，如温度、湿度、风力、大气折光等因素和变化都会对观测的数据直接产生影响。特别是高精度的测量，更重视外界条件产生的观测误差，例如路径误差、地球曲率引起的误差等。
4.2 精度控制
在论述RTK技术的原理时，我们知道，RTK测量的关键是确定整周未知数，能否连续地、可靠地接收基准站播发的信号，是RTK能否成功的决定因素。在实际应用中，来自各方面的干扰，较高处，避开电视、电台发射塔、微波站、飞机场、高压线、和大面积水域等。除此之外，为了保证地物点的测量精度，我们还要对接收机天线进行校验，选择有削弱多路径误差的各种技术的天降低了RTK的可靠性和精度。为了保证地物点的测量精度，基准站上空应无大面积遮蔽和影响数据链通讯的无线电干扰，并避免多路径效应，因此RTK基准站点位应选择在视野开阔的建筑物顶部或地势线。同时，我们还要不断利用新的数据处理技术，以削弱各种误差带来的影响。
5 GPS RTK在城市地籍测量中的应用
城市地籍测量是对地块权属界线上的界址点坐标进行精确测定，并量算界线范围内各地类面积及用地面积的一种测绘工作，它为各级国土管理部门审批土地、地籍管理等工作提供基础资料和依据。城市地籍测量主要应用GPS-RTK的两大功能：静态功能和动态功能。静态功能是通过接收到的卫星信息精确测定某点的三维坐标；动态功能是通过卫星系统把已知的三维坐标点位实地放样到地面上。
5.1地籍图测量
用常规的测图方法(如用经纬仪、测距仪等)通常是先布设控制网点，这种控制网一般是在国家高等级控制网点的基础上加密次级控制网点。最后依据加密的控制点和图根控制点，测定界址点、地物点并在图上的位置按照一定的规律和符号绘制成宗地图，费工费时。而RTK技术可以不布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点就足够达到RTK测量的要求。
采用RTK技术进行测图时，不要求通视，不需要频繁换站，能实时测定有关界址点及一些地物点的位置并能达到要求的厘米级精度。将测区内测量获得的数据通过计算机处理，及时准确地绘制成土地管理所需的宗地图、界址点成果表等地籍成果。GPS RTK仅需 1 人操作便可完成测图工作，并且可以多个流动站同时工作，实时显示测量精度，极大提高了测图的工作效率。
5.2界址点放样测量
建設用地勘测定界是界址点放样测量的主要内容，工作要求是利用仪器把事先设计好的点位在实地给标定出来。传统常规的放样方法很多，如经纬仪交会放样、全站仪的边角放样等，放样出一个设计点位要多次来回移动目标，且需要多人操作。如果点位互不通视，那么还需利用更多的已知点，程序十分复杂，工作效率很低。而利用 RTK 技术进行勘测定界放样是坐标的直接放样，建设用地勘测定界中的面积量算，实际上由 GPS 软件中的面积计算功能直接计算并进行检核。避免了常规解析法放样的复杂性,简化了建设用地勘测定界的工作程序。仅需把设计好的点位坐标输入到电子手簿中，背着GPS接收机，按照它的指示找到放样点，既快捷又准确。
5.3土地利用动态监测
土地利用动态监测是对土地利用的变化状况进行及时准确的调查，为合理利用土地资源,为政府和各级土地管理部门制定各项政策，落实各种管理措施提供依据。传统的动态野外监测采用简易补测或平板仪补测法，这种方法速度慢、效率低，不能及时反映土地利用的动态变化。使用手持式差分型 GPS接收机能快速地测量点、线和面，并记录其属性信息。它差分改正后精度可以达到 l～5m，加分米级处理器定位精度优于0.5m，其精度完全满足土地利用现状调查及土地动态监测的精度要求，适用于各种情况的土地监测。这种技术的应用真正实现了土地实时动态监测，保证了土地利用状况调查的现时性。
6 结束语
与传统测量方法比较，RTK测量自动化程度高，实时提供经过检验的成果数据，无需数据后处理。拥有彼此不通视条件下远距离传递三维坐标的优势，并且不像传统测量那样产生误差累积、定位精度高、数据安全可靠。GPS技术应用于城市地籍测量，使得效率、质量大大提高，带来了巨大的经济效益。但它的个别成果的不可靠同样会给我们带来许多不便。要减少错误的概率发生，需要我们在工作中养成良好的作业习惯和严谨的工作作风，严格按操作规范作业，同时要善于发现问题和总结问题，结合实践及时解决问题，以便使GPS- RTK技术更好地服务于工作实际。随着RTK技术的日趋成熟，不仅在城市地籍测量中发挥更大的作用，而且在所有的测量工作中将有替代传统测量方法的趋势。
参考文献
[1]刘善彬,刘成才. GPS RTK技术在城镇地籍测量中的应用[J]. 中州大学学报, 2009,(03)
[2]王琪. 数字化测绘在地籍测量中的应用[J]. 青海国土经略, 2007,(04)
[3]李光辉. 数字化地籍测量的实践与探析[J]. 黑龙江科技信息, 2007,(19)
[4]王洪刚. GPS技术在数字地籍测量中实施流程探讨[J]. 科技资讯, 2010,(25)
[5]吴少林. 基于实践的GPS数字地籍测量技术的研究[J]. 科技资讯, 2010,(14) .
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。