摘要：地籍测绘过程中存在诸多限制性因素，对传统测量方式造成较大限制。通过GPS-RTK技术的应用，能够提高测量精度，实际测量过程中受环境等要素影响较小，能够改变传统地籍测绘工作基本方式，提高工作效率。基于此，本文主要就GPS-RTK技术基本原理及工作流程、技术优势、应用要点和工程实例进行分析与探讨，以供同仁参考。
关键词：地籍测绘；GPS-RTK技术；应用要点
引言
我国国土面积十分辽阔，并且在社会经济发展速度逐渐稳定下来的背景下，我国国土资源开发力度不断提升，因此地籍测绘工作占据的地位越发重要起来。
为了更好地利用国土资源，地籍测绘的数据也越来越准确，GPS-RTK技术涌现出来之后，促使地籍测绘难度大幅度降低，也可以实时动态的在测绘区域当中开展监测工作，与此同时计算速度较快、精准性较强，这样给我们获得地籍测绘的准确数据提供了更好的帮助。基于此，本文主要就GPS-RTK技术基本原理及工作流程、技术优势、应用要点和工程实例进行分析与探讨，以供同仁参考。
1 GPS-ＲTK技术基本原理及工作流程概述
GPS—ＲTK技术主要有移动站接收机、基准站寄手机以及数据传输控制器构成，其中移动站和基准站是此项技术构成的基本模块，主要是由接收机、无线通信系统、连接电源、天线四个基本模块构成。GPS-RTK是一种精准度高的测绘技术，他的准确性可以达到厘米级别，而且可操作性强，各方面的综合优势使获得了测绘工作者的认可。GPS—RTK在全球定位系统相位原理基础上实现实时动态差分析，通过GPS—ＲTK获取各项测绘信息数据，将其传输到用户中，经过全面计算之后，基准站接收机会收到信息，将其再传输到流动站，这样就实现了数据的传递更加准确，更加简捷地交流处理。
GPS—RTK技术在实际应用过程中具体工作流程分为三步：首先，需要对测绘区域基本信息以及工作环境信息进行获取。其次，是确定各个坐标之间的转换参数。但从目前的实际测绘情况来看，我们的坐标还是延用原来的WGS84坐标系，这和我们野外实际工作坐标有所不同，在不同坐标系基础上要想获取相应数值，需要全面实现坐标数据参数的有效转化，便于图层之间有序叠加。最后，是设立接站点。为了更好地对计算参数值进行转换，确定精确坐标之后能够实时地提供测站点坐标系中的三维坐标，实际精度值较高。
图1、GPS-RTK工作原理图
2 GPS-RTK的技术优势
2.1测量时间短
自从进入21世纪以来，我国卫星技术快速发展，为GPS技术的发展奠定了坚实基础，而基于GPS的RTK技术测量，大大缩短的测量时间。据相关数据分析，静态定位模式下，一般测量的时间不会超20min，而动态的情况下就更加迅速，短短几秒就可以完成工作，显示出准确的结果。
2.2测量精度比较高
对于基线在20～50km的工程测量，定位精度可以精确到1×10-6，对于基线在1000km以上的工程测量时，定位精确可以达到1×10-8。
2.3测站之间无需通视
以往我们的工程测量需要测量站之间相互通视，而GPS-RTK应用则不会受到无法通视的限制，可以根据实际需求，来对工程进行全方位定位。
2.4设备操作比较简单
GPS-RTK技术基本上可以实现自动化检测，而且检测的设备更加趋近于智能化的，主要输入相应的程序和参数，就可以进行工程测量，而接收机则可以自动观测和记录。即使是从来没有碰触过GPSRTK检测设备设备的人员，通过简单培训后，就可以熟练掌握GPSRTK技术的操作要点。而且随着网络技术的全面覆盖，GPS技术可以不受任何限制地完成测量工作。这一点也是广大测量单位对GPSRTK技术青睐有加的主要原因。
3 GPS-RTK技术在地籍测量中的应用要点
3.1以GPS-RTK技术为基础的地籍测绘
我们在进行地籍测绘运用GPS-RTK技术时，安排二位专业技术人员负责就可以轻松应对，基准站一人，另外一人开展定点测绘工作。将每一个测绘点的数据记录下来，以便于可以让测量图绘制工作得以顺利开展。
首先应当将GPS-RTK需要使用到的坐标系确定下来，依据地籍测绘实际需求，既可以应用国家标准坐标系，也可以规划投影参数。我们可以借助于GPS-RTK技术，在进行地籍测量时，通过原来已经知道的点位来寻找中央子午线。
假如子午线是已知的，就可以直接将其选定，假如是未知的，就需要重新选择适应性比较强的子午线，因此，我们在子午线的确认时，首先要考虑好环境因素，因环境因素会影响子午线选取，所以在进行地籍测量时，工作所在环境十分关键。
3.2选择基准站
基准站是测量工程中的重要组成部份，在用GPS-RTK技术进行地籍测量时，在基准站选择工作进行的过程中，应当注意到几个问题。首先应当对基准转的高度做出一定保证，在基准站发射信号的时候，需要使用到天线电台，为了规避传输受阻问题的发生，应当尽可能对选址的高度做出一定保证；尽可能规避反射佐野区域，某些水域以及建筑物会对传输系统造成一定负面影响，因此GPS-RTK技术实际应用的过程中，信息数据没有办法顺利的传输，因此会丢失一定数量信息数据，基准站安装工作进行的过程中，一定需要处于一个无反射物的环境当中。基准站需要放置在无线电通信比较稳定的区域当中，假如选择的基准站位置会受到信号的干扰，那么就需要将地基测量的实际要求作为依据，重新选择基准站所在的位置，以便于可以让基准转所在测量环境的稳定性得到保证，这样可以尽量减少电波信号对于数据传输的影响。
3.3 GPS-RTK与全站仪配合使用在山区地籍测量中的应用
近年来，随着国家土地政策的改革，农村集体土地使用都要进行登记造册，统一发土地使用证，这样更加规范农村土地的合理使用，这样就使得我们的测绘工作更加繁忙，工作量十分的艰巨，特别是一些边远的山区地籍测量工作。山区居民分布特点有离散，各个自然村之间远近不一，近者百十米，远者几公里甚至更远；大小不一，有的村落上百户，有的村落只有几户人家；高差大，各个村落之间落差几十米上百米都有可能。山区村落的这些特点以及山区树高林密的环境决定了在地籍测量中，不能只依靠全站仪或者GPS-RTK单独完成任务，而是二者相互配合共同使用。
GPS-RTK技术关键在于可以实现实时动态定位技术，它的关键部件主要有基准站接收机、移动站接收机和与之配套的数据链共同组成。它具有操作简单、定位精度高、各个测量点之间相互独立等特点，能够避免全站仪转站及因距离导致的误差积累问题；全站仪具备测角、测距、自动存储、测量精度高、能够与电脑友好交流等特点，而且具备不受周围树林、建筑物等遮挡物影响的特点，可以很好地服务地籍测绘工作。
4 GPS-RTK在地籍测量中的应用实例分析
笔者曾负责某城市新区建设的地籍测量工作，该新区地处城乡结合部位，该测量区域的平均海拔为48.9m，由于是城市新区，建筑物相对整齐，不是太密集，道路两旁的绿化行道树林立，建筑物比较多，城市道路车量比较多，整个测量区域大约40平方公里，土地的权属界址点多，关系相对复杂，虽然测量区域原来已经布设了相对多的E级的GPS控制点，但要在短时间内测量出整个地域的宗地权属界点，对我们测量工作者也是一个不少的考验，怎样运用GPS-RTK技术进行测量来对该地域宗地权属单位的确认也是我们要仔细考虑的问题。
3.1外业施测
选定合适的位置建立基准站。由于在测量过程中，为了方便基准站数据的传输，我们在进行选址时，必须综合考虑，结合测区的实际情况，选取一些在位置相对来说比较高的地方，视野比较开阔，方便车辆进出，人员的走动也方便。但要使测量的信号不受到大的物体遮挡而影响传输的话，另外要对附近建筑进行观察，看有没有一些通信的发设站，一些住户装设的一些电视信号接收器等，因为这些发设站会对基站测量信号的传输产生干扰。对于本项目测量电台的发射天线的架设，考虑到南北极的卫星比较少，相对来说还是一个比较空洞的区域，本项目电台的发射天线我们把他架在GPS接收机的北方相对高的位置；同时，为了保证数据传输的准确，中途不出现掉线和数据链丢失的现象，要检查周围有没有影响GPS信号的一些干扰物，像高大的树木，宽阔的水面，高耸的建筑等遮挡源等；另外，电台信号传递也不适宜太远。一般保持在10km范围内的发射距离。因为，我们知道RTK数据链所采用的无线电发射机现阶段主要的频段是UHF，这个频段的主要特点就是在相同的功率下，发射的有效距离是根据天线架设的高度决定的，天线高度高就发射距离远，所以我们在测量中，根据现场测量数据传送的需要，适当调整发射天线的高度，保证数据传送的稳定性和准确性。
外业采集数据。外业采集数据的具体步骤如下：首先是选择好坐标系、并且设置好投影参数。如果已经标注了中央子午线的坐标点，就选用已有的中央子午线，如果没有的根据当地理标注的经度充当中央子午线，常数为0，Y常数为500000，投影尺度比为l；然后就要找到转换参数，我们在测区范围内找到已有的二个点进行数据采集，采集到数据后就可以进行参数转换，相关数据进而自动存储到转换参数中，可以查询转换参数。最后进行碎步测量。本项目测量，主要根据地籍测量规范，运用GPS-RTK技术对项目范围内的建筑物和土地的权属各分界点进行测量，把采集到的相关数据形成地籍图。本项目为了减少相关因素对测量数据准确性的影响，我们把测量区域内GPS点布置在城市道路中心，作业方法选用“无投影/无转换”，使用1+2操作模式，准备两套GPS-RTK接收机作为流动站进行测量。在测量过程中，负责记录数据的人员以一个3S为一个记录单元，我们的测量人员都严格按规范操作，施测人员立点必须准确，对中杆控制也要稳当，并绘出草图，方便内业整理图时有好的参考。同时，为了提高测量的准确性，我们在一切准备工作就位后，不要马上开始测量，要等GPS稳定大约20min的样子后再进行测量，这样可以有效降低误差。准确地把建筑物、土地和其他相关的地籍方面的问题都采集好，方便整理成当地的地籍图。
3.3内业处理
我们在外业测量工作完成后，获得的数据需要存储到RAT文件夹，这个文件夹存储的数据，运用数字成图软件时，这些数据不可以直接调取出来用，还必须经过“测点成果输出”功能把RAT文件夹里面的数据通过转换，把它变成用户可以调用的文件格式。并与我们外业测量人员在测量时绘制的草图，并通过专业的成图软件，如SV301数字成图软件等来完成内业的成图工作，通过内业处理把测量获得的数据整理成地籍图和宗地权属图。
3.4 RTK定位精度分析
我们在该项目测量时，通过利用原来全站仪已经获得的部分宗地权属界址点坐标与利用GPS-RTK获得的坐标进行比较，看哪个的定位精度更加准确（本次项目测区公共检测界址点20个）。具体观测坐标差值如表1所示。
表1 观测坐标差值
我们从上表的数据分析可以看出：全站仪测量和RTK测量两者获得的定位结果都可以达到厘米级的准确性，其 X，Y、H 差值也符合偶然误差的特性，其中互差最大为1.4cm，最小为0.2cm。从其获得的定位精度来看，GPS-RTK技术完全胜任这次测量任务，也是将来我国城镇地籍测量的主流技术，值得更好地推广。
3.5 RTK测量误差源
通过这次测量，我们也可以看到，GPS-RTK的测量时，如果仔细按规范操作，在各方面准备工作都做好地同时，不要马上测量，而是在施测时还要稳定约20min的样子，这样可以减少误差，保证测量精度，另外在坐标转换时，也可能出现投影误差和已知点的误差，但RTK控制软件采用的投影为抵偿投影，所以，可以忽略投影误差，只需要注意已知点误差可能造成误差。为了更好地规避误差的产生，我们在实测过程中，要选取不少于至少3个以上平面坐标已知点，并且这三个点坐标精度要均等，最好是选三个在测区范围均匀布置的点，这样测量的精准度高，误差才会少。另外，我们还要对转换参数的精度进行评定，常用的手段是利用坐标转换中误差和尺度比进行评定。
结束语
总之，在实际工程测量中，GPS-RTK技术在地籍测绘工作中优势是传统测量方法不可比的。但是目前GPS-RTK技术应用过程中也存在相应问题，技术人员需要结合勘探工程具体情况进行适度调节，更好地确保地籍勘测工程的有效开展。
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论文作者:程顺华
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/7
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