德清縣國土資源局 張臘平

紹興市土地勘測規(guī)劃院 方 堅

GPS-RTK結(jié)合全站儀在土地勘測中的應用

德清縣國土資源局 張臘平

紹興市土地勘測規(guī)劃院 方 堅

一、引言

土地勘測中因地形條件和環(huán)境，常規(guī)控制測量如三角測量、導線測量，要求點間通視，費工費時，而且有誤差累計，精度不均勻，外業(yè)中不能實時知道測量成果精度。GPS靜態(tài)相對定位測量，無需點間通視，能夠高精度地進行各種控制測量，但是需要定位時間長，且不能實時知道定位精度，內(nèi)業(yè)解算中發(fā)現(xiàn)精度不合要求必須返工測量。而用RTK技術(shù)進行控制測量既能實時知道定位結(jié)果，又能實時知道定位精度。這樣可以大大提高作業(yè)效率。應用RTK技術(shù)進行實時定位可以達到厘米級的精度，因此，通常我們首先用靜態(tài)測量方法布設測區(qū)的首級控制，然后用RTK在首級控制的基礎上進行圖根加密（注：在進行圖根點加密時應注意衛(wèi)星時段的選擇），下面通過用全站儀按一級圖根測量要求對用RTK所布設的圖根點進行測量對比（如表1）來探討RTK在圖根控制中的精度問題（注：應把HRMS、V RMS分別設置為0.02 c m且測量時應保持基準站和移動之間共用衛(wèi)星數(shù)在5顆以上且L OG為1，整周模糊度為固定解）。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果分析，最大平面較差為32 mm，最大平面中誤差為±19 mm，根據(jù)控制測量規(guī)范要求I級導線點位誤差為±5cm，RTK測量是完全滿足圖根控制測量精度的要求。

二、GPS-RTK結(jié)合全站儀在土地勘測中的應用

土地勘測首先是地形勘測，在地形勘測中，用全站儀進行數(shù)據(jù)采集時受測區(qū)地形起伏條件影響較大，要完成某測區(qū)工作往往要布設大量控制點，搬無數(shù)次站，花好長時間才能完成。而采用RTK技術(shù)能快速準確地測定地形點或地物點的坐標數(shù)據(jù)，大大地縮短了野外作業(yè)時間。但是由于GPS接收機受衛(wèi)星信號和數(shù)據(jù)鏈傳輸條件的限制在山區(qū)峽谷地帶及高大建筑物密集的居民區(qū)以及茂密森林里RTK測量受到限制，這時我們可以用RTK在附近比較開闊的地方布設圖根點，然后用全站儀去進行數(shù)據(jù)采集。這樣節(jié)省了大量的人力物力，縮短了野外工作時間，提高了作業(yè)效率。

三、GPS-RTK結(jié)合全站儀在應用過程應注意的問題及其解決辦法

1、受衛(wèi)星時段的限制

在地球上任何一點，均可連續(xù)地同步觀測至少4顆GPS衛(wèi)星，但RTK測量要求同時至少同步觀測5顆衛(wèi)星，因此在某些時間段共用衛(wèi)星少，常接受不到5顆衛(wèi)星，因而初始化時間長甚至不能初始化，也就無法進行測量。在長期對RTK使用過程中，我們發(fā)現(xiàn)在同樣的條件和同樣的地點，不同的月份進行RTK測量時，11月份在中午時段，很難進行RTK測量，2-3月份在9:30至11點時段也很難進行RTK測量，因此選擇作業(yè)時段是很重要的，否則容易產(chǎn)生偽距解。另外，在高山峽谷深處及密集森林區(qū)、城市高樓密布區(qū)、衛(wèi)星信號被遮擋時間較長，在這些地方我們可以用全站儀來彌補RTK的不足。

2、移動站接收機失鎖或為偽距解時的處理方法

有時在比較開闊的地方我們發(fā)現(xiàn)接收機也會失鎖或解類型為偽距解，造成失鎖或解類型為偽距解的原因有下面兩種情況：

（1）無線電頻率受到干擾，處理方法為改變電臺頻率。

（2）當我們通過房屋或樹林時容易造成接收機失鎖，這時往往在某個地方手薄上顯示有5顆以上的共用衛(wèi)星，但解類型仍為偽距解，這時只有避開障礙物往開闊方向移動，接收機初始化速度才會加快，待數(shù)據(jù)鏈鎖定達到固定后，小心無傾斜地移動回待定點。

3、數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制，作業(yè)半徑比標稱距離小的問題

RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸易受到障礙物如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號源的干擾，在傳輸過程中衰減嚴重，嚴重影響外業(yè)精度和作業(yè)半徑。在地形起伏高差較大的山區(qū)和城鎮(zhèn)建筑密集區(qū)數(shù)據(jù)鏈傳輸信號受到限制時只有縮短作業(yè)半徑。另外當傳輸信號受高頻信號源的干擾時可采取改變電臺頻率的方法來解決，當RTK作業(yè)半徑超過一定距離（一般為幾公里，每種機型在不同的環(huán)境又各不相同）時，測量結(jié)果誤差會超限，因此RTK的實際作業(yè)有效半徑要比其標稱半徑要小很多，另外由于RTK測量采用是星形網(wǎng)缺少檢核條件，因此，和GPS靜態(tài)測量相比，RTK測量更容易出現(xiàn)誤差越限，必須進行質(zhì)量控制。

四、質(zhì)量控制的方法

1、已知點檢核比較法即在布測控制網(wǎng)時用靜態(tài)GPS或全站儀多測出一些控制點，然后用RTK測出這些控制點的坐標進行比較檢核，發(fā)現(xiàn)問題即采取措施改正。

2、改變基站法

工程完工后，改變基站的位置然后進行必要的系統(tǒng)設置，重測部分（10-20個）已測過的RTK點（一般選地物點或特征點）或高精度控制點，比較前后測量的數(shù)據(jù)來判斷其質(zhì)量好壞。

3、臺變頻實時檢測法

分別改變基準站的電臺頻率，然后改變流動站的相應的頻率，分別接收基準站相應的頻率的數(shù)據(jù)從而得到兩個以上解算結(jié)果，比較這些結(jié)果也可判斷其質(zhì)量好壞。

4、全站儀法

用全站儀在已知點上架站進行必要的設置，采集一些地物及地形特征點然后與用RTK采集的坐標進行比較來判斷其質(zhì)量好壞。以上方法中，最可靠的是已知點檢核比較法，但控制點的數(shù)量總是有限的，所以沒有控制點的地方需要用重測比較法來檢驗測量成果，電臺變頻實時檢測法的實時性好。

五、實例

我單位開展城鎮(zhèn)及農(nóng)村居民點1:500數(shù)字地籍測量時，用GPS–RTK進行圖根控制測量，用全站按一級圖根施測要求對RTK圖根控制點進行檢測，通過兩組坐標對比，其中最大平面較差為32.0 mm，最大中誤差為±19.0 mm。具體結(jié)果見下表（表1）：

表1 平面圖根控制點檢查結(jié)果統(tǒng)計表

為了檢核RTK圖根控制點高程，按四等水準觀測方法對30個RTK圖根點進行了水準測量，水準高程與RTK擬合高程比較，最大較差為2.8 c m（大多數(shù)點較差在2 c m之內(nèi)）。

六、結(jié)束語

GPS定位技術(shù)是一種全天候、多用途的一體的自動化、數(shù)字化三維坐標測量與定位系統(tǒng)，是一種當今廣泛應用于地理空間信息采集、大地測量、工程測量、工業(yè)測量、軍事測量等領域的電子測量儀器；全站儀是一種集自動測距、測角、計算和數(shù)據(jù)自動記錄及傳輸功能于一體的自動化、數(shù)字化及智能化的三維坐標測量與定位系統(tǒng)，是一種當今廣泛應用于地理空間信息采集、工程測量、工業(yè)測量等領域的電子測量儀器，GPS-RTK結(jié)合全站儀在地形勘測中應用過程中，GPS-RTK結(jié)合全站儀技術(shù)不僅能達到較高的定位精度，而且大大提高了測量的工作效率，隨著連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務系統(tǒng)（ Continuous Operational Reference System， 簡稱CORS系統(tǒng)）的建立、RTK技術(shù)的提高，這項技術(shù)已經(jīng)逐步應用到測圖工作中。通過和全站儀的結(jié)合，可大大減輕測量人員的內(nèi)、外業(yè)勞動強度，因此GPS-RTK結(jié)合全站儀技術(shù)在測量領域有廣闊的應用前景。