GPS—RTK在数字化测图中的作用和地位

舒杰斌

摘要：随着信息技术的不断进步以及电子产品的不断更新，人们对测绘图的精度等要求不断提高。由于数字化测绘技术不断发展，GPS-RTK已经逐渐应用于数字化测图中，逐渐取代了传统的测绘方式。本文详细讨论了GPS-RTK在数字化测图中的作用和地位，旨在为今后GPS-RTK在数字化图纸中的应用提供一定的理论依据。

关键词：GPS-RTK；数字化；作用

引言：自上世纪七十年代以来，我国的电子信息技术及数字化技术在应用过程中不断的完善和改进。我国传统的测绘技术基于耗时较多，过程复杂，准确程度不高等弊端，已经逐渐被较为先进的数字化绘图技术所取代，在数字化绘图中，采集手段通常采用两种，分别为GPS-RTK和全站仪，也有将这两种设备联合使用的情况。依靠GPS-RTK的测绘图绘制较多，工作人员经过多年的工作实践，已经在工作当中积累了一定的经验，也取得了一定的成绩。

一、数字化测图概述

随着GPS-RTK等先进测量仪器和技术的广泛使用，数字测图技术得到了突飞猛进的发展，在房产、土地管理、城市规划、环境保护及军事工程等部门已得到广泛应用。数字化测图的实质是一种全解析机助测图技术，它使得地形测量成果不再仅仅是绘制在纸上的地形图，而是以计算机存储介质为载体的，可供计算机传输、处理、多用户共享的数字地形信息，与模拟测图相比具有显著优势和发展前景，目前许多测绘部门已经形成了数字图的规模生产广义的数字化测图又称为计算机成图，主要包括地面数字测图、地图数字化成图、航测数字测图和计算机地图制图。

二、GPS-RTK测量原理

RTK测量方法是一种基于差分工组原理进行的测量手段，采用三台或者三台以上的GPS设备同时工作，来进行信号的接收。将其中一个设备固定在指定的位置上，命名为标准站，其余的两台或者多台设备根据实际的测量位置需要进行分布，叫做移动台或者移动工作站，RTK技术是测量较为准确、迅速的测量手段，其主要是通过不同测量台之间的相位不同，根据具体的差值进行定位的。RTK的侧量手段主要有三种，分别为坐标法、距离差法和相位差法。相位差法由于其具有较高的精度而被广泛使用，精度等级可以达到厘米。相位差法通常分为两种，其中一种是修正法，这种方法是标准站把相位值进行传递，传递给不同位置的流动站，如果传递的相位值与所在流动站本身所收到的数值不一致，则进行修改，修改完成以后，流动站再自动获取自身的实际位置参数，这种方法的操作较为繁琐，数据传输速度较慢，且有时存在不准确的状况，所以又被成为次RTK技术；第二种是差分法，首先将标准站所获取的信息发送给使用者，使用者再通过相应公式的计算趔彳亍坐标的求解，所谓求解，即是对整个周期模糊度的计算，也叫作RTK初始计算，计算完成以后，再通过不同的流动站进行数据的差分计算，这一种是较为准确的RTK技术。这种技术的要求是标准站能够准确的、实时的发出不同的信息，将信息传输给不同地点的流动站，流动站快速的接收信号和信息以后，进行整体模糊度的求解和计算，当累计一定数值以后，便可以实时的解出准确的位置。

三、GPS-RTK测量原理应用于数字化测绘图的优势

载波相位差分技术在图纸设计当中可以满足全天的全球定位，不会受到时间和地理位置等其他因素的影响。图根以及测量能够实时进行，同步进行，不受条件限制，也可以无图根使用，这种无图根的方法不仅使操作更加简便，获得结果迅速，而且节省了很多人力资源和物力资源。采用载波相位差分技术进行图纸的绘制，极大的节省了劳动力，并且绘图速度有所提高，准确度也较传统的绘图方式有很大的进步。一个图纸采用传统的绘图方式可能需要5-6天才能够完成，而在载波相位差分技术的使用条件下，可能仅仅只要一个工作人员在1-2天内就能够完成任务。为了使工作时间减小，可以采取几个不同的工作台同时进行工作，这样，可以使绘图的时间更为减少，工作效率成倍的增长。由于载波相位差分技术的误差出现概率较小，且不会进行叠加，不会在计算中依次传递，所以绘制图纸的精度就等于传统方式绘制图纸中的根位置精度，使精度较之前有了极大的改善。在绘制多维图纸方面，载波相位差分技术可以借助于现代化的手段，随着不断的接收信号和信息，同时进行相应的处理工作，实时完成三维图纸的绘制，精度到厘米级。采用载波相位差分技术的操作较为简单，不需要传统的绘图过程中较为复杂的程序，只依靠标准台以及几个流动工作台的工作就能够获取到相应的信息和信号，对信号的获取和定位等技术都是由设备自动完成的，极大的节省了人力。

四、GPS-FTK系统的工作流程及重要作用

利用载波相位差分技术进行的数字化绘图的流程为：首先利用载波相位差分技术对图根位置进行测量，之后使用全站仪对碎部点进行测量，或者直接通过载波相位差分技术进行碎步点的测量。当全部测量完成之后，再进行图纸的绘制。

1.控制测量。普遍使用的常规控制测量方法有：角形测量法、线形测量法等，这些测量方法在操作过程中比较浪费时间，测量准确程度不高，外音不清楚测量状况及测量的准确度。采用全球定位系统进行测量时，则不需要在对不同的点进行精度及准确度较高的定位，便可以完成测量任务，但是在测量之后要认真的对测量数据进行整理，有一些准确度不高的点或者明显不合理的测绘点需要进行舍去，这种方法的缺点是无法实现对监测点的实时控制和定位，如果在数据处理的过程中发现数据的准确度不够或者精度不满足相关的标准要求，则需要重新进行数据的获取，重新计算。载波相位差分技术弥补了上述两种方法的不足之处，其可以对数据实行实时的监测并定位，保证其精度满足要求，采用这种技术，节约了时间，极大的提高了测绘效率。所以，在目前控制图的测量当中，只有一些精度较高的测量需要采用全球定位系统的静态定位方法，其余均采用载波相位差分技术进行操作。

2.图根控制测量。测量标准中规定，相比于距离较近的控制点，图根点的误差要小于0.08mm，高度方向上误差要小于图纸高度距离的1/12，结合实际标准中规定的数值分析载波相位差分技术，可以发现，这种技术能够完全满足标准中的所有规定。采用载波相位差分技术进行图纸测量时，通常通过一个标准台和几个流动台的联合使用来完成作业，标准台的操作过程为：对天线进行对正、调平、定位以及测量标高；将全球定位系统的天线和系统的主机进行准确、合理的连接；将全球定位系统的主机与发射电台、电源进行正确连接；设置标准台的各项参数，由于不同类型的全球定位系统内部构造不同、型号不同、操作程序有所不同，列其设置包括：坐标数据的设置、发射电台的频段、数据传输速度、控制点的定位、接收装置的类型、天线的型号、天线的尺寸等等；使用基准台，并校正检查点的位置正确与否；开动发射台。

3.碎部点测量。GPS-RTK在对碎步进行测量时，操作较为简单，需要在标准台上放置—个全球定位系统接收装置，流动台的工作只要单人就能够完成。操作人员只要拿着设备在准备测量的碎部点附近停留瞬间，通过几秒钟的信号接收，之后在设备上输入正确的代码，便可以完成数据的收集。在这一操作中，必须要保证点的定位精度满足设备的要求，并且操作人员需要对数据进行合理的存储。根据这样的操作速度，很快便能够完成要求范围内所有地点的测量工作。在实际的操作当中，载波相位差分技术测量碎步点的方式主要有两种，分别为点状态和线状态。其操作流程包括：正确的连接设备，将全球定位系统的天线、主机以及信号接收线路、控制装置做好连接；通过控制装置对全球定位系统的主机进行启动，同时建立相应的工作任务，包括测量等工作；进行不同参数的设置，首先选择全球定位系统的主机，然后选择接受线路的形式，最后调试电台；选择载波相位差分技术的工作方式，为点状态或者是线状态；对天线的长度以及测量地点的名称进行设置，最后设置的名称会根据设置顺序依次增加；进行载波相位差分技术的测量；测量终止，在进行不同位置的数据测量时，只要选择“启动”或者“终止”按钮，便可以完成相应的操作。载波相位差分技术所获取的数据或者资料转换为所需要的数字输入到绘图软件中以后，所有的数据都是高位测量点，在数据采集的过程中，需要一边对数据进行采集，一边进行草图的绘制，并且按照点的顺序做好相应的记录，内业中，首先将测量得到的数据资料转换为绘图中能够使用的文件类型，之后在图纸中实现对不同点位的绘制，采用不同的线段或者符号绘制所需的图纸。

四、内业数据

对内业的数据进行处理主要包括对全球定位系统的数据进行处理和采用标准软件进行图纸的绘制两部分。第一项操作的进行比较节省时间，第二项操作由于涉及到的环节比较多，所以过程比较复杂，相对需要的时间较长。内业数据处理的流程为：首先，进行测量数据的处理，处理包括两个内容，分别为全球定位系统控制网的计算和载波相位差分技术参数的处理。全球定位系统的线性计算和差值处理可以使用不同的软件，通过卫星的准确定位，正确的数据采集来实现，数据采集通常使用的是动态采集方法；使用载波相位差分技术可以直接通过设备获取相应的位置坐标以及其准确程度，载波相位差分技术的资料整理包括两部分内容，分别为不含有差值的观测值和标准化的存储形式。依据对图纸所要求的精度以及实际的误差值来去除较为不合理的观察值。标准软件是我国自主开发的一种较为先进的数字化绘图软件，是在CAD绘图软件的基础之上进行一系列的创新和整合，所开发的新型软件。这款软件操作方便，容易掌握，软件中自带各种不同的工具和插件，以满足使用的需要，绘图人员只需要仔细阅读软件的使用说明书，便能够熟练的对软件进行操作。

五、GPS-FTK的重要地位及影响因素

传统的测量办法为由整体到局部，首先进行控制操作，之后再进行分级设置网络的操作，图纸上可以显示不同的网络，分别为一级控制、机密控制和根部控制、信号信息采集和图纸绘制图纸，要想把一项图纸的测绘工作，需要对现场进多次的实地考察与测量，工作中涉及到的人员较多，时间较长，效率比较低。并且精度不高，准确程度不够，使图纸中显示的各种数值精确度比较低。面对传统测绘过程中的诸多不便，GPS-RTK采集数据的方式改变了传统的工作状况，能够将一级控制、机密控制和根部控制、信号信息采集这一系列的程序简化，使精度提高。

1.基准站。根据GPS-RTK的工作原理，当标准台的坐标精度不高时，流动站的坐标便很难准确，无论三维还是二维坐标都存在一定的误差或者偏差，只有标准台的定位较为准确，才能够保证其他定位尺寸的准确性，因此，首级控制网的测设一定要严格进行，需要根据其相关规范严格操作，精度上到达规范要求，这样才能保证标准台的准确定位。

2.观测状况。电离的影响、多路径的影响、天线的长度等测量值的精确与否都会对测量的准确程度有一定的影响，所以，只有采用较好的测量条件和观测手段才能保证数据的准确性。标准台的选择，要充分考虑到卫星信号的影响以及数据的影响，还有不同路径的影响。根据气象条件以及卫星的预测手段，应选择最合理的时间进行观测才能保证数值的准确性，当坐标的精确程度满足相应的标准值之后进行观测，才能够保证测量的准确程度。标准台的天线长度应该按照指定的办法确定，流动站的天线长度应该采用线杆来准确获取。

3.参数转换。不同坐标值的准确度与获取办法要相互吻合，控制点自身的准确度要满足要求，并且控制点的数量根据测区面积及现状能够达到其规范要求，且分布要均匀，才能够保证控制网的整体精度，从中计算出来的转换参数才更有效。每次作业前都要在附近控制点进行参数的检核，满足规范要求后，方可进行碎步点的采集。

4.数据链。基准链的选取要合理，其长度可以设置的较短，满足测量需要即可。通常控制其长度小于14千米，如果标准台上设置仪器，则要保证仪器位置对中，并且整齐，测量状况良好。在数据的整理中，对于测量误差较大的或者无效数据，要尽快除去，避免对结果的干扰。

结束语：综上所述，采用GPS-RTK设备绘制数字化测图与传统的图纸绘制相比较，极大的节省了时间，节约了人力和物力，使工作效率有了较大的提高。我国的测绘人员在近些年的工作中积累了宝贵的工作经验，尤其是现在各个省和城市都建立的CORS站（连续运行参考站），使得GPS-RTK在各行各业建设中更加灵活方便的运用，这使得一些普通的测量在效率方面又得到了一次升华，在今后的工作当中，还应该学习国外的先进技术和工作经验，再结合我国的实际状况，使GPS-RTK技术在数字化测图中得到进一步的提高。