RTK测绘技术在国土测绘工作中的应用

itonhoeroniyi

摘要：RTK测绘技术是国土测绘工作中的一种重要技术，它相比传统测绘方法优势明显，测量方式灵活，而且观测效率也颇高，目前已经被我国国土测绘领域所广泛应用。本文主要介绍了基于GPS网络的RTK系统原理与构成，并援引沈阳市铁西区的国土测绘实例解析了该技术在实际中的应用。
关键词：RTK测绘技术；土地测绘；GPS；构成
RTK（Real-time kinematic）即实时动态控制系统，因为主要以GPS接收机作为基准站，所以它属于GPS测量技术范畴，能够实现无间断的实时观测，所以它又叫做GPS-RTK技术。该技术的主要工作流程就是将观测到的数据通过无线远程传输发送给各个用户观测站，然后依靠电台技术记录各个坐标值的信息，并根据相对定位与实时差分的通信原理将信号再发送给GPS接收机。此时基准站就会开始对所接收到的信息进行实时的特定处理，在分析计算中求得土地逐点的平面坐标及海拔高度，从而精确显示其坐标和精度。
一、RTK测绘技术原理
基于GPS网络的RTK测绘技术基本原理就是在一个比较广阔的土地区域内进行基准站的均匀布设，架构基准站网络，以它们为中心基准，然后计算和传播修正信息，对该信号覆盖地区的卫星定位用户进行实时的修正。实际上，RTK测绘所借鉴的GPS网络是广域差分（Wide Area DGPS）即WADGPS。WADGPS所采用的是误差分离技术，这一技术中误差源会被模型化，所有伪距误差都会被转化为各种误差例如电离层误差、卫星钟差和卫星星历误差等等。转化之后系统会为它们产生相应的修正数，利用WADGPS技术来改正这些伪距误差，从而提升GPS导航定位的精度。所以总体来说GPS-RTK测量技术就包括了GPS基准站、GPS移动站和数据链三大部分。这三部分之间的运作关系是GPS基准站对接收机接收到的GPS卫星信号做第一步处置，然后将处置后的信号转发给各个移动站。移动站将这些信息与之前接收过的原有信息进行比较，对比较结果进行第二步处理。处理后经过数据链为这些比较结果给出厘米级的数据结果[1]。
二、RTK测绘技术的实时计算
RTK测绘技术的实时计算对应GPS基准站中的精度指标和三维坐标，它采用了实时动态的GPS测量，当接收到来自6颗以上卫星的信号时，就可以开始测量初始化工作，准备完成国土土地物点及界址点的坐标测绘。一般GPS-RTK的测量都是在WGS-84这一坐标系下所测绘的，城市国土测绘则会选择在北京54坐标系或地方坐标系上进行。但是为了提高测绘效率，应该做到实时的坐标转换，整个测绘工作下来至少要进行三次坐标转换。下面我们用Burasa模型来实现GPS-RTK的参数转换，以本地坐标系为基础建立数学模型。
根据上述简化公式就可以求出3个平移参数，它们都能满足一定精度要求进行参数转换[2]。
三、利用手机模式进行的GPS-RTK国土测绘
铁西区是沈阳市的老工业区，地理位置与功能都很重要，总面积达到490平方公里。东西跨度28km，南北最长处达到25km，所以如果要依靠GPS-RTK进行国土测绘，在精度要求上很难达到厘米级别要求。而且铁西区内的基准站与流动站的距离也没有超过20km。为了避免铁西区内多种微波信号及雷达的影响干扰，在测绘时采用了移动手机的工作模式进行土地测绘，移动手机具有很强的抗干扰能力，也可以移动到区内的任何位置进行测试，其测量精度也可以达到厘米级甚至以上，完全能够解决和满足土地控制测量的基本要求。所以用这种成本较低且移动性强的方法对工业区进行RTK国土测绘具有极强的应用性。
四、引入RTK技术的土地细部测量
铁西区还采用了引入GPS-RTK技术的土地地籍细部测量，它的主要目的就是测定每一宗地的权属界址，包括线、点、形状、数量和位置等相关情况的信息。按照《城镇地籍调查规程》中的规定，一般基于城市城镇地籍平面控制测量基础上的土地地籍细部测量，在选址上它的界址点间距离不能超过10cm误差，而其内部隐蔽介质点，城乡之间的允许误差不能超过15cm。利用GPS的RTK技术就可以满足上述的精度要求，而且它的采点速度较快且工作范围也非常之广，这就极大的提高了土地测绘的工作效率。但是，GPS-RTK在细部测量的能力上也有缺陷，虽然在测绘规则上它并不要求基准站与流动站具有通视性，但却要求GPS接收机能够对卫星信号接受天线对天的通视，这往往会因为被测地物被建筑物阻挡而无法完成测量。此时就需要用例如图解交会法、极坐标法这种国土测绘方法来完成测绘工作，进而提高土地地籍测绘的进度。
五、建设用地的测绘定界应用
建设用地的测绘定界应用能够对土地使用的界线范围、界桩位置、用地面积进行确定。它也是政府用来管理土地、审批土地和管理土地地籍基础资料的基本技术。一般来说，建设用地的测绘定界工作程序为：首先审查目标用地的有关地图和文件，然后进行现场勘测并分类相关土地，然后根据分类进行面积计算从而规划出红线，绘制宗地图。随后是土地放样、复查核对测量，最终将土地管理资料归档。所有的地图设计要根据土地分类及土地坐标进行调查放样和归档。而RTK在这里起到的作用是拔地定桩，它降低了解析放样与关系距离放样的繁琐性，并同时简化了建设用地测绘勘定的工作程序，在一些例如河道、铁路输电线路及公路等线性土地测绘工程中较为实用和高效。考虑到沈阳市铁西区属于工业基地功能的土地，所以会涉及许多的单位工地放样。而东北平原开阔且自然环境较好，所以采用GPS-RTK进行全天候的技术放样，就会显现出测绘的高效率。在基站的选择上，要做到对全区域的覆盖，这里利用到了已有几个区域的基准站作为控制点，然后采用“一步法”的方式对该地区进行测绘定界[3]。
总结
基于GPS的RTK技术在土地测绘应用中效率高且实用性强，所以我们在实施测绘工作时一定要注意对土地测绘精度、实时性与作业效率的匹配性，从而提高数据传输的稳定性、抗干扰性。
参考文献：
[1]黄雪波.RTK测绘技术在国土测绘工作中的运用[J].科技创新导报，2014（11）：34-34.
[2]李庆宣，黄华敏.国土测绘工作中RTK测绘技术[J].中国新技术新产品，2012（24）：7.
[3]董文忠，陈德胜.GPS-RTK技术在土地测绘中的应用[J].辽宁国土资源，2005（10）：44-45.