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1概述全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem）作為新一代的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，以其全球性、全天候、高精度、高效益的顯著特點(diǎn)，已經(jīng)在測(cè)量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。gps技術(shù)表征的平面位置，其精度之高以被人們所認(rèn)識(shí)和接受。但是GPS高程精度如何，一直是人們普遍關(guān)心的問題。為此，國內(nèi)一些測(cè)繪單位進(jìn)行了若干試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果來看，在較為平坦或淺丘的地區(qū)，GPS高程可以達(dá)到三～四等水準(zhǔn)精度。
2 GPS RTK技術(shù) 差分GPS定位技術(shù)是一種高效的定位技術(shù)，它是利用2臺(tái)以上GPS接收機(jī)同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，其中一臺(tái)安置在已知坐標(biāo)點(diǎn)上作為基準(zhǔn)站，另一臺(tái)用來測(cè)定未知點(diǎn)的坐標(biāo)（稱移動(dòng)站），基準(zhǔn)站根據(jù)該點(diǎn)的準(zhǔn)確坐標(biāo)求出其到衛(wèi)星的距離改正數(shù)并將這一改正數(shù)發(fā)給移動(dòng)站，移動(dòng)站根據(jù)這一改正數(shù)來改正其定位結(jié)果，從而大大提高定位精度。 RTK（Real TimeKinematic）技術(shù)是載波相位差分技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量的差分方法，它又分為修正法和差分法，修正法是將基準(zhǔn)站的載波相位修正值發(fā)送給移動(dòng)站，改正移動(dòng)站的接受到的載波相位，再解求坐標(biāo)，也稱準(zhǔn)RTK。差分法是將基準(zhǔn)站采集到的載波相位發(fā)送給移動(dòng)站，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)，也稱真正的RTK。RTK的關(guān)鍵技術(shù)主要是初始整周模糊度的快速解算，數(shù)據(jù)鏈能優(yōu)質(zhì)完成實(shí)現(xiàn)高波特率數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃院蛷?qiáng)抗干擾性。RTK工作原理及模式具體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、2。
圖1基準(zhǔn)站結(jié)構(gòu)圖
圖2流動(dòng)站結(jié)構(gòu)圖
2.1 RTK正常工作的基本條件 2.1.1基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同時(shí)接收到5顆以上GPS衛(wèi)星信號(hào)。
2.1.2基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同時(shí)接收到衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站發(fā)出的差分信號(hào)。
2.1.3基準(zhǔn)站和移動(dòng)站要連續(xù)接收GPS衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站發(fā)出的差分信號(hào)。即移動(dòng)站遷站過程中不能關(guān)機(jī)，不能失鎖。否則RTK須重新初始化。
2.2 RTK的精度 RTK技術(shù)采用求差法降低了載波相位測(cè)量改正后的的殘余誤差及接收機(jī)鐘差和衛(wèi)星改正后的殘余誤差等因素的影響，使測(cè)量精度達(dá)到厘米級(jí)，一般系統(tǒng)標(biāo)稱精度為10mm+2ppm。工程實(shí)踐和研究均證明RTK能達(dá)到厘米級(jí)精度。
2.2.1 RTK的平面精度：通過對(duì)天寶5000系列RTK的研究表明：A、數(shù)據(jù)鏈信號(hào)接收半徑超過15公里，但RTK測(cè)量結(jié)果只在4公里的范圍內(nèi)保持了較高精度（用全站儀檢查其中誤差在5cm以內(nèi)），4公里以外的測(cè)量結(jié)果誤差明顯增大，測(cè)量結(jié)果不可靠。B、接收到的衛(wèi)星數(shù)目越少，測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差越大，但只要能接收到5顆以上衛(wèi)星，得出的固定解就能達(dá)到儀器標(biāo)稱精度。
2.2.2 RTK的測(cè)高精度：為檢驗(yàn)Trimble 4000（OTF）（標(biāo)稱精度為垂直20mm+2ppm），通過292個(gè)點(diǎn)的觀測(cè)誤差分析，得出：（1）高程觀測(cè)平均值為162.701m，標(biāo)準(zhǔn)差為8mm。最大值為193.921m，最小值為193.866m，有97%的數(shù)據(jù)中誤差小于20mm。即RTK的固定解能達(dá)到儀器標(biāo)稱精度。（2）當(dāng)VDOP < 2時(shí)，觀測(cè)結(jié)果最優(yōu)，當(dāng)VDOP＞4時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)差明顯增大，但仍優(yōu)于標(biāo)稱精度，可見衛(wèi)星分布對(duì)高程精度有影響，但影響不大。（3）當(dāng)接收衛(wèi)星數(shù)目超過6顆時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)差變化不顯著，當(dāng)接收衛(wèi)星數(shù)目為5顆時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)差明顯增大，但仍優(yōu)于標(biāo)稱精度。（4）可見，只要接收衛(wèi)星數(shù)目超過5顆，VDOP < 4，能得出固定解，這種RTK就能達(dá)到測(cè)高標(biāo)稱精度。（5）北京一家公司在2000年對(duì)ASHTECH軌跡GPS RTK系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，RTK測(cè)得的X、Y平面坐標(biāo)同精確值之差的平均值為4-9mm；高程同精確值之差的平均值，邊長(zhǎng)小于5Km時(shí)約13mm，邊長(zhǎng)10Km時(shí)約37mm；距離同精確值之差的平均值為3mm。論文參考網(wǎng)。
2.3 RTK數(shù)據(jù)鏈的傳輸特性及適用范圍 要使RTK連續(xù)快速地獲得固定解，就必須使RTK移動(dòng)站連續(xù)、可靠、快速地接收到基準(zhǔn)站發(fā)來的數(shù)據(jù)鏈信號(hào)，數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)母呖煽啃院蛷?qiáng)抗干擾性主要受地形地勢(shì)的影響。目前，RTK系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸多采用超高頻（UHF）和高頻（HF）播發(fā)差分信號(hào)，這三種頻率的特點(diǎn)如表2-1所示。
[中圖分類號(hào)] P228.4 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2014）-2-149-1
1GPS測(cè)量技術(shù)與GPS控制網(wǎng)測(cè)量
1.1GPS測(cè)量技術(shù)
GPS RTK（Real Time Kinematic） 技術(shù)開始于 90 年代初 ，是一種全天候、全方位的新型測(cè)量系統(tǒng)，稱載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)，是目前適時(shí)、準(zhǔn)確地確定待測(cè)點(diǎn)的位置的最佳方式，是基于載波相位觀測(cè)值基礎(chǔ)上的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)。GPS RTK 具有定位精度高且精度分布均勻，速度快、效率高，觀測(cè)時(shí)間短，方便靈活，測(cè)程不受限制，不受通視條件影響等優(yōu)點(diǎn)。
1.2GPS控制網(wǎng)測(cè)量
GPS 控制網(wǎng)網(wǎng)形比較靈活 ，可以根據(jù)實(shí)際地理?xiàng)l件 ，建筑物條件以及相應(yīng)的測(cè)區(qū)情況來布設(shè)。連接方式可以為點(diǎn)連式的、邊連式的、混連式的、中點(diǎn)多邊形等連接方式。GPS 控制測(cè)量點(diǎn)間不要求通視，圖形結(jié)構(gòu)靈活， 因此選點(diǎn)工作要比傳統(tǒng)控制測(cè)量的選點(diǎn)簡(jiǎn)便容易得多。GPS 點(diǎn)的選定不以相鄰點(diǎn)間的通視作為先決條件 ，給選點(diǎn)帶來極大的靈活性，但也有具體的要求。 點(diǎn)位應(yīng)當(dāng)保證觀測(cè)時(shí)衛(wèi)星信號(hào)不能受到干擾，選點(diǎn)時(shí)做到點(diǎn)位周圍視場(chǎng)內(nèi)最好沒有高度角大于 15°的障礙物，尤其是不能有成片的障礙物， 遠(yuǎn)離大功率的無線發(fā)射臺(tái)和高壓電線，沒有大面積的水域或?qū)﹄姶挪ǚ瓷洌ɑ蛭眨┑奈矬w。
觀測(cè)作業(yè)的主要任務(wù)是捕獲 GPS 衛(wèi)星信號(hào)對(duì)其進(jìn)行跟蹤、接收和處理，以獲取所需的定位和觀測(cè)數(shù)據(jù)。開機(jī)后，等待接收機(jī)初始化完成并進(jìn)行記錄數(shù)據(jù)狀態(tài)，然后每隔幾分鐘便查看一下接收機(jī)的工作是否正常。 在觀測(cè)作業(yè)中認(rèn)真作到：觀測(cè)組按照計(jì)劃表規(guī)定時(shí)間作業(yè)，確保同步觀測(cè)；開機(jī)前后各量取天線高一測(cè)回，每測(cè)回從不同部位量取三次，兩測(cè)回天線高之差不大于 3mm；天線高的量取部位，按作業(yè)前的統(tǒng)一規(guī)定量取，并在記錄薄中詳細(xì)記錄；一個(gè)時(shí)段觀測(cè)中，不能夠關(guān)機(jī)又重新啟動(dòng)、自測(cè)試、改變衛(wèi)星高度角及數(shù)據(jù)采樣間隔、改變天線位置，關(guān)閉或刪除文件等；原始觀測(cè)值和記錄項(xiàng)目，按規(guī)定現(xiàn)場(chǎng)記錄，字跡清楚，不的涂改、轉(zhuǎn)抄；觀測(cè)期間防止接收機(jī)震動(dòng)，防止人員和其他物體碰動(dòng)天線或阻擋信號(hào)。
2GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是指在限定精度、可靠性和費(fèi)用等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)下， 尋求網(wǎng)設(shè)計(jì)的最佳極值。與經(jīng)典控制網(wǎng)相似， GPS 控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)也存在優(yōu)化的問題。但是， 由于 GPS 測(cè)量無論是在測(cè)量方式上，還是在構(gòu)網(wǎng)方式上均完全不同于經(jīng)典控制測(cè)量， 因而其優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容也不同于經(jīng)典優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2.1GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化指標(biāo)
（1）效率指標(biāo)。GPS控制網(wǎng)的效率指標(biāo)為Cmin，如果GPS控制網(wǎng)的總點(diǎn)數(shù)是n，用m臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行同步觀測(cè)，則該網(wǎng)的最小觀測(cè)期數(shù)（同步觀測(cè)的次數(shù)）為： 。
（2）可靠性指標(biāo)。可靠性是指在控制網(wǎng)中設(shè)置一定數(shù)量的多余觀測(cè)，使其對(duì)于觀測(cè)中的粗差具有自檢能力，并限制其對(duì)目標(biāo)成果的影響。對(duì)于GPS控制網(wǎng)中的n點(diǎn)，觀測(cè)基線向量參數(shù)為J必=n-1： 。每點(diǎn)設(shè)站次數(shù)為k，則觀測(cè)時(shí)段數(shù)為：C=n?k/m 。而m臺(tái)接收機(jī)觀測(cè)到的獨(dú)立觀測(cè)基線向量數(shù)為：j獨(dú)=C?（m-1） 。則控制網(wǎng)中多余的觀測(cè)基線向量參數(shù)為：j獨(dú)=C?（n-1）/（m-1） 。GPS控制網(wǎng)多余觀測(cè)數(shù)與獨(dú)立基線向量觀測(cè)值總數(shù)之比為： G=（J多/J獨(dú)）≥1/3。
（3）精度指標(biāo)。網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)的協(xié)因數(shù)陣Qx包含了全網(wǎng)精度情況的全部信息，通常采用最優(yōu)性標(biāo)準(zhǔn) A、最優(yōu)性標(biāo)準(zhǔn) D、最優(yōu)性指標(biāo)E和最優(yōu)性標(biāo)準(zhǔn)F作為純量精度優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)來建立優(yōu)化設(shè)計(jì)精度目標(biāo)函數(shù)。實(shí)際上代表的是2點(diǎn)間的相對(duì)點(diǎn)位精度，它一般在接收機(jī)接收到信號(hào)并解算出基線向量后一起計(jì)算出。影響它的主要因素是接收時(shí)間的長(zhǎng)短以及衛(wèi)星的GDOP數(shù)據(jù)（幾何精度因子），由基線向量協(xié)因數(shù)陣和觀測(cè)方程可以推導(dǎo)出GPS控制網(wǎng)的整體點(diǎn)位精度 ，從而考察GPSQx控制網(wǎng)的整體質(zhì)量指標(biāo)。
（4）經(jīng)費(fèi)指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是指用較少的人力、物力和財(cái)力實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS控制網(wǎng)精確性與可靠性的控制。經(jīng)費(fèi)取決于控制網(wǎng)中點(diǎn)的總數(shù)和重復(fù)設(shè)站率，如果1臺(tái)接收機(jī)觀測(cè)1期的平均費(fèi)用為T，則總費(fèi)用為：F=T?Cmin。
2.2GPS控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的分類
由于GPS控制網(wǎng)同經(jīng)典網(wǎng)有諸多不同，導(dǎo)致了GPS 控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)不完全等同于經(jīng)典控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，一般可分為四級(jí)。
零級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)是在已知 GPS 控制網(wǎng)平差模型中的系數(shù)陣 A 和權(quán)陣 P 的基礎(chǔ)上， 求解協(xié)因數(shù)陣 Qxx的過程。這實(shí)際上是一個(gè)平差的過程， 除了一些形變觀測(cè)網(wǎng)和特殊網(wǎng)以外， 對(duì)于一般實(shí)際應(yīng)用的GPS 控制網(wǎng)來說沒有太大的意義。
一級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)是在大致確定了總點(diǎn)數(shù)、總基線數(shù)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)網(wǎng)形的優(yōu)化設(shè)計(jì)求出數(shù)學(xué)模型中系數(shù)陣 A， 以使得Qxx達(dá)到設(shè)計(jì)要求的過程。因?yàn)?GPS 網(wǎng)的精度與網(wǎng)形和傳遞三角形的角度沒有太大的關(guān)系， 所以不改變基線的連接方式， 只單純地改變點(diǎn)的位置對(duì)精度的提高沒有意義。而當(dāng)改變基線連接方式的時(shí)候，異步環(huán)的邊數(shù)、個(gè)數(shù)和形式就會(huì)有所改變， 這樣就對(duì)網(wǎng)的精度和可靠性產(chǎn)生了影響。因此對(duì)系數(shù)陣 A 的設(shè)計(jì)是很有意義的。
二級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)是在已確定網(wǎng)形， 即確定了系數(shù)陣 A 和未知數(shù)協(xié)因數(shù)陣 Qxx 后， 優(yōu)化設(shè)計(jì)權(quán)陣 P的過程。因?yàn)?GPS 控制網(wǎng)中的權(quán)與基線的長(zhǎng)度沒有直接關(guān)系， 而當(dāng)確定了整周模糊度之后，再增加觀測(cè)時(shí)間也不會(huì)明顯提高觀測(cè)值的權(quán)， 因此對(duì) GPS 控制
網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)， 尤其是不同作業(yè)模式不同精度類型的 GPS 接收機(jī)聯(lián)合作業(yè)的 GPS 控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中， 權(quán)陣 P 的設(shè)計(jì)也就有了一定的意義。
三級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)是對(duì)精度沒有達(dá)到限差要求的GPS 控制網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)的加密和改進(jìn)，使其逐漸達(dá)到精度要求，也就是對(duì)網(wǎng)形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)。綜上所述， GPS 控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要?dú)w結(jié)為二類內(nèi)容的設(shè)計(jì) GPS 控制網(wǎng)基準(zhǔn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)； GPS 控制網(wǎng)圖形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括網(wǎng)的精度設(shè)計(jì)、網(wǎng)的抗粗差能力的可靠性設(shè)計(jì)、網(wǎng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)差能力的強(qiáng)度設(shè)計(jì)。
中圖分類號(hào)：P412.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1004373X(2008)0317903
Study on the Technology of GPS Sonde
LIU Xiaoqin1,CAI Delin2,XU Changlei1
(1.Department of Electronic Science and Technology,Anhui University,Hefei,230039,China;
2.The 38th Research Institute,China Electronics and Technology Group Corporation,Hefei,230031,China)
Abstract：It is an important trend of international meterological sounding that using GPS technologycarry out meterological sounding.In China,the upper―air sounding system is relatively backward.It is imperative to develop the technology of GPS in our sounding system and make the sounding development of our country and the international simultaneously.Through the research of GPS meteorological sounding way,the working principle and the process flow of GPS sonde are expounded.System structure diagram of GPS sonde is presented.The research shows that using GPS technology to achieve meteorological sounding can improve the accuracy of meterological sounding.
Keywords：navigation;GPS;meteorology;sonde;anemography
1 引 言
近年來，衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，特別是美國的全球定位系統(tǒng)（Global Position System,GPS）[1,2]發(fā)展極為迅速。GPS能夠?yàn)榈厍虮砻婧徒乜臻g的廣大用戶提供全天候、實(shí)時(shí)、高精度的位置、速度和時(shí)間等導(dǎo)航服務(wù)信息。GPS是一種新興的全球定位技術(shù)，他具有定位精度高、使用方便的特點(diǎn)。
GPS高空探測(cè)系統(tǒng)是新一代探空系統(tǒng)，他采用數(shù)字化測(cè)量電路測(cè)量大氣溫、壓、濕,并運(yùn)用GPS測(cè)量大氣風(fēng)向、風(fēng)速。采用GPS技術(shù)實(shí)現(xiàn)氣象探空，能夠大大提高氣象探空的準(zhǔn)確性,降低地面接收系統(tǒng)的成本,提高氣象探空系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。國際上一些先進(jìn)國家已將該GPS技術(shù)應(yīng)用到氣象探空和高空測(cè)風(fēng)當(dāng)中,國內(nèi)一些研究單位也相繼開展了相關(guān)技術(shù)的研究。
探空儀主要為電子探空儀，國際先進(jìn)的電子探空儀主要有芬蘭Vaisala公司RS92探空儀。我國是惟一還在使用機(jī)械電碼式探空儀的國家，應(yīng)盡快發(fā)展我國GPS探空技術(shù)。
2 GPS氣象探空的實(shí)現(xiàn)
GPS氣象探空[3]主要有空中射頻轉(zhuǎn)發(fā)和空中數(shù)字轉(zhuǎn)發(fā)兩種方式：如圖1和2所示。
圖1 射頻轉(zhuǎn)發(fā)方案框圖
由圖1可見，射頻轉(zhuǎn)發(fā)方案是將球載設(shè)備接收到的GPS射頻信號(hào)直接下變頻到氣象探空專用頻率，放大后與溫濕壓傳感器輸出的數(shù)字信號(hào)合成后轉(zhuǎn)發(fā)到地面接收機(jī)，也就是說球載部分只有射頻接收部分沒有定位解算部分的電路。地面接收機(jī)將接收到的射頻信號(hào)分離成溫濕壓信號(hào)和GPS射頻信號(hào)，在地面接收機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)GPS的定位解算。主要技術(shù)難題是GPS射頻信號(hào)與溫濕壓數(shù)字信號(hào)電平相差懸殊所帶來的電磁兼容問題，以及抗干擾和地面解算的頻率基準(zhǔn)問題。而且射頻轉(zhuǎn)發(fā)方案的通信鏈路設(shè)計(jì)復(fù)雜，體積大，因此一般采用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方案。
圖2 數(shù)字轉(zhuǎn)發(fā)方案框圖
圖2中數(shù)字轉(zhuǎn)發(fā)是將GPSOEM板的定位數(shù)據(jù)直接與溫濕壓數(shù)據(jù)合成編碼后轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)字轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)點(diǎn)是減少探空儀設(shè)備的復(fù)雜程度，把大量處理過程轉(zhuǎn)移到地面，降低探空儀的成本。采用數(shù)字轉(zhuǎn)發(fā)方式，發(fā)射功率利用率較高，避免發(fā)生自激,工作頻點(diǎn)可調(diào)，可避開環(huán)境的干擾。
3 GPS探空儀的系統(tǒng)組成
GPS探空儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示,他由兩部分組成：球上設(shè)備和地面設(shè)備。
圖3 GPS探空儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
球上設(shè)備由PTU數(shù)據(jù)處理單元、GPS單元、通信單元三部分構(gòu)成。
PTU數(shù)據(jù)處理單元 由單片機(jī)和測(cè)量電路構(gòu)成，完成數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸。既可以測(cè)量電阻感應(yīng)元件，又可以測(cè)量電容感應(yīng)元件。
GPS單元 用于接收GPS衛(wèi)星信息，提供氣球的位置信息（經(jīng)緯度、高度）和時(shí)間信息。
通信單元 接收PTU數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)，進(jìn)行編碼、合成，將數(shù)字信息進(jìn)行FSK調(diào)制，轉(zhuǎn)變成射頻信號(hào)，發(fā)送給地面接收系統(tǒng)。
地面設(shè)備由通信單元、基站GPS處理機(jī)、終端數(shù)據(jù)處理和指示單元等三部分構(gòu)成。
通信單元 接收探空儀發(fā)射的射頻信號(hào)，解調(diào)出數(shù)字信息，進(jìn)行解碼，輸出為GPS通道數(shù)據(jù)以及PTU測(cè)量數(shù)據(jù)（溫濕壓）；
基站GPS處理機(jī) 對(duì)接收的球上GPS通道數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,接收基站GPS位置數(shù)據(jù);
終端數(shù)據(jù)處理單元 由計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、調(diào)制解調(diào)器組成。計(jì)算機(jī)收集探空儀發(fā)來的數(shù)據(jù)和基站位置數(shù)據(jù)，對(duì)信息進(jìn)行預(yù)處理，顯示溫、壓、濕數(shù)據(jù)，對(duì)測(cè)風(fēng)信息進(jìn)行處理，解算出風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)據(jù)。調(diào)制解調(diào)器用于通過電話線路與氣象計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信，傳送探空數(shù)據(jù)。
4 工作原理
4.1 溫、濕、壓測(cè)量
PTU設(shè)備測(cè)量原理如圖4所示，通過溫濕度、氣壓傳感器探頭探測(cè)的電阻、電容變化量轉(zhuǎn)化為電壓或頻率變化量，這些變化量均為模擬量，經(jīng)過運(yùn)算放大器進(jìn)行小信號(hào)放大，A/D變換為數(shù)字量，同時(shí)查表進(jìn)行修正、數(shù)字編碼，由外時(shí)鐘采集同步輸出傳感器數(shù)據(jù)。
探空儀采集的空中的氣壓、溫度和相對(duì)濕度數(shù)據(jù)（簡(jiǎn)稱PTU數(shù)據(jù)）經(jīng)探空儀的轉(zhuǎn)發(fā)器電路轉(zhuǎn)發(fā)到地面基站，經(jīng)硬件解調(diào)設(shè)備和軟件處理后得到所需的探測(cè)氣象要素?cái)?shù)據(jù)。由于遙測(cè)噪聲、調(diào)制電路、下行鏈路、解調(diào)電路、輻射及外界不確定氣候條件等因素影響，導(dǎo)致PTU原始數(shù)據(jù)出現(xiàn)物理上的不一致數(shù)據(jù)點(diǎn)和丟失的數(shù)據(jù)點(diǎn)。這就要求我們必須利用物理方程、數(shù)學(xué)算法及氣象學(xué)理論模型對(duì)原始數(shù)據(jù)做編輯處理。
全球定位系統(tǒng)GPS作為新一代的衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)，不僅具有良好的抗干擾性和保密性，而且具有全球性、全天候、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性的精密三維導(dǎo)航與定位能力，能為土地測(cè)量提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。目前GPS系統(tǒng)已廣泛用于地籍測(cè)量中，尤其是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）定位技術(shù)在地籍測(cè)量中蘊(yùn)含著巨大的技術(shù)潛力。
一、GPS測(cè)量的特點(diǎn)
相對(duì)于常規(guī)測(cè)量來說，GPS測(cè)量主要有以下特點(diǎn)：
（一）測(cè)量精度高，時(shí)間短
一般雙頻GPS接收機(jī)基線解算精度為5mm+1ppm，而紅外儀標(biāo)稱精度為5mm+5ppm，GPS測(cè)量精度與紅外儀相當(dāng)，但隨著距離的增長(zhǎng)，GPS測(cè)量?jī)?yōu)越性愈加突出。近幾年，隨著GPS測(cè)量技術(shù)的不斷完善，軟件的不斷更新，在進(jìn)行GPS測(cè)量時(shí)，靜態(tài)相對(duì)定位每站僅需20 min左右，動(dòng)態(tài)相對(duì)定位僅需幾秒鐘。
（二）測(cè)站間無需通視，儀器操作簡(jiǎn)便
GPS測(cè)量不需要測(cè)站間相互通視，可根據(jù)實(shí)際需要確定點(diǎn)位，使得選點(diǎn)工作更加靈活方便。另外，GPS接收機(jī)自動(dòng)化程度越來越高，操作實(shí)現(xiàn)智能化，觀測(cè)人員只需對(duì)中、整平、量取天線高及開機(jī)后設(shè)定參數(shù)，接收機(jī)即可進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)和記錄。
（三）全球性、全天候作業(yè)
由于GPS衛(wèi)星分布合理，能為用戶提供連續(xù)、實(shí)時(shí)的三維位置，三維速度和時(shí)間，在地球任何地點(diǎn)、任何時(shí)間均可連續(xù)同步觀測(cè)到4顆以上的衛(wèi)星，且測(cè)站之間不需點(diǎn)間透視，點(diǎn)位位置可根據(jù)需要可稀可密，使選點(diǎn)工作靈活，節(jié)約大量的造標(biāo)費(fèi)用，并不受陰天黑夜、起霧刮風(fēng)、下雨下雪等氣候的影響，可隨時(shí)進(jìn)行GPS測(cè)量。
二、GPS測(cè)量原理
GPS全球定位系統(tǒng)由空間衛(wèi)星群和地面監(jiān)控系統(tǒng)兩大部分組成，GPS用戶設(shè)備由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及其終端設(shè)備等組成。GPS接收機(jī)可捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，跟蹤衛(wèi)星的運(yùn)行，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行交換、放大和處理，再通過計(jì)算機(jī)和相應(yīng)軟件，經(jīng)基線解算、網(wǎng)平差，求出GPS接收機(jī)中心（測(cè)站點(diǎn)）的三維坐標(biāo)。最終計(jì)算出準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)。
（一）靜態(tài)測(cè)量
就是用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上GPS接收機(jī)同步觀測(cè)，對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行處理，可等到兩測(cè)站間精密的WGS-84基線向量，再經(jīng)過平差、坐標(biāo)傳遞、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等工作，最終等到測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。顯然靜態(tài)測(cè)量不具備實(shí)時(shí)性。
（二）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）定位技術(shù)
是以載波相位觀測(cè)值為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS技術(shù)，它是GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新突破，在土地測(cè)量中有廣闊的應(yīng)用前景。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位(RTK)系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動(dòng)站組成，建立無線數(shù)據(jù)通訊是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的保證，其原理是取點(diǎn)位精度較高的首級(jí)控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，安置一臺(tái)接收機(jī)作為參考站，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，流動(dòng)站上的接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過無線電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站上的觀測(cè)數(shù)據(jù)，隨機(jī)計(jì)算機(jī)根據(jù)相對(duì)定位的原理實(shí)時(shí)計(jì)算顯示出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)和測(cè)量精度。在土地測(cè)量中，RTK技術(shù)可實(shí)時(shí)地測(cè)定界址點(diǎn)坐標(biāo)，確定土地使用界限范圍，計(jì)算用地面積，在土地分類及權(quán)屬調(diào)查時(shí)，應(yīng)用RTK技術(shù)可實(shí)時(shí)測(cè)量權(quán)屬界限、土地分類修測(cè)，提高了測(cè)量速度和精度。
三、GPS測(cè)量模式地籍測(cè)量中應(yīng)用RTK技術(shù)測(cè)定每一宗土地的權(quán)屬界址點(diǎn)以及測(cè)繪地籍圖，能實(shí)時(shí)測(cè)定有關(guān)界址點(diǎn)及一些地物點(diǎn)的位置并能達(dá)到要求的厘米級(jí)精度。將GPS獲得的數(shù)據(jù)處理后直接錄入成圖系統(tǒng)，可及時(shí)地精確獲得地籍圖。在測(cè)量地籍時(shí)，GPS―RTK技術(shù)主要有兩種方式：
（一）GPS-RTK接收機(jī)+測(cè)圖軟件
利用GPS―RTK接收機(jī)在野外實(shí)地測(cè)量各種地籍要素?cái)?shù)據(jù)，經(jīng)過GPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行預(yù)處理，按相應(yīng)的格式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)文件中，同時(shí)配繪草圖，供測(cè)圖軟件進(jìn)行編輯成圖。這樣控制點(diǎn)大大減少，測(cè)量效率大大提高。但必須繪制測(cè)量草圖，一些無線電死角和衛(wèi)星信號(hào)死角無法采集數(shù)據(jù)，必須用全站儀進(jìn)行補(bǔ)充。
（二）GPS-RTK接收機(jī)+全站儀+掌上電腦+測(cè)圖軟件
這種模式將克服集中數(shù)字測(cè)量模式的缺點(diǎn)，可適應(yīng)任何地形環(huán)境條件和任意比例尺地籍圖的測(cè)繪，實(shí)現(xiàn)全天候、無障礙、快速、高精度、高效的內(nèi)外業(yè)一體化采集地籍信息。
四、RTK地籍碎步測(cè)量技術(shù)
與采取全站儀相比，采用RTK技術(shù)在地籍碎步測(cè)量中也具有非常突出的優(yōu)勢(shì)：
（一）采點(diǎn)速度快，因?yàn)榻馑闼俣纫堰_(dá)到20Hz（一般用1Hz），即每秒鐘就可以記錄一組觀測(cè)數(shù)據(jù)，所以初始化完成后單點(diǎn)采集的時(shí)間幾乎可以忽略不計(jì)。
（二）作用范圍廣，減少做控制和換站的工作量。一般在沿基準(zhǔn)站方向阻擋較少的地區(qū)，RTK作用半徑可達(dá)十幾公里。多臺(tái)接收機(jī)可以同步工作，而且相互不影響，也無誤差的積累。實(shí)踐證明，在相同的時(shí)間內(nèi)，一臺(tái)流動(dòng)站大約是一臺(tái)全站儀工作效率的兩倍。
（三）實(shí)現(xiàn)單人操作，節(jié)省勞動(dòng)力。在保證基準(zhǔn)站安全的前提下，每臺(tái)流動(dòng)站只需要一人。
五、GPS在地籍測(cè)量中需要注意的問題
（一）測(cè)繪點(diǎn)的選取
應(yīng)用GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)進(jìn)行土地測(cè)量之前，首先要完成測(cè)繪點(diǎn)的選取工作。選取測(cè)繪點(diǎn)時(shí)，要保證測(cè)繪點(diǎn)上空的開闊度，使對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)跟蹤時(shí)可以有更好的信號(hào)質(zhì)量。測(cè)繪點(diǎn)上空不能存在成片的障礙物。同時(shí)測(cè)繪點(diǎn)的選取要遠(yuǎn)離電磁波干擾源，要保證測(cè)繪點(diǎn)方圓200m內(nèi)不能有高壓輸電線以及大功率的無線電發(fā)射設(shè)施等。否則，將會(huì)導(dǎo)致多路徑效應(yīng)，影響測(cè)量精度，所以測(cè)繪點(diǎn)的選取也要避開高層建筑以及成片的水域。
（二）數(shù)據(jù)觀測(cè)
在GPS 外業(yè)施測(cè)中，利用GPS 接收機(jī)獲取 GPS衛(wèi)星信號(hào)，其主要工作包括天線設(shè)置、接收機(jī)操作和測(cè)站記簿等。天線應(yīng)與周圍物體相隔一定的距離。天線的對(duì)中、整平和定向應(yīng)符合精度要求，并應(yīng)精確地測(cè)天線高。在作偏心觀測(cè)時(shí)應(yīng)精確測(cè)定偏心元素。天線高度偏心元素和觀測(cè)中的各種情況和問題應(yīng)正確記錄在記錄簿內(nèi)。為了保證 GPS 觀測(cè)的質(zhì)量，在施測(cè)前應(yīng)對(duì) GPS 進(jìn)行檢測(cè)，并且宜在 GPS 網(wǎng)中加測(cè)部分電磁波測(cè)距邊。
（三）基準(zhǔn)設(shè)計(jì)
GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，一般主要是指確定網(wǎng)的位置基準(zhǔn)問題。確定網(wǎng)的位置基準(zhǔn)，可選網(wǎng)中一點(diǎn)的坐標(biāo)值并加以固定或給以適當(dāng)?shù)臋?quán)，或者網(wǎng)中的點(diǎn)均不固定，通過自由網(wǎng)偽逆平差或穩(wěn)擬平差，來確定網(wǎng)的位置基準(zhǔn)。這種以最小約束法進(jìn)行GPS網(wǎng)的平差，對(duì)網(wǎng)的定向與尺度沒有影響，平差后網(wǎng)的方向和尺度以及網(wǎng)的相對(duì)精度都是相同的，但網(wǎng)的位置及點(diǎn)位精度卻不相同。在網(wǎng)中選若干點(diǎn)的坐標(biāo)值并加以固定，或者選網(wǎng)中若干點(diǎn)的坐標(biāo)值并加以固定，或者選網(wǎng)中若干點(diǎn)的坐標(biāo)值并給以適當(dāng)?shù)臋?quán)，在確定網(wǎng)的位置基準(zhǔn)的同時(shí)，將對(duì)GPS網(wǎng)的方向和尺度產(chǎn)生影響，其影響程度與約束條件的多少及所取觀測(cè)值的精度有關(guān)。
（四）GPS控制網(wǎng)平差
在建立GPS控制網(wǎng)時(shí)，根據(jù)地區(qū)的特點(diǎn)和需要，建立該地區(qū)的坐標(biāo)系統(tǒng)，或采用該地區(qū)原有的坐標(biāo)系統(tǒng)。為此，常常以已有的地面已知點(diǎn)作為起算點(diǎn)。因此，在GPS網(wǎng)平差時(shí)，應(yīng)考慮GPS坐標(biāo)系統(tǒng)與地面參考坐標(biāo)系統(tǒng)的尺度和方位的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
六、結(jié)語
GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)的迅速發(fā)展，給測(cè)繪工作帶來了革命性的變化，也對(duì)地籍測(cè)量工作，特別是地籍控制測(cè)量工作帶來了巨大的影響。應(yīng)用GPS進(jìn)行地籍控制測(cè)量，點(diǎn)與點(diǎn)之間不要求互相通視，這樣避免了常規(guī)地藉測(cè)量控制時(shí)，控制點(diǎn)位選取的局限條件，并且布設(shè)成GPS網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)GPS網(wǎng)精度的影響也甚小?？傊珿PSRTK測(cè)量技術(shù)完全可以滿足土地測(cè)量的需要，使測(cè)量精度達(dá)到規(guī)范要求。各測(cè)量點(diǎn)間不需要通視，不僅快速、方便、不受地形限制，而且還省時(shí)、省力、提高了工作效率；基站和移動(dòng)站間作用距離可達(dá)到10km以上，保證了移動(dòng)站所測(cè)各點(diǎn)幾乎具有同等的精度，避免了全站儀測(cè)量中因不通視而頻繁轉(zhuǎn)站帶來的誤差積累。
參考文獻(xiàn)：
前言
GPS在地籍測(cè)繪的過程中，數(shù)字和信息的存儲(chǔ)只是第一步，而后還需要對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸，所以信息的存儲(chǔ)和傳輸方式是否簡(jiǎn)便，是否準(zhǔn)確和安全，對(duì)于數(shù)字測(cè)繪技術(shù)的準(zhǔn)確性和安全性也是非常重要的。數(shù)字化的地籍測(cè)繪技術(shù)在這方面也克服了傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)方面的缺陷，實(shí)現(xiàn)了更加簡(jiǎn)便的存儲(chǔ)和傳輸。繪圖的更新方式比較簡(jiǎn)便在地籍測(cè)繪的過程中，會(huì)涉及到對(duì)各種地形和地理環(huán)境的繪圖，繪圖可以更加直觀的反映出該區(qū)域的地理特點(diǎn)，所以也是測(cè)繪環(huán)節(jié)的一個(gè)關(guān)鍵。在使用新的數(shù)字地籍測(cè)繪方式進(jìn)行測(cè)繪的過程中，可以實(shí)現(xiàn)更加
簡(jiǎn)便的繪圖，這樣也一定程度上降低了工作的復(fù)雜性，提高了工作效率。GPS技術(shù)即是具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維定位與導(dǎo)航能力的新一代衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng)。
一、GPS技術(shù)的簡(jiǎn)述
GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)繪工作時(shí)采用的工作原理，主要是先將4個(gè)早已獲知具置定點(diǎn)的信號(hào)傳播時(shí)延長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，從而獲取這四個(gè)定點(diǎn)位置到用戶的具體距離，隨后在根據(jù)這四個(gè)定點(diǎn)到用戶之間的距離進(jìn)行解算工作后，將用戶的三維位置和定點(diǎn)之間的時(shí)間同步差值計(jì)算出。由于GPS技術(shù)得到了進(jìn)一步的完善和發(fā)展，不僅靈活性、高精度等優(yōu)點(diǎn)得到更好完善，并且測(cè)繪精度、速度和經(jīng)濟(jì)效益都大大優(yōu)于其他常規(guī)的測(cè)繪技術(shù)與方法，已逐漸成為城市地籍測(cè)繪工作中的主要技術(shù)方法。
二、GPS技術(shù)在地籍測(cè)繪中應(yīng)用
2.1 運(yùn)行的效率較高，在地形不復(fù)雜的環(huán)境下，測(cè)量半徑小于五千米的地區(qū)，只需要在地籍測(cè)繪中使用一次GPS技術(shù)便可以順利的完成測(cè)量工作。傳統(tǒng)測(cè)繪的方式與GPS技術(shù)相比，GPS技術(shù)在地籍測(cè)繪中減少了一定的勞動(dòng)力，提高了工作效率，降低了工作中勞動(dòng)的強(qiáng)度，并且也節(jié)省了地籍測(cè)繪工作的費(fèi)用。
2.2 GPS技術(shù)可以精準(zhǔn)的定位，在數(shù)據(jù)的測(cè)量時(shí)更加可靠準(zhǔn)確，沒有誤差的累計(jì)。其中，在一定條件下，RTK技術(shù)的應(yīng)用，可以把誤差降到厘米內(nèi)。GPS技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，沒有過多的要求，只需要電磁波通視便可以進(jìn)行，受外界干擾因素較少。GPS定位系統(tǒng)具有更高的自動(dòng)化程度。
2.3 靜態(tài)GPS技術(shù)測(cè)量方法
利用GPS定位技術(shù)，確定觀測(cè)站之間相對(duì)位置。它主要由GPS接收設(shè)備的軟件和硬件來決定?？刂茰y(cè)量主要使用HD8200X靜態(tài)機(jī)，采取的是靜態(tài)載波相位相對(duì)定位模式。該模式采用兩臺(tái)（或兩臺(tái)以上）中海達(dá)HD8200X靜態(tài)機(jī)，分別安置在一條（或數(shù)條）基線的端點(diǎn)，根據(jù)基線長(zhǎng)度和要求的精度，按HD8200X靜態(tài)機(jī)外業(yè)的要求同步觀測(cè)四顆以上的衛(wèi)星數(shù)時(shí)段，時(shí)段從30min至幾個(gè)小時(shí)不等?；€測(cè)量的精度可達(dá)±（5mm+1×10-6D），D為基線長(zhǎng)度，以公里計(jì)。采取這種作業(yè)模式所觀測(cè)的獨(dú)立基線邊，應(yīng)構(gòu)成閉合圖形，以利于觀測(cè)成果的檢核，增強(qiáng)網(wǎng)的強(qiáng)度，提高成果的可靠性和精確性。
三、 GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)
GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)是GPS測(cè)量工作實(shí)施的第一步，其主要內(nèi)容包括精度指標(biāo)的確定，GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)和GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)。
3.1 測(cè)量的精度標(biāo)準(zhǔn)
在GPS網(wǎng)總體設(shè)計(jì)中，精度指標(biāo)是比較重要的參數(shù)，它的數(shù)值將直接影響GPS網(wǎng)的布設(shè)方案、觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理，以及作業(yè)的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。對(duì)GPS網(wǎng)的精度要求，主要取決于GPS網(wǎng)的用途，精度指標(biāo)通常均以GPS網(wǎng)中相鄰點(diǎn)之間的距離誤差來表示。
3.2 GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)
根據(jù)GPS測(cè)量的不同用途和GPS網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)的一般原則，GPS網(wǎng)的獨(dú)立觀測(cè)邊均應(yīng)構(gòu)成一定的幾何圖形。圖形的基本形式包括三角形網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)和星形網(wǎng)。
3.2.1 三角網(wǎng)：三角網(wǎng)的三角形邊由獨(dú)立觀測(cè)邊組成。
幾何圖形幾何結(jié)構(gòu)強(qiáng)，具有良好的自檢能力，能夠有效地發(fā)現(xiàn)觀測(cè)成果的粗差，以保障網(wǎng)的可靠性。同時(shí)，經(jīng)平差后網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間基線向量的精度分布均勻。但其觀測(cè)工作量較大，尤其當(dāng)接收機(jī)的數(shù)量較少時(shí)，將使觀測(cè)工作的總時(shí)間大為延長(zhǎng)，因此，通常只有當(dāng)網(wǎng)的精度和可靠性要求較高，接收機(jī)數(shù)目在三臺(tái)以上時(shí)，才單獨(dú)采用這種圖形。
3.2.2環(huán)形網(wǎng)
環(huán)形網(wǎng)是由若干含有多條獨(dú)立觀測(cè)邊的閉合環(huán)所組成的網(wǎng)，這種網(wǎng)形與經(jīng)典測(cè)量中的導(dǎo)線網(wǎng)相似，圖形的結(jié)構(gòu)比三角形稍差。環(huán)形網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是觀測(cè)工作量較小，且具有較好的自檢性和可靠性，其缺點(diǎn)主要是，非直接觀測(cè)的基線邊（或間接邊）精度較直接觀測(cè)邊低，相鄰點(diǎn)間的基線精度分布不均勻。
3.2.3 星形網(wǎng)
星形網(wǎng)的幾何圖形簡(jiǎn)單，但其直接觀測(cè)邊之間，一般不構(gòu)成閉合圖形，所以其檢驗(yàn)與發(fā)現(xiàn)粗差的能力較差。但這種網(wǎng)的主要優(yōu)點(diǎn)是觀測(cè)中通常只需要兩臺(tái)GPS接收機(jī)，作業(yè)簡(jiǎn)單。因此，在快速靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位等快速作業(yè)模式中，大多采用這種網(wǎng)形。它廣泛用于工程放樣、邊界測(cè)量、地籍測(cè)量和碎部測(cè)量等。
3.3 GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)
在全球定位系統(tǒng)中，衛(wèi)星主要被視作位置為已知的高空觀測(cè)目標(biāo)。所以，為了確定接收機(jī)的位置，GPS衛(wèi)星的瞬時(shí)位置通常歸化到統(tǒng)一的地球坐標(biāo)系統(tǒng)?，F(xiàn)在全球定位系統(tǒng)采用的是WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)，是一個(gè)精確的全球大地坐標(biāo)系統(tǒng)。通常在工程測(cè)量中，還往往采用獨(dú)立的施工坐標(biāo)系。因此，在GPS測(cè)量中必須確定地區(qū)性坐標(biāo)系與全球坐標(biāo)系的大地測(cè)量基準(zhǔn)之差，并進(jìn)行兩坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換。
四、 GPS控制網(wǎng)的布設(shè)
4.1 GPS平面控制
靜態(tài)GPS控制點(diǎn)，勘查這些點(diǎn)點(diǎn)位保存完好，外業(yè)檢查這些點(diǎn)點(diǎn)位精度。外業(yè)每時(shí)段采集數(shù)據(jù)不要超過50min，要記錄開關(guān)機(jī)時(shí)間、儀器高等相關(guān)測(cè)站信息，GPS網(wǎng)平差計(jì)算采用隨機(jī)軟件進(jìn)行計(jì)算。
4.1.1 同步環(huán)檢核
采用單基線處理模式時(shí)，對(duì)于采用同一種數(shù)學(xué)模型的基線解，其同步時(shí)段中任一三邊同步環(huán)的坐標(biāo)分量相對(duì)閉合差和全長(zhǎng)相對(duì)閉合差見表2。同步時(shí)段中的多邊形同步環(huán)，可不重復(fù)檢核。
4.1.2 異步環(huán)檢核
在整個(gè)GPS網(wǎng)中選取一組完全的獨(dú)立基線構(gòu)成獨(dú)立環(huán)，各獨(dú)立環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差和全長(zhǎng)閉合差W應(yīng)滿足。
4.1.3復(fù)測(cè)邊檢核
復(fù)測(cè)基線的長(zhǎng)度較差應(yīng)滿足。
4.2 布設(shè)一級(jí)導(dǎo)線與圖根
在E級(jí)控制網(wǎng)基礎(chǔ)上，地形變化較大地區(qū)加密一級(jí)導(dǎo)線及圖根導(dǎo)線點(diǎn)，再加以GPSRTK圖根點(diǎn)，以滿足測(cè)圖的要求。
4.2.1 水平角采用方向法觀測(cè)，一級(jí)導(dǎo)線觀測(cè)三測(cè)回，圖根導(dǎo)線觀測(cè)一測(cè)回，支點(diǎn)左右角觀測(cè)一測(cè)回；垂直角采用中絲照準(zhǔn)法觀測(cè)，一級(jí)導(dǎo)線觀測(cè)二測(cè)回，圖根導(dǎo)線觀測(cè)一測(cè)回；斜距采用對(duì)向測(cè)量，一級(jí)導(dǎo)線觀測(cè)二測(cè)回，圖根導(dǎo)線觀測(cè)一測(cè)回，支點(diǎn)采用二次棱鏡高法各觀測(cè)垂直角和斜距一測(cè)回。
4.2.2 一級(jí)導(dǎo)線觀部分采用GPS方法進(jìn)行測(cè)量，觀測(cè)時(shí)間為45min，GPS平差計(jì)算采用隨機(jī)軟件進(jìn)行，GPSRTK圖根點(diǎn)采用二次測(cè)量，取其坐標(biāo)平均值。
4.3.3地籍邊角網(wǎng)觀測(cè)記錄采用手工記錄，經(jīng)初步計(jì)算和檢查后，選用清華山維NasewV3.0軟件進(jìn)行平差計(jì)算，數(shù)據(jù)輸入格式選用HSZ格式，斜距輸入，平差選用一次迭代、單次平差。
五、結(jié)語
GPS衛(wèi)星技術(shù)作為地籍測(cè)量中一種測(cè)繪技術(shù)，具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，不僅能夠有效地減少城鎮(zhèn)地籍測(cè)量的誤差，而且也給測(cè)繪工作帶來了革命性的變化。相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用研究會(huì)不斷深入，靜態(tài)GPS測(cè)量技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中的應(yīng)用前景也會(huì)更加廣闊，在城市測(cè)繪工作中也將發(fā)揮出更大的作用。
一、GPS測(cè)量原理
（一）GPS概念
全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，簡(jiǎn)稱GPS)，又稱全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是一個(gè)中距離圓形軌道衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。它可以為地球表面絕大部分地區(qū)(98%)提供準(zhǔn)確的定位、測(cè)速和高精度的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)由美國國防部研制和維護(hù)，可滿足位于全球任何地方或近地空間的軍事用戶連續(xù)精確的確定三維位置、三維運(yùn)動(dòng)和計(jì)時(shí)的需要。
（二）GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)及構(gòu)成
GPS系統(tǒng)擁有如下多種特點(diǎn)：全天候，不受任何天氣的影響;全球覆蓋(高達(dá)98%)；三維定速定時(shí)高精度;快速、省時(shí)、高效率;應(yīng)用廣泛、多功能；可移動(dòng)定位；不同于雙星定位系統(tǒng)，使用過程中接收機(jī)不需要發(fā)出任何信號(hào)增加了隱蔽性，提高了其軍事應(yīng)用效能。GPS系統(tǒng)主要由空間星座部分、地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備部分組成。
（三）觀測(cè)量的誤差來源
在GPS定位中，觀測(cè)量的誤差來源主要有：第一，與衛(wèi)星有關(guān)的誤差；第二，與接收設(shè)備有關(guān)的誤差；第三，與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差；第四，其它誤差來源。
（四）絕對(duì)定位原理
以GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)天線之間的距離觀測(cè)量為基礎(chǔ)，確定用戶接收機(jī)的點(diǎn)位可通過已知的衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)進(jìn)行，這就是利用GPS進(jìn)行了絕對(duì)定位的基本原理。GPS絕對(duì)定位可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的絕對(duì)定位。
（五）相對(duì)定位原理
利用GPS進(jìn)行相對(duì)定位，可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位兩種。相對(duì)定位可以消除由于各種不同的因素導(dǎo)致系統(tǒng)性誤差。
二、RTK簡(jiǎn)介
一種新的常用的GPS測(cè)量方法――RTK（Real - time kinematic）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法。RTK能夠?qū)崿F(xiàn)在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量。基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)就是RTK定位技術(shù)，在制定坐標(biāo)系中，測(cè)站點(diǎn)三維定位結(jié)果能夠?qū)崟r(shí)地被RTK定位技術(shù)提供。基準(zhǔn)站將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息在RTK作業(yè)模式下一起通過數(shù)據(jù)鏈傳送給流動(dòng)站。采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)都是由流動(dòng)站產(chǎn)生的，并對(duì)在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)厘米級(jí)定位結(jié)果將被給出，一共只需一秒鐘的時(shí)間。無論是靜止?fàn)顟B(tài)，還是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，流動(dòng)站都可處于任何一種中；也就是說，可以直接進(jìn)入動(dòng)態(tài)條件開機(jī)，也可先在固定點(diǎn)上進(jìn)行初始化后再進(jìn)入動(dòng)態(tài)作業(yè)，并周模糊度的搜索求解需在動(dòng)態(tài)環(huán)境下完成。
三、GPS RTK測(cè)量?jī)x器在各種測(cè)量中的應(yīng)用
（一）地籍測(cè)量的應(yīng)用
在地籍測(cè)量應(yīng)用中，要想測(cè)定每一宗土地的全界址點(diǎn)和測(cè)繪地籍圖可采用RTK技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，RTK技術(shù)使得有關(guān)界址點(diǎn)的位置能夠?qū)崟r(shí)的測(cè)繪，最終達(dá)到厘米級(jí)的精度，地籍圖和房產(chǎn)圖在測(cè)得數(shù)據(jù)處理后可以被及時(shí)的得到。常規(guī)儀器可用在衛(wèi)星信號(hào)不好的地方，進(jìn)行細(xì)部測(cè)量采用解析法或者圖解法。界樁位置可以通過RTK技術(shù)實(shí)時(shí)地被測(cè)定，然后土地使用界范圍被確定，計(jì)算用地面積，從而較輕松的進(jìn)行地籍測(cè)量工作。
（二）公路測(cè)量建設(shè)中的應(yīng)用
在控制測(cè)量領(lǐng)域中GPS測(cè)量得到了廣泛的應(yīng)用，它具有以下的優(yōu)點(diǎn)：高精度和高效率。在公路工程中實(shí)時(shí)GPS測(cè)量可完成以下工作。
（1）繪制大比例尺地形圖
一般情況下，在大比例尺帶狀地形圖上進(jìn)行高等級(jí)公路選線。傳統(tǒng)的測(cè)圖方法，首先要進(jìn)行控制網(wǎng)的建立，其次，進(jìn)行碎部測(cè)量，從而進(jìn)行大比例尺寸地形圖的繪制。其工作量較大，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，速度也比較慢。如果測(cè)量時(shí)采用GPS RTK動(dòng)態(tài)測(cè)量，獲得每點(diǎn)坐標(biāo)只需花費(fèi)幾分鐘就行，碎部點(diǎn)的數(shù)據(jù)是由輸入的點(diǎn)特征編碼及屬性信息構(gòu)成的，在室內(nèi)可由繪圖軟件完成。從而使得測(cè)圖的難度大大降低了，節(jié)省了時(shí)間又節(jié)省了精力。
(2)工程控制測(cè)量
GPS建立控制網(wǎng)的最精密的方法是靜態(tài)測(cè)量。對(duì)于大型的建筑物靜態(tài)測(cè)量比較適合。實(shí)時(shí)GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量則被用于一般的公路工程的控制測(cè)量。這種方法可停止觀測(cè)，使得作業(yè)效率大大提高。而通視對(duì)于點(diǎn)與點(diǎn)之間是被做要求的，這使得測(cè)量更加快捷了。
(3)公路中線測(cè)設(shè)
在大比例尺帶狀地形圖上設(shè)計(jì)人員進(jìn)行定線后，在地面需將公路中線標(biāo)定出來。如果實(shí)時(shí)GPS測(cè)量被使用，那么只需在GPS接收機(jī)中輸入中線樁點(diǎn)的坐標(biāo)，放樣的點(diǎn)位就會(huì)有系統(tǒng)定出。在這里，累積誤差是不會(huì)產(chǎn)生的，因?yàn)槊總€(gè)點(diǎn)的測(cè)量的完成都是相對(duì)獨(dú)立完成的，各點(diǎn)放樣精度一致。
(4)公路縱、橫斷面測(cè)量
確定公路中線后，通過繪圖軟件，利用中線樁點(diǎn)坐標(biāo)，即路線斷面和各樁點(diǎn)的橫斷面就可以繪出了。測(cè)繪地形圖時(shí)采集的數(shù)據(jù)都是被用在測(cè)量中，所以到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行縱。橫斷面測(cè)量是沒有必要的，這使得外業(yè)工作大大的減少了。也可采用實(shí)時(shí)GPS測(cè)量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)斷面測(cè)量。
（三）地質(zhì)工程測(cè)量的應(yīng)用
測(cè)量鉆孔、探槽、剖面端點(diǎn)、地質(zhì)點(diǎn)是地質(zhì)工程測(cè)量中常見的工作。不停地搬站是常規(guī)測(cè)量很麻煩的一點(diǎn)，而且如果通視條件不好，則測(cè)站點(diǎn)就需要補(bǔ)測(cè)。而RTK測(cè)量?jī)x器則不需要通視每個(gè)點(diǎn)，只需要有兩臺(tái)儀器，有一臺(tái)儀器在基準(zhǔn)站，而另一臺(tái)儀器架在測(cè)點(diǎn)上，只需幾分鐘進(jìn)行測(cè)量。用常規(guī)測(cè)量時(shí)，有時(shí)由于一個(gè)點(diǎn)就要浪費(fèi)很多時(shí)間和精力。
參考文獻(xiàn)：
一、引言
RTK技術(shù)在陸地測(cè)量和放樣的應(yīng)用中已經(jīng)比較成熟，在海洋測(cè)量和海洋工程中的應(yīng)用也已經(jīng)興起。以往的水深測(cè)量多采用交會(huì)定位，故測(cè)量工作受氣象的影響較大，精度難以保證，測(cè)量工作難度大，外業(yè)測(cè)量人員也很艱苦，且成圖時(shí)間長(zhǎng)。使用GPS技術(shù)后，這些困擾水上測(cè)量工作的問題就迎刃而解了。隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是RTK技術(shù)的出現(xiàn)，使得水上測(cè)量可以采用GPS無驗(yàn)潮方式進(jìn)行工作（RTK方式）成為可能。大大減少了測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，自動(dòng)化程度高，省工省時(shí)，精度高，全天候，提高了工作效率，使工程變得更經(jīng)濟(jì)。
二、無驗(yàn)潮水深測(cè)量的理論基礎(chǔ)（基本原理）
如圖A所示，h為測(cè)深儀探頭吃水線到GPS天線的高度，Z0為設(shè)定吃水，Z為測(cè)得的水深度。Zm為繪圖水深，H為RTK測(cè)得的高程。則：
水深水位=H+h
Z m =Z-水位=Z-(H+h) （1）
當(dāng)水面由于潮水或者波浪升高時(shí)，H增大，相應(yīng)地Z也增加相同的值，根據(jù)（1）式，Zm將不變。因此從理論上講，RTK無驗(yàn)潮測(cè)深將消除波浪和潮位的影響，是一種理想的水上測(cè)量方法。
三、水深測(cè)量的基本作業(yè)步驟
水深測(cè)量的作業(yè)系統(tǒng)主要由GPS接收機(jī)、數(shù)字化測(cè)深儀、數(shù)據(jù)通信鏈和便攜式計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件等組成。測(cè)量作業(yè)分三布來進(jìn)行，即測(cè)前的準(zhǔn)備、外業(yè)的數(shù)據(jù)采集測(cè)量作業(yè)和數(shù)據(jù)的后處理形成成果輸出。
1、測(cè)前的準(zhǔn)備
1.1求轉(zhuǎn)換參數(shù)
(1)將GPS基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點(diǎn)A上，設(shè)置好參考坐標(biāo)系、投影參數(shù)、差分電文數(shù)據(jù)格式、發(fā)射間隔及最大衛(wèi)星使用數(shù)，關(guān)閉轉(zhuǎn)換參數(shù)和七參數(shù)，輸入基準(zhǔn)站坐標(biāo)（該點(diǎn)的單點(diǎn)84坐標(biāo)）后設(shè)置為基準(zhǔn)站。
（2）將GPS移動(dòng)站架設(shè)在已知點(diǎn)B上，設(shè)置好參考坐標(biāo)系、投影參數(shù)、差分電文數(shù)據(jù)格式、接收間隔，關(guān)閉轉(zhuǎn)換參數(shù)和七參數(shù)后，求得該點(diǎn)的固定解（84坐標(biāo)）。
（3）通過A、B兩點(diǎn)的84坐標(biāo)及當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)，求得轉(zhuǎn)換參數(shù)。
1.2建立任務(wù)，設(shè)置好坐標(biāo)系、投影、一級(jí)變換及圖定義。
1.3作計(jì)劃線。如果已經(jīng)有了測(cè)量斷面就要重新布設(shè)，但可以根據(jù)需要進(jìn)行加密。
2、外業(yè)的數(shù)據(jù)采集
（1）架設(shè)基準(zhǔn)站在求轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)架設(shè)的基準(zhǔn)點(diǎn)上，且坐標(biāo)不變。
（2）將GPS接收機(jī)、數(shù)字化測(cè)深儀和便攜機(jī)等連接好后，打開電源。設(shè)置好記錄設(shè)置、定位儀和測(cè)深儀接口、接受機(jī)數(shù)據(jù)格式、測(cè)深儀配置、天線偏差改正及延遲校正后，就可以進(jìn)行測(cè)量工作了。
3、數(shù)據(jù)的后處理
數(shù)據(jù)后處理是指利用相應(yīng)配套的數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理，形成所需要的測(cè)量成果――水深圖及其統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告等，所有測(cè)量成果可以通過打印機(jī)或繪圖機(jī)輸出。
四、影響水深測(cè)量精度的幾種因素及相應(yīng)對(duì)策
在實(shí)際的使用無驗(yàn)潮方式進(jìn)行水深測(cè)量時(shí)，測(cè)量結(jié)果精度會(huì)由于船體的搖擺、采樣速率、同步時(shí)差及RTK高程的可靠性等因素造成的誤差的影響，這些誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于RTK定位誤差，從而成為無驗(yàn)潮方式水深測(cè)量精度提高的瓶頸因素。
4.1船體搖擺姿態(tài)的修正
船的姿態(tài)可用電磁式姿態(tài)儀進(jìn)行修正，修正包括位置的修正和高程的修正。姿態(tài)儀可輸出船的航向、橫擺、縱擺等參數(shù)，通過專用的的測(cè)量軟件接入進(jìn)行修正。
4.2采樣速率和延遲造成的誤差
GPS定位輸出的更新率將直接影響到瞬時(shí)采集的精度和密度，現(xiàn)在大多數(shù)RTK GPS都可以最高輸出率達(dá)20HZ，而測(cè)深儀的輸出速度各種品牌差別很大，數(shù)據(jù)輸出的延遲也各不相同。因此，定位數(shù)據(jù)的定位時(shí)刻和水深數(shù)據(jù)的測(cè)量時(shí)刻的時(shí)間差造成定位延遲。對(duì)于這項(xiàng)誤差可以在延遲校正中加以修正，修正量可在斜坡上往返測(cè)量結(jié)果計(jì)算得到，也可以采用以往的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
4.3 RTK高程可靠性的問題
RTK高程用于測(cè)量水深，其可信度問題是倍受關(guān)注的問題。在作業(yè)之前可以把使用RTK測(cè)量的水位與人工觀測(cè)的水位進(jìn)行比較，判斷起可靠性，實(shí)踐證明RTK高程是可靠的。為了確保作業(yè)無誤，可從采集的數(shù)據(jù)中提取高程信息繪制水位曲線（由專用軟件自動(dòng)完成）。根據(jù)曲線的圓滑程度來分析RTK高程有沒有產(chǎn)生個(gè)別跳點(diǎn)，然后使用圓滑修正的方法來改善個(gè)別錯(cuò)誤的點(diǎn)。
五、作業(yè)時(shí)應(yīng)該注意的若干問題
5.1有關(guān)基準(zhǔn)站的問題
（1）因?yàn)镽TK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，RTK定位時(shí)要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測(cè)數(shù)據(jù)（偽距觀測(cè)值，相位觀測(cè)值）及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站接收機(jī)。所以：
a.電臺(tái)天線要盡量高。如果距離教遠(yuǎn)，則要使用高增益天線；否則將影響到作業(yè)距離。
b.電源電量要充足，否則也將影響到作業(yè)距離。
（2）設(shè)站時(shí)要限制最大衛(wèi)星使用數(shù)，一般為8顆。如果太多，則影響作業(yè)距離；太少，則影響RTK初始化。
（3）如果不是使用七參數(shù)，則在設(shè)置基準(zhǔn)站時(shí)要使Transform To WGS84（轉(zhuǎn)換到WGS84坐標(biāo)系）處于off（關(guān)閉）狀態(tài)。
（4）如果使用七參數(shù)，則X、Y、Z都小于±100較好，否則重求。
（5）在求轉(zhuǎn)換參數(shù)前，要使參數(shù)轉(zhuǎn)換和七參數(shù)關(guān)閉。
（6）在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果，歷時(shí)不到一秒鐘?；鶞?zhǔn)站和移動(dòng)站必須要保持四顆以上相同衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動(dòng)站可隨時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果；所以有時(shí)偶爾RTK沒有固定解也是很正常的。
5.2有關(guān)流動(dòng)站的問題
（1）解的模式要使用RTK Extrap（外推）模式。
（2）數(shù)據(jù)鏈接受間隔要與基準(zhǔn)站設(shè)置的發(fā)射間隔一致，都要為1。
（3）如果使用海洋測(cè)量軟件導(dǎo)航、定位，則：
a. 記錄限制要為RTK固定解。
b. 高程改正要在天線高里去改正。
（4）差分天線要盡可能的高。
5.3有關(guān)求轉(zhuǎn)換參數(shù)的問題
2、RTK技術(shù)的工作原理
RTK的工作原理是將一臺(tái)接收機(jī)置于基準(zhǔn)站上，另一臺(tái)或幾臺(tái)接收機(jī)置于載體（稱為流動(dòng)站）上，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站同時(shí)接收同一時(shí)間、同一GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，基準(zhǔn)站所獲得的觀測(cè)值與已知位置信息進(jìn)行比較，得到GPS差分改正值。然后將這個(gè)改正值通過無線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)及時(shí)傳遞給共視衛(wèi)星的流動(dòng)站精化其GPS觀測(cè)值，從而得到經(jīng)差分改正后流動(dòng)站較準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)位置。
因軌道誤差、鐘差、電離層折射及對(duì)流層折射的影響在實(shí)際的數(shù)據(jù)處理中一般采用雙差觀測(cè)值方程來解算，在定位前需確定整周未知數(shù)，這一過程稱為動(dòng)態(tài)定位的“初始化”（On The Fly即OTF）。實(shí)現(xiàn)OTF的方法有很多種，美國天寶導(dǎo)航有限公司的做法是：采用偽距和相位相結(jié)合的方法，首先用偽距求出整周未知數(shù)的搜索范圍，再用相位組合和后繼觀測(cè)歷元解算和精化；利用偽距估計(jì)初始位置和搜索空間，快速確定精確的初始位置。
3、RTK正常工作的基本條件
（1）：基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同時(shí)接收到5顆以上GPS衛(wèi)星信號(hào)。
（2）：基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同時(shí)接收到衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站發(fā)出的差分信號(hào)。
（3）：基準(zhǔn)站和移動(dòng)站要連續(xù)接收GPS衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站發(fā)出的差分信號(hào)。移動(dòng)站遷站過程中不能關(guān)機(jī)，不能失鎖。否則RTK須重新初始化。
4、RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
（1）工作效率高。在一般的地形地勢(shì)下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測(cè)完4KM半徑的測(cè)區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的設(shè)站次數(shù)，移動(dòng)站一人操作即可，勞動(dòng)強(qiáng)度第，作業(yè)速度快，提高了工作效率。
（2）定位精度高。只要滿足RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為4KM），RTK平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級(jí)。
（3）全天候作業(yè)。RTK測(cè)量不要求基準(zhǔn)站、移動(dòng)站間光學(xué)通視，只要求滿足“電磁波通視”，因此和傳統(tǒng)測(cè)量相比，RTK測(cè)量受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測(cè)量看來難以開展作業(yè)的地區(qū)，只要滿足RTK的基本工作條件，它也能進(jìn)行快速的高精度定位，使測(cè)量工作變的更輕松更容易。
（4）RTK測(cè)量自動(dòng)化、集成化程度高，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。RTK可以進(jìn)行多種測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)。移動(dòng)站利用軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能，減少了輔助測(cè)量工作人為誤差，保證了作業(yè)精度。
（5）操作簡(jiǎn)單，易于使用?，F(xiàn)在的儀器一般都提供中文菜單，只要在設(shè)站時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置，就可方便獲得三維坐標(biāo)。數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強(qiáng)，能方便的與計(jì)算機(jī)、其他測(cè)量?jī)x器通信。
5、RTK技術(shù)要求
（1）基準(zhǔn)站設(shè)置在視野開闊，視場(chǎng)內(nèi)障礙物的高度角不宜超過15度。（2）基準(zhǔn)站設(shè)置點(diǎn)位應(yīng)該遠(yuǎn)離大功率的無線電發(fā)射源、高壓輸電線以及大面積水域，離高壓線不得少于50米，離發(fā)射源不得少于200米。（3）基準(zhǔn)站周邊不的少于三個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行檢查校準(zhǔn)，最大作業(yè)半徑5公里。（4）接收機(jī)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)該為雙頻接收機(jī)，標(biāo)稱精度小于（10mm+2ppm）。（5）利用GWS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到實(shí)地坐標(biāo)系，選用的參考點(diǎn)要覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū)，轉(zhuǎn)換后各點(diǎn)的殘差分量小于5厘米。（6）RTK觀測(cè)的采樣率為1秒，每次觀測(cè)的歷元數(shù)不得小于10個(gè)，觀測(cè)平面精度小于5厘米。（7）檢測(cè)高等級(jí)控制點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)位誤差小于5厘米，檢測(cè)同等級(jí)控制點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)位誤差小于7厘米，并將檢查成果填寫“GPS-RTK點(diǎn)位檢查表”。（8）RTK觀測(cè)非固定解時(shí)不得采用成果界址點(diǎn)的埋設(shè)與放樣。
6、RTK技術(shù)的局限性及定位的關(guān)鍵問題
RTK技術(shù)有著一定局限性，使得其在應(yīng)用中受到限制，主要表現(xiàn)為：
（1）用戶需要架設(shè)本地的參考站；
（2）誤差隨距離增長(zhǎng)；
（3）誤差增長(zhǎng)使流動(dòng)站和參考站距離受到限制（
（4）可靠性和可行性隨距離降低。VRS技術(shù)最大意義在于，它將克服以上的局限性，擴(kuò)展RTK的作業(yè)距離。
RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。主要有三個(gè)方面：一是求解起始的整周模糊度；二是基準(zhǔn)站和移動(dòng)站之間的數(shù)據(jù)傳輸；三是合適的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。
7、RTK測(cè)量作業(yè)時(shí)的一些注意問題
（1）使用范圍：GPSRTK是厘米級(jí)精度動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分測(cè)量，其精度一般對(duì)于起算點(diǎn)在2-3CM，測(cè)點(diǎn)精度都和起算點(diǎn)發(fā)生關(guān)系，相互之間無任何關(guān)聯(lián)；測(cè)點(diǎn)間關(guān)聯(lián)性差，難以滿足常規(guī)測(cè)量要求高等級(jí)控制點(diǎn)位間精度要求，因此在實(shí)際使用時(shí)要具體問題具體分析。
0 前言
土地規(guī)劃是指土地行政主管部門根據(jù)土地開發(fā)利用的自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、歷史基礎(chǔ)和現(xiàn)狀特點(diǎn)以及國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要等，對(duì)一定地區(qū)范圍內(nèi)的土地資源進(jìn)行合理的組織利用和經(jīng)營管理的一項(xiàng)綜合性措施。國內(nèi)外早已將數(shù)理統(tǒng)計(jì)、運(yùn)籌學(xué)、線性規(guī)劃和重力模型等運(yùn)用于土地規(guī)劃和管理。但這些方法的分析對(duì)象僅是各個(gè)規(guī)劃要素的屬性數(shù)據(jù)，難以對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象實(shí)施空間分析，規(guī)劃成果不直觀、不完善[ 1]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)和空間信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，我國土地規(guī)劃與管理經(jīng)過多年的發(fā)展，以遙感技術(shù) （ Remote Sensing，以下簡(jiǎn)稱 RS）、地理信息系統(tǒng)（ Geographical Information System，以下簡(jiǎn)稱 GIS）、全球定位系統(tǒng) （Global Positioning System，以下簡(jiǎn)稱GPS）為代表的測(cè)繪技術(shù)已廣泛應(yīng)用于土地規(guī)劃和管理領(lǐng)域[ 2，3]。
1 RS、GIS、GPS技術(shù)介紹
1.1 RS
RS（遙感技術(shù)）是一種遠(yuǎn)距離、非接觸的目標(biāo)探測(cè)技術(shù)和方法。它通過對(duì)目標(biāo)的探測(cè)來獲取目標(biāo)的信息，然后對(duì)所獲取的信息加工處理，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的定位、定性和定量的描述。遙感技術(shù)包括遙感器（也稱傳感器）技術(shù)，信息傳輸技術(shù)，信息處理、提取和應(yīng)用技術(shù)，目標(biāo)信息特征的分析與測(cè)量技術(shù)等等。
1.2 GIS
GIS（地理信息系統(tǒng)）是由計(jì)算機(jī)硬、軟件和不同方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)用來支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃、決策和管理問題。地理信息系統(tǒng)處理和管理的對(duì)象是多種地理空間實(shí)體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)等，用于分析和處理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種現(xiàn)象和過程，解決復(fù)雜的規(guī)劃、決策和管理問題。
1.3 GPS
GPS是美國海陸空聯(lián)合研制的全球性、全天候、具有實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)由地面控制部分（主控站、地面天線、監(jiān)測(cè)站和通訊輔助系統(tǒng) ）、空間部分 （ 21顆實(shí)用衛(wèi)星和 3顆備用衛(wèi)星組成 ）、用戶裝置部分 （主要由 GPS接收機(jī)和衛(wèi)星天線組成 ）等構(gòu)成。其主要特點(diǎn)有：全天候、全覆蓋、高精度三維定速定時(shí)、快速省時(shí)高效、應(yīng)用廣泛功能多。GPS的應(yīng)用前景十分光明，除用于各種交通工具和武器的導(dǎo)航定位和制導(dǎo)外，還可用于航天器定位、全球授時(shí)、地形測(cè)繪、國界測(cè)定、海島與礁石聯(lián)測(cè)、山體測(cè)高、測(cè)量板塊和地殼運(yùn)動(dòng)、交通管制和工程建設(shè)等。
特別是近幾年發(fā)展起來的 GPS RTK技術(shù)，是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)。GPS RTK系統(tǒng)通常由3部分組成，即 GPS信號(hào)接收部分 （GPS接收機(jī)及天線）、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸部分 （數(shù)據(jù)鏈， 俗稱電臺(tái) ）和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理部分（ GPS控制器及其隨機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理軟件 ）。GPS RTK以實(shí)時(shí)定位、厘米級(jí)定位精度、作業(yè)時(shí)間短和效率高等優(yōu)點(diǎn)逐步在資源調(diào)查、城市規(guī)劃和地質(zhì)勘探等方面得到廣泛應(yīng)用[1]。
2 RS、GIS、GPS技術(shù)在土地規(guī)劃中的應(yīng)用
2.1 RS在土地規(guī)劃中的應(yīng)用
遙感影像是土地規(guī)劃與利用的主要數(shù)據(jù)來源。傳統(tǒng)的地面調(diào)查
需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，特別是在南方山區(qū)等條件困難的地區(qū)，進(jìn)行野外實(shí)地調(diào)查更是難度大、體力勞動(dòng)強(qiáng)度大、成圖周期
長(zhǎng)。而利用RS進(jìn)行土地資源調(diào)查，可大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省調(diào)查
費(fèi)用。
近幾年對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的迅速發(fā)展，我們可以獲得多時(shí)相、多平臺(tái)、多分辨率的遙感數(shù)據(jù)，這就為準(zhǔn)確研究小范圍內(nèi)土地利用特征、空間結(jié)構(gòu)變化提供了便利。遙感影像與該區(qū)采樣的數(shù)據(jù)信息結(jié)合能更全面更準(zhǔn)確地表達(dá)地物的屬性特征，這就為規(guī)劃利用中對(duì)之進(jìn)行判別和分類提供了便利。此外，遙感衛(wèi)星的傳感器不同，產(chǎn)生的遙感影像也不同。遙感影像有全色衛(wèi)星遙感影像、多光譜遙感影像、多波段的衛(wèi)星遙感影像、多時(shí)相的衛(wèi)星遙感影像、高分辨率衛(wèi)星遙感影像等，我們可以根據(jù)需要選取較合適的影像或者根據(jù)需要對(duì)影像進(jìn)行不同效果的增強(qiáng)，如對(duì)同一地區(qū)多時(shí)段的遙感影像的疊加融合，可以產(chǎn)生一個(gè)在原有的地物信息不變的情況下獲取包含更多有用信息的衛(wèi)星影像。
2.2 GIS在土地規(guī)劃中的應(yīng)用
土地規(guī)劃和利用實(shí)質(zhì)上是按照相關(guān)法律的規(guī)定對(duì)土地資源進(jìn)行合理開發(fā)、利用及保護(hù)。所以，規(guī)劃本身的科學(xué)性以及現(xiàn)勢(shì)性對(duì)土地管理工作開展的成效有著直接影響，同時(shí)還會(huì)在一定程度上影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度和布局情況。現(xiàn)如今，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，以往傳統(tǒng)的規(guī)劃方式越來越無法滿足土地規(guī)劃和利用的現(xiàn)勢(shì)性要求，并且也無法充分體現(xiàn)出土地利用的總體規(guī)劃對(duì)管理工作的指導(dǎo)作用。由于土地利用規(guī)劃涉及較多的圖形、數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)和空間分析等問題，因此，必須采用 GIS 技術(shù)并配以其它一些現(xiàn)代化技術(shù)，建立起相應(yīng)的規(guī)劃管理信息系統(tǒng)，只有這樣才能使土地利用規(guī)劃管理工作真正實(shí)現(xiàn)科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范化。
2.3 GPS在土地規(guī)劃中的應(yīng)用
土地規(guī)劃中最重要的基礎(chǔ)工作莫過于土地勘測(cè)定界，在土地勘測(cè)定界中，無論是外業(yè)前端數(shù)據(jù)采集，還是內(nèi)業(yè)圖形數(shù)據(jù)處理，均可廣泛采用以GPS為基礎(chǔ)的測(cè)繪技術(shù)。在土地勘測(cè)定界的外業(yè)工作中，可使用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行定位，將基準(zhǔn)站的已知數(shù)據(jù)和觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給流動(dòng)站，流動(dòng)站接收基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，并采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，形成差分觀測(cè)值，通過相對(duì)定位原理實(shí)時(shí)計(jì)算出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)及其精度。該測(cè)量方式可以提高土地勘測(cè)定界精度，并且無需通視，觀測(cè)時(shí)間短，操作簡(jiǎn)便[ 4]。在土地勘測(cè)定界的內(nèi)業(yè)工作中，采用 GIS與數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合的方式對(duì)土地勘測(cè)定界測(cè)量和土地征收數(shù)據(jù)進(jìn)行管理具有可行性和優(yōu)越性，能保證從外業(yè)到內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的一致性，能實(shí)現(xiàn)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化，保證數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性以及方便數(shù)據(jù)的查詢[ 5]。
3 結(jié)語
土地規(guī)劃是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展動(dòng)態(tài)與規(guī)劃相對(duì)靜態(tài)矛盾不可避免的產(chǎn)物，在其信息化的過程中應(yīng)盡快建立起統(tǒng)一的管理辦法和技術(shù)規(guī)程，確保其作為土地信息化建設(shè)的一部分健康發(fā)展。RS、GIS、GPS等測(cè)繪技術(shù)對(duì)土地利用總體規(guī)劃形成強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，更好地發(fā)揮土地利用總體規(guī)劃的宏觀調(diào)控作用，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供幫助。
參考文獻(xiàn)
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近年來，GPS技術(shù)的迅速發(fā)展給土地管理工作帶來了重大變革，地基控制測(cè)量作為土地管理工作的基礎(chǔ)，是獲得地籍信息的主要途徑之一，采用GPS技術(shù)進(jìn)行地基控制測(cè)量，對(duì)點(diǎn)與點(diǎn)之間的相互通視條件沒有限制，能夠有效解決傳統(tǒng)地籍控制測(cè)量中控制點(diǎn)位選取的局限性，對(duì)于增強(qiáng)地籍控制測(cè)量的靈活性、精確性以及快捷性具有重要作用，下面主要談?wù)凣PS技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍控制測(cè)量中的應(yīng)用。
一、地籍控制測(cè)量與GPS技術(shù)
地籍控制測(cè)量主要是對(duì)地籍基本控制點(diǎn)、地籍圖根控制點(diǎn)按照精度要求、測(cè)區(qū)范圍大小、測(cè)區(qū)內(nèi)存在的控制點(diǎn)數(shù)量以及控制點(diǎn)的等級(jí)情況進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)、選點(diǎn)、觀測(cè)、數(shù)據(jù)處理等一系列控制測(cè)量工作，這項(xiàng)工作為開展初始土地等級(jí)、建立基礎(chǔ)地籍資料以及進(jìn)行地籍動(dòng)態(tài)管理工作提供了重要依據(jù)。地籍控制測(cè)量必須堅(jiān)持由整體到局部、由高級(jí)到低級(jí)的原則進(jìn)行分級(jí)控制。
GPS主要是利用衛(wèi)星導(dǎo)航進(jìn)行測(cè)時(shí)、測(cè)距，該技術(shù)具有布網(wǎng)方式靈活、觀測(cè)即時(shí)、觀測(cè)速度快、計(jì)算效率高、精度高等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于GPS技術(shù)來說，精度指標(biāo)是GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)，其精度高低對(duì)GPS控制網(wǎng)布設(shè)方案的設(shè)計(jì)、觀測(cè)計(jì)劃的制定以及觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理起著決定性作用。常用的GPS定位方式精度比較如表：
二、GPS技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍控制測(cè)量中的應(yīng)用
在地籍控制測(cè)量中，通常將地籍平面控制網(wǎng)布設(shè)為二、三、四等三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)以及邊角網(wǎng)，一、二級(jí)小三角網(wǎng)，一、二級(jí)導(dǎo)線網(wǎng)以及相應(yīng)等級(jí)的GPS網(wǎng)，根據(jù)GPS系統(tǒng)測(cè)量規(guī)范
由此可以看出，中小城市地籍控制測(cè)量工作控制網(wǎng)可以布設(shè)為D或E級(jí)網(wǎng)，然后結(jié)合城鎮(zhèn)的大小布設(shè)加密網(wǎng)點(diǎn)。對(duì)于城鎮(zhèn)而言，完全可以布設(shè)成E級(jí)GPS控制網(wǎng)，可根據(jù)城鎮(zhèn)具體情況進(jìn)行加密控制或圖根控制點(diǎn)。
1.布網(wǎng)選點(diǎn)
GPS控制網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)主要是確定控制網(wǎng)位置的基準(zhǔn)，可直接選取網(wǎng)中某一點(diǎn)的坐標(biāo)值加以固定并進(jìn)行合理處理。然后選擇控制點(diǎn)，根據(jù)GPS測(cè)量相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)于D、E級(jí)的GPS控制網(wǎng)，其短邊為可0.2-5km，長(zhǎng)邊可為5-10km，控制點(diǎn)之間的距離可長(zhǎng)可短，不需要考慮圖形結(jié)構(gòu)；但是由于控制點(diǎn)選擇是否合理將直接影響到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以在進(jìn)行選點(diǎn)前必須對(duì)測(cè)區(qū)的相關(guān)地理情況、原有測(cè)盤標(biāo)志點(diǎn)的分布和保持情況進(jìn)行調(diào)查和收集，確保觀測(cè)方案和觀測(cè)點(diǎn)位置的合理，選點(diǎn)最好能夠應(yīng)對(duì)變化多端的自然條件，遠(yuǎn)離功率較大的電視塔、輸電線路以及頻率較高功率較大的雷達(dá)區(qū)、發(fā)射天線區(qū)，并與大面積水域、玻璃幕墻保持一定距離，此外，選點(diǎn)區(qū)域范圍內(nèi)最好有便利的交通條件、便于觀測(cè)和加密發(fā)展的條件，以確保地籍控制測(cè)量工作的順利開展，為測(cè)量?jī)x器和人身安全提供保障。由于GPS測(cè)量觀測(cè)站之間不要求相互通視，加上圖形連接方式和網(wǎng)形結(jié)構(gòu)比較靈活，所以選點(diǎn)工作相較于傳統(tǒng)的地籍控制測(cè)量的選點(diǎn)工作較為簡(jiǎn)單，但是為了使測(cè)量工作得到進(jìn)一步拓展，每個(gè)點(diǎn)最好有兩個(gè)方向以上的通視。
2.觀測(cè)網(wǎng)的布設(shè)
進(jìn)行觀測(cè)網(wǎng)布設(shè)前應(yīng)進(jìn)行網(wǎng)形設(shè)計(jì)。通常，GPS控制網(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計(jì)與控制點(diǎn)的分布位置有著密切關(guān)系，為了保證整個(gè)網(wǎng)形點(diǎn)位誤差值的均勻，觀測(cè)網(wǎng)網(wǎng)形設(shè)計(jì)應(yīng)依照控制點(diǎn)的分布情況進(jìn)行。對(duì)于測(cè)區(qū)平面控制點(diǎn)分布來說，觀測(cè)網(wǎng)測(cè)區(qū)內(nèi)最好有至少3個(gè)已知控制點(diǎn)分布在測(cè)區(qū)的4個(gè)象限，當(dāng)已知控制點(diǎn)分布在測(cè)區(qū)時(shí)，該測(cè)區(qū)外緣與已知控制點(diǎn)的距離應(yīng)控制在20km內(nèi)；對(duì)于測(cè)區(qū)高程控制點(diǎn)分布來說，觀測(cè)網(wǎng)的網(wǎng)狀測(cè)區(qū)在每100km2范圍內(nèi)需要有至少4個(gè)已知水平點(diǎn)作為控制點(diǎn)，且分布于測(cè)區(qū)周圍；而對(duì)于線狀測(cè)區(qū)來說，測(cè)區(qū)范圍內(nèi)應(yīng)有至少4個(gè)已知控制點(diǎn)分布在測(cè)區(qū)兩端以及測(cè)區(qū)中央。
在網(wǎng)點(diǎn)密度方面，根據(jù)測(cè)區(qū)范圍、測(cè)區(qū)測(cè)量的先后次序可將其分為基本網(wǎng)和加密網(wǎng)。城鎮(zhèn)地區(qū)界址點(diǎn)密度較大，所以控制點(diǎn)密度應(yīng)在保證控制點(diǎn)點(diǎn)位精度的條件下最大限度增大，以為界址點(diǎn)的測(cè)定提供方便，在必要情況下，還可在GPS控制網(wǎng)下再加密一級(jí)圖根導(dǎo)線，直接從圖根點(diǎn)進(jìn)行界址點(diǎn)的測(cè)定。
雖然GPS控制網(wǎng)的布設(shè)具有靈活多樣、觀測(cè)速度快、工作效率高、精度高的優(yōu)點(diǎn)，但在設(shè)計(jì)方面仍然存在一些優(yōu)化問題，因此，需要不斷在實(shí)際測(cè)量控制中優(yōu)化設(shè)計(jì)，使GPS測(cè)量更能顯示出GPS技術(shù)的高精度和高效益，使其在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中發(fā)揮更加積極的作用。
3.數(shù)據(jù)處理
應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行城鎮(zhèn)地籍控制測(cè)量，首先應(yīng)對(duì)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)行基線解算時(shí)，保留合格基線，剔除粗差、病態(tài)衛(wèi)星數(shù)據(jù)，將各基線向量解算出來，然后檢核同步觀測(cè)邊數(shù)據(jù)，重復(fù)檢核觀測(cè)邊和閉環(huán)合差，三種檢核都必須滿足GPS測(cè)量規(guī)范的精度要求。GPS數(shù)據(jù)預(yù)處理是對(duì)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、加工、整合和分流，為進(jìn)一步的平差計(jì)算做準(zhǔn)備。預(yù)處理完畢后要對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理，根據(jù)預(yù)處理得到的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)文件進(jìn)行觀測(cè)數(shù)據(jù)的平差計(jì)算。
按照誤差來源，可將影響GPS定位精度的因素分為與外業(yè)測(cè)量有關(guān)的誤差以及與數(shù)據(jù)處理有關(guān)的誤差，而在建立GPS控制網(wǎng)時(shí)，影響控制網(wǎng)精度最重要因素是與數(shù)據(jù)處理有關(guān)的誤差，主要誤差來源包括與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差（衛(wèi)星種差、軌道偏差）、與傳播路徑有關(guān)的誤差（電離層折射影響、對(duì)流層的影響、多路徑效應(yīng)的影響）、與接收機(jī)設(shè)備有關(guān)的誤差（觀測(cè)誤差、接收機(jī)的鐘差、載波相位觀測(cè)的整周轉(zhuǎn)待定值、天線的相位中心位置偏差）、與地球自轉(zhuǎn)和相對(duì)論效應(yīng)有關(guān)的誤差。
0 前言
土地權(quán)力所屬的核心是地籍，由國家進(jìn)行監(jiān)管，對(duì)地塊及其附屬物的空間位置、面積大小以及所屬關(guān)系以及利用現(xiàn)狀進(jìn)行信息整理，用數(shù)據(jù)、圖標(biāo)等方式表示出來的信息集合［1］。地籍的精確測(cè)量是進(jìn)行地籍有效管理的前提。但是由于現(xiàn)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得地籍測(cè)量工作往往具有數(shù)據(jù)更新快、測(cè)量范圍大、界址點(diǎn)瑣碎等特點(diǎn)，給測(cè)量工作帶來了很大的難度。由于GPS技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、減少人力物力等特點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用于地籍測(cè)量中的地籍控制測(cè)量和碎部測(cè)量工作當(dāng)中。采用GPS靜態(tài)模式測(cè)量,同時(shí)建立高等級(jí)GPS地籍測(cè)量控制網(wǎng)，在碎部測(cè)量當(dāng)中采用RTK技術(shù)進(jìn)行。本文主要探討了GPS技術(shù)在地籍測(cè)量中的測(cè)量原理和流程，同時(shí)也探討一些影響GPS測(cè)量精度的因素。
1 地籍測(cè)量
1.1 地籍測(cè)量的內(nèi)容和特點(diǎn)。地籍測(cè)量就是為了取得相關(guān)地籍信息的測(cè)繪工作，其主要工作內(nèi)容就是測(cè)定土地及其附屬物的類型、位置大小、權(quán)屬關(guān)系等相關(guān)信息，為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供相關(guān)信息，主要內(nèi)容是：（1）測(cè)定行政區(qū)域，土地權(quán)屬以及土地的幾何位置等；（2）對(duì)地籍信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)更正地籍信息，保證地籍信息的正確性和即時(shí)性；（3）選定測(cè)量基本控制點(diǎn)，方便以后的測(cè)量工作。其特點(diǎn)表現(xiàn)為是一項(xiàng)行政測(cè)繪行為，具有法律特征，其信息具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)性，測(cè)量技術(shù)先進(jìn)，為當(dāng)今測(cè)量技術(shù)及方法的集大成者。
1.2 地籍測(cè)繪的精度要求。地籍控制測(cè)量須遵循從高級(jí)到低級(jí)，由整體到局部的分級(jí)控制測(cè)量原則。優(yōu)先考慮國家統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)，條件不允許時(shí)也可采用任意坐標(biāo)系。GPS測(cè)量的一個(gè)重要量化指標(biāo)是精度，其大小對(duì)GPS網(wǎng)的布設(shè)、觀測(cè)以及數(shù)據(jù)處理都有著直接的影響。由《地籍測(cè)量規(guī)范》可知，地籍控制點(diǎn)相對(duì)于起算點(diǎn)的誤差不得超過 。
地籍碎部測(cè)量主要包括地境界線、土地權(quán)屬界址線的確定，以及確定各地類要素以及地物點(diǎn)坐標(biāo)。界址點(diǎn)是指結(jié)構(gòu)物邊界線的空間轉(zhuǎn)折點(diǎn)，其坐標(biāo)指的是利用測(cè)量手段在某一特定坐標(biāo)系中獲取的一組數(shù)據(jù)。其精度的選擇需根據(jù)測(cè)區(qū)的界址點(diǎn)的重要程度及經(jīng)濟(jì)價(jià)值來選擇，具體要求等級(jí)可見下表1。
1.3 傳統(tǒng)檢測(cè)方法與GPS技術(shù)在地籍測(cè)繪中的比較。傳統(tǒng)的地籍測(cè)繪方法一般有平板儀和簡(jiǎn)易補(bǔ)測(cè)法兩種方式。平板儀補(bǔ)測(cè)法一般適用于明顯地物點(diǎn)較少、變更范圍較大的地區(qū)，由于在測(cè)量過程中效率低、速度慢，受操作者影響的因素較大，不能保證測(cè)量精度及檢測(cè)成果質(zhì)量；而簡(jiǎn)易補(bǔ)測(cè)法一般適用于有明顯地物點(diǎn)較多且變更范圍小的區(qū)域，采用皮尺或是鋼尺根據(jù)截距法、距離交匯法等方法對(duì)變更物與周圍明顯地物的空間位置關(guān)系進(jìn)行實(shí)測(cè)丈量。而利用最新的GPS定位測(cè)量技術(shù)，能夠有效的提高測(cè)量精度和速度，適合于各種復(fù)雜多變的變更地帶，能夠?qū)崿F(xiàn)地籍測(cè)量的動(dòng)態(tài)化和實(shí)時(shí)性，克服了傳統(tǒng)測(cè)量方法的各種不足，同時(shí)GPS的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在作業(yè)效率高，沒有傳統(tǒng)測(cè)量方法所需的"搬站"問題，一次設(shè)站，可完成半徑5km的區(qū)域測(cè)量；數(shù)據(jù)精度高安全可靠，全過程由程序控制，沒有累積誤差；同時(shí)不需要兩點(diǎn)通視即可測(cè)量，受外部環(huán)境因素影響較小，并且作業(yè)自動(dòng)化，無需人工干涉，程序自動(dòng)完成數(shù)據(jù)處理，測(cè)繪等工作，提高了作業(yè)精度。因此GPS技術(shù)是一項(xiàng)在地籍測(cè)量應(yīng)用非常廣泛前景的實(shí)用技術(shù)，能夠使我國的地籍測(cè)量等上一個(gè)更高的臺(tái)階。
2 GPS在地籍測(cè)繪中的應(yīng)用
2.1 GPS地籍測(cè)繪的布網(wǎng)原則和觀測(cè)方案擬定。地籍測(cè)量就是對(duì)地籍圖根控制點(diǎn)以及地籍基本控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)設(shè)，獲取相關(guān)信息建立地籍信息的動(dòng)態(tài)管理。通?？刹荚O(shè)二、三、四等三角網(wǎng)以及邊角網(wǎng)，一、二級(jí)GPS網(wǎng)等。在GPS地籍測(cè)繪中沒有常規(guī)三角網(wǎng)布設(shè)時(shí)要求的近似等邊［2］。
2.2 基準(zhǔn)設(shè)計(jì)。GPS基準(zhǔn)設(shè)計(jì)主要是指確定網(wǎng)的方向基準(zhǔn)、位置基準(zhǔn)以及尺度基準(zhǔn)。通過在網(wǎng)中選取一固定坐標(biāo)值或給予網(wǎng)中一點(diǎn)適當(dāng)?shù)臋?quán)，用穩(wěn)擬平差或是自由網(wǎng)偽平差來確定位置基準(zhǔn)，通過這種方法確定的位置基準(zhǔn)對(duì)網(wǎng)的尺度和定向基準(zhǔn)的選擇沒有影響。如果在GPS網(wǎng)中選擇數(shù)個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行固定，則確定后的位置基準(zhǔn)會(huì)對(duì)網(wǎng)的尺度和方向產(chǎn)生影響，影響的大小程度主要由所取觀測(cè)值的精度決定。
2.3 選點(diǎn)與觀測(cè)方案擬定。GPS觀測(cè)站之間中間可以有障礙物，不嚴(yán)格要求通視，同時(shí)其網(wǎng)的布局形式也較為靈活，點(diǎn)間距離可長(zhǎng)可短，長(zhǎng)邊可達(dá)20 ，短邊可為 故選點(diǎn)工作較為簡(jiǎn)單，但不同測(cè)點(diǎn)位置的選擇對(duì)測(cè)量結(jié)果還是有很大影響，因此在選點(diǎn)前要充分收集測(cè)點(diǎn)周圍的地理?xiàng)l件以及原有測(cè)點(diǎn)的分布及保留情況。由于GPS接收器受電磁波影響較大，選點(diǎn)時(shí)應(yīng)避免靠近大功率微波站、電視塔等結(jié)構(gòu)，同時(shí)應(yīng)保證對(duì)空通視，遠(yuǎn)離大面積水域，便于觀察和點(diǎn)的加密。
同時(shí)觀察衛(wèi)星的幾何分布對(duì)測(cè)量精度具有決定作用，為選擇最佳測(cè)量時(shí)段，需先確定GPS衛(wèi)星的可見性圖，由觀測(cè)站與衛(wèi)星組成的幾何圖形，可由空間位置精度因子表示其強(qiáng)度因子，其值需滿足一定的要求范圍。確定最佳觀測(cè)時(shí)段之后，其余實(shí)際工作可按最優(yōu)化原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2.4 觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理。觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理包括預(yù)處理和后處理兩個(gè)階段。GPS數(shù)據(jù)的預(yù)處理主要是對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、編輯和整理，通過數(shù)據(jù)分類，去除無效觀測(cè)信息，從而形成各種專用信息文件，然后通過各種方法對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行必要的修復(fù)和改正［3］。觀測(cè)結(jié)果的外業(yè)檢測(cè)能夠確保觀測(cè)質(zhì)量保證預(yù)定精度，因此每次測(cè)量結(jié)束后應(yīng)對(duì)外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查評(píng)價(jià)，及時(shí)剔除不合格的數(shù)據(jù)，進(jìn)行必要的補(bǔ)救措施。GPS地籍測(cè)量時(shí)先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，通過分析使其滿足現(xiàn)行GPS測(cè)量規(guī)范的精度要求之后，對(duì)其進(jìn)行后處理。
后處理主要是對(duì)預(yù)處理獲得的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)進(jìn)行平差計(jì)算。計(jì)算方式以三維基線向量和它的標(biāo)準(zhǔn)方差作為觀測(cè)信息，以點(diǎn)的WGS-84系三維坐標(biāo)為計(jì)算依據(jù)，對(duì)其進(jìn)行無約束平差計(jì)算。
2.5 觀測(cè)數(shù)據(jù)的誤差分析。采用GPS技術(shù)進(jìn)行地籍測(cè)繪時(shí)，影響其控網(wǎng)精度的主要因素由表2所列的因素決定。
3 結(jié)語
通過實(shí)踐證明，與傳統(tǒng)地籍測(cè)繪方式相比而言， GPS測(cè)量技術(shù)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠有效提高我國地籍測(cè)設(shè)的現(xiàn)代化水平，應(yīng)在大規(guī)模的地籍測(cè)量中廣泛推廣該技術(shù)。
參考文獻(xiàn)
