基于RTK 的农村不动产高精度实时测绘技术

唐韬 高佳俊

（1.浙江煤炭测绘院有限公司 浙江杭州310016；2.浙江臻善科技股份有限公司 浙江杭州310012）

1 引言

现代信息技术、高水平测绘技术的运用逐步优化地质工程的测绘实力，在国家对农村不动产权籍调查工作政策号召下，全国开展了农村不动产权籍调查与测绘活动。以往测绘活动限于环境技术因素仅使用单一的GPS 采集地理测绘信息，测量精度不理想。随着互联网技术和计算技术迭代更新以及GPS 技术不断发展成熟，RTK 技术在不动产图根控制测量中的作用日渐凸显发挥积极效用[1]。CORS（连续运行参考站系统）内部的RTK测量功能具有容易操作、高精度、广覆盖、实时测量等优势，系统购买成本不高，改变了传统测量模式，在国内外测绘工作中得到广泛应用，逐渐发展成为城市GPS 应用热点技术之一。RTK 对减少测量工作的时间开销、增强工作效率功不可没[2]。所以，本文采用高精度、实时性的CORS RTK 测量模式测量图根控制点，辅助完成农村不动产的测绘工作。最后，通过遂昌县农村不动产测量的实际应用案例，验证了CORS RTK 测量模式的高精度测量效果。

2 基于CORS RTK 测量模式的实时图根控制测量技术

由于传统RTK 技术在实际测量图根点过程中，测量范围有所约束，基准站和流动站距离一般大于50km 其测量误差有所增加；并且RTK 通信数据链常常因海拔过高、地形复杂受到限制，数据传输的实时性较差。所以，本次研究采用RTK 与CORS 相结合的方式，提高农村不动产地籍图根控制测量的精度与实时性。

2.1 CORS RTK 测量模式构建

2.1.1 RTK 施测图根点的系统构建

实时动态载波相位差分技术RTK 能够高精度、动态实时获取指定坐标系的三维坐标，完成规定区域内的测绘工作。RTK 综合了GPS 测量技术、计算机技术、无线电数据传输技术的优势，依靠多种技术共同获取制定坐标系的三维坐标，进而完成图根点的测量工作。RTK 实时采集三维坐标的功能归功于对GPS 测量的实时差分，测量结果可以精确到厘米等级。RTK 施测过程中，初始化效率是影响其施测效率的关键因素，接收机、接收卫星能力、数据链传输质量均干扰RTK 初始化所需时长，所以，只有接收机、接收卫星能力、数据链传输质量表现越好，RTK施测图根点的效率才能更高[3]。

RTK 至少使用两台GPS 接收机同步采集卫星信号，三维坐标观测过程中，各采用一台GPS 接收机作为基准站和流动站。GPS 接收机作为基准站时负责GPS 卫星连续观测工作，基准站坐标、坐标转换参数、高程等关键性参数需要预先设置在控制系统中，采集到的载波相位观测量需要以无线电传输设备为工具传输至基准站电台的载波，进一步向流动站发射传输；GPS 流动站初始化后，以基准站获取的载波相位观测量、流动站获取的载波相位观测量为基础，实施差分处理，最终即可计算得到流动站的三维坐标信息，实现图根点的测量[4]。RTK 技术获取图根点数据的步骤如图1 所示。

2.1.2 CORS 施测图根点的系统构建

连续运行参考站系统（CORS）包括数个固定的、不间断运行的GPS 参考站，其网络方面主要集成了现代计算机技术、数据通信技术、互联网技术，基于这些先进数据采集与传输软硬件配置，CORS 实现了向各种类型用户提供多种GPS 观测值、状态信息的功能。CORS 打破了野外测量、山区复杂地形测量的限制，在地籍测量、环境监测与管理、地质测量方面发挥积极效用[5]。基准站、数据处理模块、数据通信模块、用户模块是CORS 系统的主要构成，本次研究构建的CORS 系统内容如下：

图1 RTK 技术获取图根点数据的步骤

（1）数据通信模块。CORS 系统接收信号的功能由NetR5 实现，其自身配备RS232 数据接口用于数据备份，有效提升了数据存储的安全系数；CORS 系统获取外来信息的方式是“USB 接口+互联网”的模式，作为数据采集指令指导图根监测与定位任务。

（2）基准站。天线和接收机是基准站的主要构成，用于采集观测数据同时负责记录与存储。

（3）数据处理模块。对基准站采集的观测数据进行滤波处理，降低外界因素对数据的干扰误差，本文基于卡尔曼滤波算法实现数据处理，提高图根施测精准度。

（4）用户模块。用户模块是安装在计算机显示端的软件系统界面，用于显示实时采集的图根控制信息，用户在此模块可实现数据浏览、输出、修改等功能，提高了CORS 测量数据的灵活应用程度[6]。

2.2 CORS RTK 测量模式施测图根点的技术规范

本次测绘工作以《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》（CH/T 2009—2010）作为CORS RTK 测量模式技术施测图根点的约束标准，并且测量结果中的检测比例不低于10%，表1 详细描述了CORS RTK 测量模式平面观测与高程测定的关键技术标准。

详细分析表1 中的内容如下：其一，基于RTK进行平面观测与高程测定过程中，点位中误差是指控制点相对于起算点的误差。其二，当网络正常提供服务的情况下，基于网络CORS RTK 测量不同等级平面控制点时，流动站至参考站的距离不会干扰测量效果[7]。其三，CORS RTK 测量模式施测图根点平面成果要分别实施内业检测与外业检测，内业检查比例为100%、外业检测比例不低于总点数10%；具体采用全站仪测量边长和角度的方式完成外业检测工作，确保检测点在检测区域内分布均匀，且检测结果符合表2 标准时方可作为有效的测绘数据使用。其四，CORS RTK 测量模式施测图根点高程成果的内业、外业检测比例与平面检测一致，基于三角高程、几何水准测量等方法完成外业检测工作，检测过程中确保检测点在检测区域内分布均匀，且检测结果符合表3 标准时方可作为有效的测绘数据使用。

表1 RTK 平面观测与高程测定主要技术规范标准

表2 CORS RTK 测量模式图根点平面检测精度规范标准

表3 RTK 图根点高差检测精度要求

此外，基于CORS RTK 测量模式获取图根点后，需要按照以下原则对其进行编号：采用“英文字母”+“阿拉伯数字”表示图根点编号，前部分使用英文字母，按A、B、C 顺序编号；后部分使用阿拉伯流水数字编号，不能出现编号重复使用的情况。

3 CORS RTK 测量模式施测效果分析

3.1 项目概况

遂昌县积极响应中共中央国务院号召，稳妥有序推进农村地区不动产权籍调查事宜、夯实地籍基础，正式展开了农村不动产测绘工作。遂昌县位于浙江省西南部，钱塘江、瓯江上游；地处北纬28°13′-28°49′，东经118°41′-119°30′。遂昌县总面积为2539 平方公里，涵盖2 个街道、7 个镇以及11 个乡。本次测绘项目分为两个标段，具体区域标段划分情况如图2 所示。本次农村不动产测绘工作内容之一是实现遂昌县农村范围内宅基地、集体建设用地变化部分的地形修补测，所以要先测得图根点进而完成地形修补测。为此，综合分析遂昌县农村不动产测绘区域信息，对于宅基地、集体建设用地原有图根控制点被破坏的情况，本次实验决定采用CORS RTK测量模式施测图根点。

图2 项目作业范围划分

实验测量区域已经覆盖CORS 系统信号，1 套CORS RTK 移动终端正式投入使用，同时配备了1台Lecia Sprinter 150 数字水准仪辅助完成图根测量工作。在某村运用CORS RTK 观测图根点区间，随机抽查15 个观测点的观测情况，单个观测点测量超过35 次，独立观测两次，以降低数据采集的误差。

3.2 结果分析

基于CORS RTK 施测农村不动产图根控制点首先了解待测量区域地形分布、面积大小等基本信息。其次，准确计算待测量区域的地方坐标系转换参数，便于测得数据完成地方坐标系的转换。然后，选取CORS RTK 测量模式使用的基准站与流动站，并设置相关参数，开始实际测量区域图根点，并进行卡尔曼滤波处理；最后，测量结果符合本项目的技术标准时输出测量数据。本次测量实验通过检验图根控制点间的边长评价图根测量的效果，边长检验结果如表4 所示。

表4 图根控制点间的边长检验结果/m

由表4 可知，15 个观测点结果中，随着观测距离的增加，图根间的边长较差的相对误差逐渐增大。经统计，边长较差的相对误差结果上限值为1/4574m、下限值为1/11547m，符合本文表2 中“边长较差相对误差≤1/3000”的要求，因此，本文方法平面测量精度满足了农村不动产测量中图根测量要求，且施测误差较低。

为进一步证明本文方法测绘精度，统计了观测点A1～A8 的平面位置测绘结果，测绘精度值如表5所示。由数据可知，8 个观测点的平面位置测绘结果准确度均大于95%，A3 与A7 点精度最高可达98.4%。此外，每个观测点测绘的初始化用时有所差异，这是因为解算测绘结果的数据量有所差别，数据量越大花费的解算时间越长、初始化用时也相应增加。

表5 观测点A1～A8 的平面位置测绘精度

4 结束语

本文以遂昌县不动产测绘项目为例研究了CORS RTK 测量模式在农村不动产测绘项目中的应用情况，通过完善布局CORS 系统、RTK 系统充分发挥CORS 与RTK 技术结合的优势。实际应用结果显示：CORS RTK 高效、精准、实时采集数据的技术优势非常适用于农村地区不动产的测量工作，取得了图根点间边长较差相对误差≤1/3000 的良好效果，能够避免测量区域通视条件等外界因素的干扰。

CORS RTK 技术已经取得了较优的测绘成果，一定程度上减少了测绘人力资源投入，为缩短测绘工期、顺利完成不动产权籍调查提供有力保障。未来需要进一步详细分析影响CORS RTK 测绘的环境因素、干扰因素、通信因素，寻找阻碍测绘精度的根本原因，提出针对性的解决方案，更好的指导CORS RTK 技术用于实时测绘数据采集工作。