GPSRTK地籍碎部测量技术研究

2022-11-26

目前, 我国已经制定出《全球定位系统 (GPSAA) 规范》, 由于将差分GPS运用于大地测量尚处于研究阶段, 因此没有相关的规程出台。本文通过工作实践, 总结出运用差分GPS进行地籍碎部测量实施方法与步骤。

1 测量前的准备工作

准备工作包括熟悉接收机的操作, 差分处理软件的熟练使用, 制定野外测量操作规程及组建作业队伍等。在分析地籍测量的各种复杂情况基础上, 制定出适合GPS测量特点的操作规程。此外, 测量队伍的组建也很关键, 一个作业队应该至少由2人组成, 仪器操作员, 记录员。记录员由了解土地权属情况的人员充当, 仪器操作员的任务是操作GPS接收机, 监视工作状态是否正常。

2 现有测绘控制网的评价与加密

测区内必须有一定数量的己知控制点。如果测区内没有控制点, 或密度不够可以用GPS静态差分定位技术进行引点或加密。

3 数据组织与编码

一般说来, 用一台GPS接收机作为基准站, 测站G PS接收机则有数台, 同时进行测量。为了避免差分处理时数据管理混乱, 我们对每台流动站G P S接收机进行编码, 如1号, 2号, 3号, ……, N号, 在每一台动接收机进行测量时, 其数据文件名需包含日期、机号、文件序号等信息, 这样便于数据的内业处理和存档管理。此外, 在野外测量中除采集权属界线的空间坐标外, 还要采集权属、土地利用类型等属性信息。因此在测量前应该对各属性进行统一编码。编码原则应该与地籍测量中的编码原则一致。

4 基准站的建设

如果测区内有足够数量的GPS测量控制点, 将基准站设置在测区中心位置。基准站周围要求无高大建筑物、树木等地物的遮挡, 无强的电磁干扰 (如变电站、高压线等) 。用三角架将GPS抗多路径效应的天线架在已知点上, 天线用专用电缆与GPS接收机相联, 打开GPS接收机进行初始化。设置采样率 (大于或等于移动站) 和天线视角 (基准站一般为1 0°) 等参数。一旦准备工作完成, 即可开始采样。如果测区内没有任何测量控制点, 则需从测区外的已知点引点建立控制点, 如果测区面积大, 控制点太少, 则需要进行加密。

5 利用流动站GPS接收机采集数据

根据地籍测量的要求, 需要采集两类数据:一是地块的地理坐标数据;二是属性数据如权属、利用类型等。测量前打开G P S接收机, 锁定4颗以上卫星, 进入S e t u p菜单进行初始化, 设置采样率和天线视角。移动站和天线视角最好大于基准站的天线视角, 一般来说, 移动站离基准站的距离每增加100k m, 移动站的天线视角就增加1°, 这样保证移动站的所有可见GPS卫星都包含在基准站的可见卫星中。当初始化完成后即可开始移动测量。GPS接收机可由人手持步行, 或放在自行车、摩托车、汽车等载体上。根据实验, 当GPS接收机放在时速为6 0 k m的汽车上进行测量时, 对精度没有影响。在测量中, 天线要架在一个支撑杆上, 举过人的头顶垂直移动天线, 避免严重的地物遮挡。如果发生这种情况, 可能导致跟踪的卫星数目小于4个, 不能进行3维定位。考虑到卫星在空间的几何分布等因素, 要求测站必须观测4颗以上的卫星。否则应该将不能进行3维定位的数据从序列中剔除, 以免影响差分结果。每测一个地物, 同时填写野外记录表。

(1) 点状地物。如果有点状地物如界桩、控制点等需要测量, 最好采取静态差分的方法记录数据, 这样能够达到厘米级的精度。

(2) 线状地物。诸如水渠、道路等线状地物, 在测量中应该将天线放置在其中心线, 移动测量, 并记录下该线状地物的属性信息, 并输入GPS接收机。

(3) 面状地物。在土地利用调查中, 面积地物即地块是最重要的测量对象。如果一个地块的部分发生了用地类型的变化。则需对变化边界进行测量。从变化边界的起点开始, 沿边界移动天线至终点。终止当前文件的记录, 形成一个封闭的多边形。

(4) 属性数据。GPS最初设计是用来定位的, 而不是用来采集GIS数据的。在GIS中, 属性数据与地理坐标数据同样重要。就目前来看, GPS不具备属性数据采集功能, 只能通过其他方式来采集。坐标的采集和属性的采集没有很好地集成到GPS接收机上, 它们之间的关联是通过在GIS内部交互式编辑来完成的。不过, 许多GPS接收机生产厂家开始改变这种现状。Trimble公司采取用一台便携式计算机与GPS接收机相连, 通过Geolink软件来负责属性数据的采集。而Promark X-CM接收机中, 每开始一个新文件名时, 可以输入72个字符的文件描述信息。借此功能, 我们在开始移动采集数据前, 输入地块边界的左右地块属性, 通过这种办法, 在内业处理中可以识别测量地块的属性信息, 通过交互编辑赋给图斑。

6 内业差分处理

内业差分处理的任务是根据基准站和流动站得到的观测量, 按某种差分算法解算出移动测站在WGS84坐标系下的坐标值。一般GPS接收机都配备有差分后处理软件, 可以提供差分方法, 如:位置差分、伪距静态差分、移动差分和厘米级的载波相位差分等。

目前市场上的GPS接收机中大部分都具有移动差分功能, 例如M a g e l l a n公司的M ar k X系列, Tr i m bl e公司的4 0 0 0G E O等。M a g e l l a n公司的P r o m a r k X-C M接收机作为侧f工具。该机具有10个接收通道, 可接收L1载波和C/A码观测量, 并具有接收R T C M差分信息的功能, 可进行位置差分, 伪距静态差分, 移动差分, 载波相位差分和实时动态差分。机器自带4Mb内存, 能连续观测记录30h伪距码或8h载波相位数据, 对野外连续作业十分方便, 此外随机配备的差分处理软件功能强大, 提供多种数据接口和坐标系统。

7 关于RTK的误差

G P S R T K测量是通过地面接收卫星传送的信息来确定地面点的三维坐标, 所以测量结果的误差主要来源于卫星、卫星信号的传播过程和地面接收设备。RT K的误差一般分为两类:一类是同测站有关的误差, 包括天线相位中心变化、多路径误差、信号干扰和气象因素;另一类是同距离有关的误差, 包括轨道误差、电离层误差和对流层误差。对基准站而言, 同测站有关的误差可通过各种校正方法予以削弱, 同距离有关的误差将随移动站至基地站的距离的增加而加大。

摘要：由于将差分GPS运用于大地测量尚处于研究阶段, 目前还没有相关的规程出台。本文以GPSRTK地籍碎部测量为研究对象, 通过工作实践, 总结出了运用差分GPS进行地籍碎部测量实施方法与步骤, 相信能给从事相关工作的同行提供重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：地籍测绘,GPS,RTK,控制网