GPS RTK技术在数字化地形测量上的应用研究

袁永东

【摘要】地形测量对测量技术有极高的标准和要求，高精度的测量技术对技术手段方法的应用也有着很高的要求，在实际的地形测量过程中，无论是地图控制过程还是数据处理过程，只有将技术手段方法正确应用到其中，才能为高精度的测量技术提供强有力的保障。就目前而言，GPS RTK数字测量技术相比于其他相关技术，高精度的测量占据绝对优势，它在地形测量中的应用领域逐渐扩大，并在不断普及推广。本文对GPS RTK技术在数字化地形测量上的应用进行了深入分析与研究，希望能够对地形测量有所帮助。

【关键词】GPS RTK;数字化;地形测量;应用

伴随着社会的进步，时代的发展，GPS定位技术也在不断的更新与发展，目前已经达到RTK的阶段。RTK的扩展名其实就是实时动态定位，在实际应用中为了方便，较常见的一般都是它的缩略用语RTK，它是目前地形测量中一种新兴的测量方法，现阶段正处于不断推广普及应用，并在长期实践中不断改进与发展。就当下而言，由基础控制网络垄断是中国地区地形测量最为常见、最为普遍的测量方法，长期的时间应用使它暴露出诸多弊端，其中最为明显的有两点，一个是它在绘图时精确度不高，一个是它在控制动态变化方面并没有表现出很强的功效。同时，原始方法还需要大比例的人力和物力资源。将GPS RTK与这一原始方法相比较，极大的改善了地形测量现状，地形测量成果优化取得明显成效。

1、GPS RTK技术的基本原理

RTK，即实时动态定位技术，将GPS测量技术与数据传输技术两者紧密结合在一起，因此，GPS RTK技术的本质就是实时动态定位技术，该技术以载波相位观测为基础。对于实时动态定位技术，其核心理念就是参考站向流动站进行实时传送操作，传送媒介主要是借助数据链路，传送的内容主要有以下三点，分别是载波相位观测值、伪距观测值和基准站坐标。数据处理技术和数据传输技术是GPS RTK技术的关键。影響数据处理的主要因素包括以下两点，分别是参考站和流动站观测数据的精确度、数据链路的信号质量。结合实际应用中的多次现场观测，在数据链路上观测数据的精确度和信号质量在很大程度上受参考站位置选择的影响，而流动站的位置选择依据除了工作任务之外别无其它，由此可见，参考站的位置选择对于地形测量成效具有重要意义，GPS RTK技术在地形测量中的应用一定要注重参考站有利位置的选择。

2、在地形测量碎步数据采集中的应用

对于实际应用中的地形测量项目，借助GPS RTK系统对现场数据进行收集工作就以下几个特性，分别是减小了天气因素的影响，具有高精度的测绘技术，对于控制点之间的可达性没有必要考虑等等。当然在具有绝对优势的条件下，肯定也会有或多或少的弊端，比如对于住宅区和森林的观测无法实现，对于复杂地形如沟壑的观察容易遇到困难。

2.1对开放区域独立特征和先进特征的观察

GPS RTK系统在地形测量中的应用可以对开放区域独立特征和线性特征进行直接观察，其中独立特征主要包括坟墓、出水口、高层点等相关因素，线性特征主要包括所有类型的道路、水稻等，可达到1-3厘米的高精度。具体来讲就是被流动站进行相关放置工作，其放置点以各种地面物体的位置点为基准。完成仪器状态的固定工作之后，对所有类型地物的相应属性代码进行输入和保存，在内业整理过程中，以属性编码为依据，将对各类地物的表示通过程序显示出来。

2.2对地物分类实现项目效益最大化

在地形测量过程中，住宅、养殖场、废弃的工厂极有可能存在于测量的空旷地区，这些独立或小型的建筑物和林地，对于项目效益具有重要影响作用，要想实现项目效益最大化，对这些地物进行分类操作是必不可少的，对于不同类型的地物，要相应的采取针对性的处理措施。GPSRTK系统在实际应用中有以下几种常见的处理方法，分别是，第1种是针对低层建筑物的处理，适当对中杆高度进行增加，延伸GPS RTK系统的卫星接收天线，使其能够到达屋顶;第2种是针对结构简单的高层建筑，借助GPS RTK系统进行辅助点的相关观测操作。有a、b、c、d4个观测角度，对各自延伸线上的辅助点进行观察，并绘制草图，对要测量的点进行记录，记录内容主要包括辅助点的编号和连接顺序;第3种是针对位于森林附近一定范围之内的具有复杂结构的高层建筑，GPS RTK系统的应用就是，在恰当的位置将其作为图根控制点，随后再借助全站仪开展附加测量等相关工作。

2.3对高压电极、低压电极和通信级进行精确定位

经调查表明，地形调查项目的分布主要是在经济发达地区，比如城市、矿山等。通常情况下这些地区会有相对发达的通信和电力系统，像传输塔、高压电杆、低压电杆和通信电缆这些东西都较为常见。因此，GPS RTK系统数据的收集一定要注意对高压电极、低压电极和通信级的精确定位，每个电极的厚度和高度都是一定的。GPS卫星接收天线在几点位置附近时，极有可能会对部分卫星信号产生阻挡，位于电杆上的电力线和通信线路，因自身属性都存在电磁干扰，对数据的采集工作就会变得比较困难。一旦GPS RTK系统对其他数据进行收集的同时，借助前站，以对各种类型的电线杆和通讯棒进行测试操作，工作负荷将会大幅度增长，增长关系大致为指数型关系。结合GPS RTK技术的相关设计思想，如果是在现场对各种极点数据进行收集时，位于流动站的GPS卫星接收天线，将会对极点位置进行关闭操作，并在大概2-4秒内对数据进行保存。如果保存时间过于短暂，就无法实现对来自数据链路的基站信息的充分利用，如果保存时间过长，在电磁干扰下的通信线路会造成系统的失锁。

结语：

综上所述，我们可以了解到，GPS RTK作为一种实时动态定位技术，与传统静态观测技术相比，无论是从精确度还是测量速度或者其他各个方面，都占据绝对优势。作为一种实时观测的地形测量技术，他在处理复杂环境时，具有极高的精确度和测量速度，对于野外开阔地区的调查工作，它的测量十分迅速，光导体的辅助作用帮助测量技术进一步加快了项目测量进度，提高了测量数据的精确度。相对于植被密集的偏远山区，RTK技术比传统常用的测量方法更具优势。该技术在反应速度和定位精确度上的绝对优势，为数字化地形测量开拓了新的局面，该技术在地形测量中的应用发展前景良好，数字化地形测量面貌即将焕然一新。

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