GPS RTK技术在数字化地形测量中的应用

田娟

摘要：随着数字化时代的到来，传统的地形测量技术已经难以满足现代数字化地形测量的需要，所以近年来在数字化地形测量中，以GPS RTK为代表的现代数学化测绘技术在数字化地形测量中得到了广泛的应用。文章结合近年来的应用实践，就数字化地形测量中强化GPS RTK技术应用的相关事项进行了探讨。

关键词：数字化；地形测量技术；GPS RTK技术；图根控制测量；碎部测量 文献标识码：A

中图分类号：P228 文章编号：1009-2374（2016）16-0142-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.069在数字化地形测量上应用GPS RTK技术，我们必须对GPS RTK技术有一个基本的认识，并结合工程的需要，切实掌握其应用要点，并采取有效的措施，强化应用质量的控制，才能更好地促进GPSRTK技术应用成效的提升，为整个数字化地形测量水平的提升注入动力。

1 基于GPS RTK技术应用实践的几点认识

在现代数字化地形测量工程中，为了更好地强化GPS RTK技术的应用，笔者结合近年来在此类工程中的应用实践，就GPS RTK技术的运行原理和优势做出以下浅显的总结：就其运行原理来看，主要是以载波相位的观测值为载体，就整个地形测量中采用的实时性、动态性的定位技术。具体来说，就是在基准站中，在数据链路的支持下，将载波相位的观测值、基准站的坐标以及伪距观测值等相关数据，及时地传输到流动站，再通过流动站将所接受的各项数据、自身观测数据及时的利用载波相位实施差分处理，从而对基准站与流动站之间的基线向量，并在此基础上结合基准站的坐标，对每个流动的WGS84坐标得出，再转换坐标之后对流动站每个点所在的海拔高度和平面坐标系数得出。而就其运行优势来看，主要是观测站和观测站之间不需要通视，在节约测量时间、加快工程进度的同时确保测量效率的提升，尤其是具有较高的定位精度，且能实时地提供三维坐标，而且能够全天候的作业，在数字化地形测量中得到了广泛的应用。

2 基于数字化地形测量工程中的GPS RTK技术应用要点

2.1 分析GPS RTK基准站布设技术要点

2.1.1 在准备环节。由于准备工作的开展对于促进整个测量工程顺利的实施具有十分重要的作业，所以在利用GPS RTK技术进行外业测量之前，测量人员就应深入测区现场，对现场进行勘踏，同时对工程所在地的地形图、地质条件、气候条件和交通条件等有一个基本的认识，并结合数字化测绘工作的需要，对测量点进行科学合理的布置，并为内业准备工作的完成准备好各种施工所需的仪器设备，从而为整个数字化测绘工作的开展奠定基础。

2.1.2 在对基准站的位置进行设置时，其可以设置在已知的控制点上，也能在未知点上进行设置，所以所设置的基准站位置一般是为了满足测量的便利，针对性地进行基准站的选点工作，但是基准点的点位应尽可能地在视野开阔的地段，尽可能地减少障碍物带来的影响，同时还要尽可能地避免无线发射干扰源带来的影响，且确保其交通便利，这样就能为测量提供便利。而在基准站进行外业观测时，主要是结合外业观测的需要，针对性地采取外业观测仪器，并严格按照其操作要求开展外业观测施工，再利用软件对所观测的外业数据进行处理，从而对每个基准站点的坐标进行精确的计算。

2.2 数字化地形测量工程中GPS RTK技术的应用要点

数字化地形测量工程中应用GPS RTK技术主要是进行图根控制测量、控制点测量、水准测量和碎部测量。以下就其中技术难度复杂和较为重要的图根控制测量和碎部测量的应用要点进行说明：

2.2.1 图根控制测量中GPS RTK技术的应用。在利用GPS RTK进行数字化地形测量时，为了加快工程进度和提升质量，在已知控制点的基础上，可以越级到图根控制测量环节，而且在整个数字化地形测量中，图根控制测量又是最为重要的内容，所以在实际应用中，为了确保观测的精度，尽可能地将对中误差减少，就应架设三脚架，利用流动站进行数据观测，且天线的高度精确到毫米级。因而在对图根控制点进行测量时，应注意如下技术要点：一是每个图根点的通视方向应大于等于2个，且通视方向夹角在60°～120°之间，点间距离较远，并利用全站仪对碎部数据进行采集，并对图根点之间的间距以及夹角、对图根点的点位精度和点与点之间的相对精度进行观测，对于存在的问题应尽可能地确保得到及时的处理，才能降低由于弱图根点的误差导致地形测量质量带来影响；二是所选图根点应具有视野好、交通好、便于保存，同时为GPS接收信号、利用图根点以及复测等工作带来便利；三是图根点的点位必须与各类无线发射设施原理，且利用GPS RTK技术进行观测时，必须利用已知点对其复核和检查，预防出现较大的误差。

2.2.2 碎部测量中GPS RTK技术的应用。在数字化地形测量中，除了图根控制测量，碎部测量也是一项十分重要的工作。在碎部测量中加强GPS RTK技术的应用，主要是对碎部数据进行采集。在整个数据采集过程中不会受到来自一般天气的影响，而且具有较高的测图精度，尤其是不用考虑控制点之间的通视度，在实际应用过程中，其主要适用于如下区域采用：一是在开阔区域之内，对存在这一区域内的独立地物和线状地物等进行直接观测，且观测的精度能控制在厘米级。在具体应用过程中，主要是结合所需测量的地物对其定位点进行确定，并在定位点上进行流动站的安装，当仪器状态稳定之后，将地物属性编码输入之后并保存，这样就能在整理内业时结合属性编码，通过程序将地物针对性地在地形测量图中表示出来；二是在开阔区域之内，对各种地物进行分类之后再针对性地进行测量。例如低矮建筑物的测量，就应加高对中杆，并将天线伸到低矮建筑物的顶部之后直接进行观测。而如果是高大但结构简单的构筑物，则应对辅助点进行观测的方式求得其碎部数据。换言之，就是在对建筑物的四个房角进行观测时，主要是将每个房角的延长线作为辅助观测点，并通过画草图对待测点进行记录，连接的顺序和辅助观测点的序号进行标注，这样就能对四个房角的碎部数据进行内业编辑，若房屋结构不规则，则采用全站仪进行补测。

2.3 测量质量控制要点

2.3.1 在图根控制测量过程中，主要是结合已知的控制点，对野外数据采集的控制点进行布设，同时确保精度和密度满足测图的需要即可。

2.3.2 在控制点测量过程中，主要是确保其平面误差得到有效的控制。

2.3.3 在水准测量过程中，主要是对其精度和高程的测量精度进行控制，从而更好地提升地形图的精度，且在观测和读数过程中不得出现错误，在观测路线的基础上，应计算和改进测段的高差，对其闭合差进行计算和分配，从而对每个水准点的高程进行计算。

2.3.4 碎部测量过程中，主要是结合测区实际对碎部测量的误差进行控制，且确保碎部测量数据得到精准的记录，从而更好地为内业测量提供依据，最大化地确保数字化地形测量的精准性。

3 测量误差控制策略

在数字化地形测量中，经常会由于这样或那样的原因而出现误差，所以我们必须紧密结合误差的类型，采取针对性的措施，切实强化误差控制工作的开展，才能更好地促进测量精度的提升。以下就GPS RTK测量中常见误差的控制策略做出浅显的总结：

3.1 同测站误差控制

往往由于天线相位的变化得不到重视，进而导致点位坐标误差在3～5cm之间，而往往GPS RTK定位精度需要在1cm之内，因而必须结合基站与天线的精准相位图对其数据进行改进，并在实验室内就对天线的相位进行检查，才能促进其精度的提升，进而将误差降低。

3.2 多径误差控制

由于此类误差往往较为严重，往往受周边天线所处的环境影响，误差在5～19cm之间，所以为了强化对其的控制，应确保所选的点位在开阔的地带，且没有反射点。并采取扼流圈天线，施工现场应安装吸收电波的设备和材料，加强对电波干扰的处理。

3.3 信号干扰带来的误差控制

因为很多时候不可能将干扰源移除，所以主要是采取有效的措施减少和避开信号干扰。因此，我们必须科学地进行选点，尽可能地加强对电磁波带来的辐射和干扰的监测，并在选点之前加强仪表的利用，以尽可能地消除其带来的影响，且一般不能在恶劣的天气或者天气急剧变化的情况下实施测量。

3.4 轨道误差控制

虽然此类误差只有几米，但是所残留的相对误差则影响较短，一般10km的短基线可以忽略不计，但是20～30km的基线就会受到影响，一般有几厘米。而电离层的误差又具有较强的扩散性、瞬变性和互补性，所以我们就应借助双频接收机消除电离层带来的影响。而为了确保其能够达到厘米级的精度，还应对观测站自身的误差考虑进来，才能更好地促进误差的消除。

4 未来发展趋势分析

未来我国在数字化地形测量中的技术问题是亟待解决的问题，尤其是在现代化的数字测量中，所面临的技术困难也在不断的加大，我们需要增加RTK技术和VRS技术的应用，并强化有关技术人员的培训，加强技术攻关，着力解决当前遇到的各种技术问题，打破国外技术方面的垄断，强化与高校之间的合作，着力培养新时代背景下发展所需的多元化测量人才，才能更好地在未来的数字地形测量中提高技术实力，促进测量成本降低的同时将测量的精度提升，并为此而不懈努力和奋斗。

5 结语

综上所述，数字化地形测量工作的开展需要较强的专业技术知识，所以我们在注重GPS RTK技术应用的同时，还应在实际工程中结合实际需要，切实加强现代化、数字化地形测量技术的应用，同时加强有关专业技术的学习，强化经验与教训的总结，才能在今后的工作中不断改进和完善，适应时代发展的需要，提高自身的核心竞争力。

参考文献

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[3] 刘瑾.GPS RTK技术在数字化地形测量上的应用试验[J].中外企业家，2014，（11）.