GPS RTK在土地整理测量中的应用分析——以博罗县垦造水田项目为例

陈灿光

（博罗县自然资源局，广东 惠州 516100）

1 前言

土地整理测量作为土地开发管理的重要工作，测量数据的准确性关系到整个工程项目。为了保障土地测量数据的精准性，在测绘过程中需要应用较多的技术与工具，GPS RTK 技术便是众多测绘技术之一。该技术凭借定位精度高、可全天候作业等优势，受到各行业的青睐。将GPS RTK 技术应用于土地整理测量项目，能有效提高测量工作效率与精准度。

2 GPS RTK 概述

2.1 应用原理

GPS 技术是一种实时动态定位系统，可以快、精、准地将三维坐标具体信息展示出来，定位原理是将一台接收机置于基准站上，另一台接收机置于流动站上，两站同时接收GPS 卫星发射的信号，并将基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS 差分改正值，再将改正值通过无线电台传输于流动站，以精化GPS 观测值，从而得到经差分改正后流动站较准确的实时位置，如图1 所示。

图1 GPS工作原理

目前，GPS 技术可测定控制点的坐标，精确性较高。与RTK 技术结合后，RTK 高精度载波相位观测值的实时动态差分定位技术[1]，能在1 ～2 秒内实时解算、处理数据，得到高精度位置信息。与动态定位方法相比，定位模式相同，仅在基准站和流动站间增加一套数据链，便可实现各点坐标的实时计算和输出，如图2 所示。该技术可通过基准控制点对不同地物点、地形点及界址点的坐标进行测定[2]。尤其面对较复杂的地形时，GPS RTK 技术可以不受空间、时间限制对土地表面各种信息进行分析与采集，还能实时传输数据、自动处理采集数据，大大降低了外业人员的工作强度。因此，在土地整理测量项目中应用GPS RTK 技术，将观测到的数据传输到流动站的GPS 接收机进行求解，求出流动站的具体位置，可提高定位精准度与测量工作水平。

图2 RTK工作原理

2.2 应用优势

GPS RTK 技术具有定位精度高、观测时间短、全天候定位、多功能、操作简便等特点。在土地整理测量项目中运用GPS RTK 技术，优势如下：（1）测量时间较短，准确性较高 ；（2）测量范围广，可以测量到较远范围，且测量效率高，为大范围测量提供技术支持；（3）考虑到观测点之间不用通视，利用GPS RTK技术可灵活选取相关地形点位，尤其在一些山丘地带利用GPS RTK 技术开展测量，可减少户外作业人员的工作压力，保证作业人员安全作业[3]。

3 应用案例分析

3.1 测区概况

杨侨镇小坑办事处垦造水田项目位于惠州市博罗县东部，东与石坝镇、观音阁镇相连，西南与杨村镇接壤，北与麻陂镇、石坝镇相接，距县城罗阳镇40公里。项目区地形地貌以丘陵为主，农田以水田、水浇地、旱地居多，介于东经113°50′～114°42′，北纬 23°07′～23°43′，北回归线穿过全境。项目主要分为三个片区，片区一面积434.32 亩，片区二面积709.99 亩，片区三面积336.83 亩。经过现场勘察与调研论证，确定项目建设面积1443.33 亩，建设前土地利用现状主要为旱地，影像如图3 和图4 所示。为了增加耕地面积，提升耕地地力，增加当地居民经济收入，提升地方生态、社会效益，对项目区旱地进行开发整理，提质改造成适合种植水稻的优质水田。

图3 片区一与片区二建设前影像

图4 片区三建设前影像

3.2 作业依据及设备

土地整理测量作业主要根据国家土地测量GH 5002—94、广东省垦造水田相关规定，测量仪器设备主要采用天宝GPS RTK、三角架、全站仪、卷尺等。

3.3 土地整理测量

杨侨镇小坑办事处垦造水田项目土地整理测量主要以RTK 技术为主，在乔木林、竹林等植被茂密区域使用RTK+全站仪两种设备进行测量[4]。

3.3.1 RTK 基准站操作

设置RTK 基准站时，操作流程如下：

（1）在主菜单点击“配置/测量类型”，确定后转入“选择测量类型”页面，选择RTK 转入“基准站选项”页面，然后选择“基准站选项”，如图5 所示。

图5 基准站选项

（2）输入正确参数，按回车键返回RTK 菜单，选“基准站电台”后出现基准站无线电菜单，点击“连接”便会出现“连接到TRIMMARK 3/SiteNet 450 ”，随后进入基准站无线电模式，如图6 所示。

图6 基准站无线电

最后，按回车键返回“基准站无线电”页面，再返回RTK 菜单，点击“存储”转入“测量”，点击 “启动基准站接收机”，输入基准站坐标，点击“键入”，页面出现“此处”，点击后出现坐标，输入基准站点名，点击“开始”，控制器出现提示，电台面板出现“Trans”，指示灯不断闪动，基准站操作完成。

3.3.2 RTK 流动站操作

设置RTK 流动站时，操作流程如下：

（1）在主菜单选择“配置/测量类型”功能，确定后转入“选择测量类型”，点击“流动站选项”会出现测量类型与流动站无线电页面，如图7 所示。

图7 流动站选项

（2）按“连接”内置电台建立连接，开始与无线电连接，并转到流动站无线电页面，确定后进入“RTK”页面，在该页面点击“存储”键可进到“测量”菜单，点击“开始测量”便可开始测量作业。

3.3.3 具体测量工作

（1）现场点校正。首先输入3 个以上已知坐标，并在“测量”页面点击“开始测量”，然后选择“测量点”，确定测量点之后进入测量页面；如需改变测量点的时间、间隔等，可点击“选项”重新设置，设置完成后点击“测量”，会出现“存储”选项，点击确定即可完成上述控制点测量工作。随后点击“测量”→“RTK”，转到“点校正”菜单，在此页面点击“增加”，如图8 所示，并在弹出的窗口中输入GPS 点名称，最后点击“接受”开始输入。完成输入后，如发现有误，还可以点击“编辑”进行修改。

图8 现场点校正

（2）测量控制点。首先在“测量”页面点击“开始测量”，并选择“测量点”，点击测量键，经过3到5 秒或3 分钟（控制点），再对该控制点进行存储。其他控制点的测量方法如上。

（3）测量连续地形点。连续地形点测量还是在“测量”菜单选中 “连续地形点”，进入该页面后点击“测量”，开始记录测量数据，点击“结束”键即可停止测量。

3.3.4 碎部测量

在一些植被密集区域，由于流动站接收信号较差，点位精度不高，需采用RTK+全站仪进行碎部点测量，提高作业效率，确保测量精度。测量方法如下 ：

（1）在乔木茂密区域周围选出几个RTK 信号强、可正常作业的控制点坐标与高程，然后检验这些点的坐标与高程精度。

（2）在选中的测量点上架设全站仪，对植被茂密区域进行碎部点测量，可以解决因信号不好、RTK 无法正常作业的问题，减少全站仪多次转点产生的误差。

3.3.5 内业数据处理

（1）读入原始观测数据。完成测量后，需要将测量到的数据导出，传入成图软件CASS 绘制成图。但由于GPS RTK 和全站仪观测到的数据与成图软件数据格式不同，还需要经过转换才能读入数据。数据类型转换大多采用微软Active Sync 同步软件建立手簿与计算机连接[5]，通过Data Transfer 将手簿中的测量数据文件传输到计算机保存；再用数据处理软件TGO 导入RTK 测量数据文件，转换输出为成图CASS 软件可以接受的数据格式，在读入时可利用一些符号进行分隔。

（2）检查外业输入数据。在读入GPS 观测数据后，为了避免外业出现误操作，需检查所读入的观测数据，如测站名、点号、测站坐标等数据信息。

（3）基线解算控制参数。基线解算控制参数是选择数据处理软件和方法的关键，是设定基线解算的重点环节。通过设定控制参数，实现基线精化处理，该过程是自动进行，不需要过多的人工干预。

（4）基线质量检验。完成基线解算后对基线质量进行检验，检验合格的基线将应用到后续的数据处理工作中；对于质量不合格的基线，要求重新解算或重新测量，确保无误方可用于后续数据处理。

（5）平差与成果转化。检验基线质量后，对项目测量精度进行评定，获得各测站平差后坐标。根据项目需要，对获取到的坐标进行转化，形成最终成果图。

4 结论

在杨侨镇小坑办事处垦造水田项目土地整理测量中，运用GPS RTK 技术不仅能满足项目区土地整理测量精度要求，还可大大提高作业效率，缩短测量周期，保证测量精度，为土地整理测量提供精准的数据支持。