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1概述全球定位系統（GlobalPositioningSystem）作為新一代的衛(wèi)星導航與定位系統，以其全球性、全天候、高精度、高效益的顯著特點，已經在測量領域得到了廣泛的應用。gps技術表征的平面位置，其精度之高以被人們所認識和接受。但是GPS高程精度如何，一直是人們普遍關心的問題。為此，國內一些測繪單位進行了若干試驗，從試驗結果來看，在較為平坦或淺丘的地區(qū)，GPS高程可以達到三～四等水準精度。
2 GPS RTK技術 差分GPS定位技術是一種高效的定位技術，它是利用2臺以上GPS接收機同時接收衛(wèi)星信號，其中一臺安置在已知坐標點上作為基準站，另一臺用來測定未知點的坐標（稱移動站），基準站根據該點的準確坐標求出其到衛(wèi)星的距離改正數并將這一改正數發(fā)給移動站，移動站根據這一改正數來改正其定位結果，從而大大提高定位精度。 RTK（Real TimeKinematic）技術是載波相位差分技術，是實時處理兩個測站載波相位觀測量的差分方法，它又分為修正法和差分法，修正法是將基準站的載波相位修正值發(fā)送給移動站，改正移動站的接受到的載波相位，再解求坐標，也稱準RTK。差分法是將基準站采集到的載波相位發(fā)送給移動站，進行求差解算坐標，也稱真正的RTK。RTK的關鍵技術主要是初始整周模糊度的快速解算，數據鏈能優(yōu)質完成實現高波特率數據傳輸的高可靠性和強抗干擾性。RTK工作原理及模式具體結構示意圖如圖1、2。
圖1基準站結構圖
圖2流動站結構圖
2.1 RTK正常工作的基本條件 2.1.1基準站和移動站同時接收到5顆以上GPS衛(wèi)星信號。
2.1.2基準站和移動站同時接收到衛(wèi)星信號和基準站發(fā)出的差分信號。
2.1.3基準站和移動站要連續(xù)接收GPS衛(wèi)星信號和基準站發(fā)出的差分信號。即移動站遷站過程中不能關機，不能失鎖。否則RTK須重新初始化。
2.2 RTK的精度 RTK技術采用求差法降低了載波相位測量改正后的的殘余誤差及接收機鐘差和衛(wèi)星改正后的殘余誤差等因素的影響，使測量精度達到厘米級，一般系統標稱精度為10mm+2ppm。工程實踐和研究均證明RTK能達到厘米級精度。
2.2.1 RTK的平面精度：通過對天寶5000系列RTK的研究表明：A、數據鏈信號接收半徑超過15公里，但RTK測量結果只在4公里的范圍內保持了較高精度（用全站儀檢查其中誤差在5cm以內），4公里以外的測量結果誤差明顯增大，測量結果不可靠。B、接收到的衛(wèi)星數目越少，測量結果標準差越大，但只要能接收到5顆以上衛(wèi)星，得出的固定解就能達到儀器標稱精度。
2.2.2 RTK的測高精度：為檢驗Trimble 4000（OTF）（標稱精度為垂直20mm+2ppm），通過292個點的觀測誤差分析，得出：（1）高程觀測平均值為162.701m，標準差為8mm。最大值為193.921m，最小值為193.866m，有97%的數據中誤差小于20mm。即RTK的固定解能達到儀器標稱精度。（2）當VDOP < 2時，觀測結果最優(yōu)，當VDOP＞4時，標準差明顯增大，但仍優(yōu)于標稱精度，可見衛(wèi)星分布對高程精度有影響，但影響不大。（3）當接收衛(wèi)星數目超過6顆時，標準差變化不顯著，當接收衛(wèi)星數目為5顆時，標準差明顯增大，但仍優(yōu)于標稱精度。（4）可見，只要接收衛(wèi)星數目超過5顆，VDOP < 4，能得出固定解，這種RTK就能達到測高標稱精度。（5）北京一家公司在2000年對ASHTECH軌跡GPS RTK系統進行測試，結果表明，RTK測得的X、Y平面坐標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，邊長小于5Km時約13mm，邊長10Km時約37mm；距離同精確值之差的平均值為3mm。論文參考網。
2.3 RTK數據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移動站連續(xù)、可靠、快速地接收到基準站發(fā)來的數據鏈信號，數據鏈傳輸的高可靠性和強抗干擾性主要受地形地勢的影響。目前，RTK系統的數據傳輸多采用超高頻（UHF）和高頻（HF）播發(fā)差分信號，這三種頻率的特點如表2-1所示。
[中圖分類號] P228.4 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-2-149-1
1GPS測量技術與GPS控制網測量
1.1GPS測量技術
GPS RTK（Real Time Kinematic） 技術開始于 90 年代初 ，是一種全天候、全方位的新型測量系統，稱載波相位動態(tài)實時差分技術，是目前適時、準確地確定待測點的位置的最佳方式，是基于載波相位觀測值基礎上的實時動態(tài)定位技術。GPS RTK 具有定位精度高且精度分布均勻，速度快、效率高，觀測時間短，方便靈活，測程不受限制，不受通視條件影響等優(yōu)點。
1.2GPS控制網測量
GPS 控制網網形比較靈活 ，可以根據實際地理條件 ，建筑物條件以及相應的測區(qū)情況來布設。連接方式可以為點連式的、邊連式的、混連式的、中點多邊形等連接方式。GPS 控制測量點間不要求通視，圖形結構靈活， 因此選點工作要比傳統控制測量的選點簡便容易得多。GPS 點的選定不以相鄰點間的通視作為先決條件 ，給選點帶來極大的靈活性，但也有具體的要求。 點位應當保證觀測時衛(wèi)星信號不能受到干擾，選點時做到點位周圍視場內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， 遠離大功率的無線發(fā)射臺和高壓電線，沒有大面積的水域或對電磁波反射（或吸收）的物體。
觀測作業(yè)的主要任務是捕獲 GPS 衛(wèi)星信號對其進行跟蹤、接收和處理，以獲取所需的定位和觀測數據。開機后，等待接收機初始化完成并進行記錄數據狀態(tài)，然后每隔幾分鐘便查看一下接收機的工作是否正常。 在觀測作業(yè)中認真作到：觀測組按照計劃表規(guī)定時間作業(yè)，確保同步觀測；開機前后各量取天線高一測回，每測回從不同部位量取三次，兩測回天線高之差不大于 3mm；天線高的量取部位，按作業(yè)前的統一規(guī)定量取，并在記錄薄中詳細記錄；一個時段觀測中，不能夠關機又重新啟動、自測試、改變衛(wèi)星高度角及數據采樣間隔、改變天線位置，關閉或刪除文件等；原始觀測值和記錄項目，按規(guī)定現場記錄，字跡清楚，不的涂改、轉抄；觀測期間防止接收機震動，防止人員和其他物體碰動天線或阻擋信號。
2GPS控制網的優(yōu)化設計
控制網的優(yōu)化設計是指在限定精度、可靠性和費用等質量標準下， 尋求網設計的最佳極值。與經典控制網相似， GPS 控制網的設計也存在優(yōu)化的問題。但是， 由于 GPS 測量無論是在測量方式上，還是在構網方式上均完全不同于經典控制測量， 因而其優(yōu)化設計的內容也不同于經典優(yōu)化設計。
2.1GPS控制網的優(yōu)化指標
（1）效率指標。GPS控制網的效率指標為Cmin，如果GPS控制網的總點數是n，用m臺接收機進行同步觀測，則該網的最小觀測期數（同步觀測的次數）為： 。
（2）可靠性指標?？煽啃允侵冈诳刂凭W中設置一定數量的多余觀測，使其對于觀測中的粗差具有自檢能力，并限制其對目標成果的影響。對于GPS控制網中的n點，觀測基線向量參數為J必=n-1： 。每點設站次數為k，則觀測時段數為：C=n?k/m 。而m臺接收機觀測到的獨立觀測基線向量數為：j獨=C?（m-1） 。則控制網中多余的觀測基線向量參數為：j獨=C?（n-1）/（m-1） 。GPS控制網多余觀測數與獨立基線向量觀測值總數之比為： G=（J多/J獨）≥1/3。
（3）精度指標。網點坐標的協因數陣Qx包含了全網精度情況的全部信息，通常采用最優(yōu)性標準 A、最優(yōu)性標準 D、最優(yōu)性指標E和最優(yōu)性標準F作為純量精度優(yōu)化標準來建立優(yōu)化設計精度目標函數。實際上代表的是2點間的相對點位精度，它一般在接收機接收到信號并解算出基線向量后一起計算出。影響它的主要因素是接收時間的長短以及衛(wèi)星的GDOP數據（幾何精度因子），由基線向量協因數陣和觀測方程可以推導出GPS控制網的整體點位精度 ，從而考察GPSQx控制網的整體質量指標。
（4）經費指標。經濟指標是指用較少的人力、物力和財力實現對GPS控制網精確性與可靠性的控制。經費取決于控制網中點的總數和重復設站率，如果1臺接收機觀測1期的平均費用為T，則總費用為：F=T?Cmin。
2.2GPS控制網優(yōu)化設計的分類
由于GPS控制網同經典網有諸多不同，導致了GPS 控制網的優(yōu)化設計不完全等同于經典控制網的優(yōu)化設計，一般可分為四級。
零級優(yōu)化設計是在已知 GPS 控制網平差模型中的系數陣 A 和權陣 P 的基礎上， 求解協因數陣 Qxx的過程。這實際上是一個平差的過程， 除了一些形變觀測網和特殊網以外， 對于一般實際應用的GPS 控制網來說沒有太大的意義。
一級優(yōu)化設計是在大致確定了總點數、總基線數的基礎上，通過對網形的優(yōu)化設計求出數學模型中系數陣 A， 以使得Qxx達到設計要求的過程。因為 GPS 網的精度與網形和傳遞三角形的角度沒有太大的關系， 所以不改變基線的連接方式， 只單純地改變點的位置對精度的提高沒有意義。而當改變基線連接方式的時候，異步環(huán)的邊數、個數和形式就會有所改變， 這樣就對網的精度和可靠性產生了影響。因此對系數陣 A 的設計是很有意義的。
二級優(yōu)化設計是在已確定網形， 即確定了系數陣 A 和未知數協因數陣 Qxx 后， 優(yōu)化設計權陣 P的過程。因為 GPS 控制網中的權與基線的長度沒有直接關系， 而當確定了整周模糊度之后，再增加觀測時間也不會明顯提高觀測值的權， 因此對 GPS 控制
網進行優(yōu)化設計， 尤其是不同作業(yè)模式不同精度類型的 GPS 接收機聯合作業(yè)的 GPS 控制網的優(yōu)化設計中， 權陣 P 的設計也就有了一定的意義。
三級優(yōu)化設計是對精度沒有達到限差要求的GPS 控制網進行網的加密和改進，使其逐漸達到精度要求，也就是對網形結構強度的優(yōu)化設計。綜上所述， GPS 控制網的優(yōu)化設計主要歸結為二類內容的設計 GPS 控制網基準的優(yōu)化設計； GPS 控制網圖形結構強度的優(yōu)化設計，包括網的精度設計、網的抗粗差能力的可靠性設計、網發(fā)現系統差能力的強度設計。
中圖分類號：P412.23 文獻標識碼：A
文章編號：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)星導航定位系統，特別是美國的全球定位系統（Global Position System,GPS）[1,2]發(fā)展極為迅速。GPS能夠為地球表面和近地空間的廣大用戶提供全天候、實時、高精度的位置、速度和時間等導航服務信息。GPS是一種新興的全球定位技術，他具有定位精度高、使用方便的特點。
GPS高空探測系統是新一代探空系統，他采用數字化測量電路測量大氣溫、壓、濕,并運用GPS測量大氣風向、風速。采用GPS技術實現氣象探空，能夠大大提高氣象探空的準確性,降低地面接收系統的成本,提高氣象探空系統的自動化程度。國際上一些先進國家已將該GPS技術應用到氣象探空和高空測風當中,國內一些研究單位也相繼開展了相關技術的研究。
探空儀主要為電子探空儀，國際先進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械電碼式探空儀的國家，應盡快發(fā)展我國GPS探空技術。
2 GPS氣象探空的實現
GPS氣象探空[3]主要有空中射頻轉發(fā)和空中數字轉發(fā)兩種方式：如圖1和2所示。
圖1 射頻轉發(fā)方案框圖
由圖1可見，射頻轉發(fā)方案是將球載設備接收到的GPS射頻信號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字信號合成后轉發(fā)到地面接收機，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。地面接收機將接收到的射頻信號分離成溫濕壓信號和GPS射頻信號，在地面接收機內實現GPS的定位解算。主要技術難題是GPS射頻信號與溫濕壓數字信號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問題。而且射頻轉發(fā)方案的通信鏈路設計復雜，體積大，因此一般采用數據轉發(fā)方案。
圖2 數字轉發(fā)方案框圖
圖2中數字轉發(fā)是將GPSOEM板的定位數據直接與溫濕壓數據合成編碼后轉發(fā)。數字轉發(fā)的優(yōu)點是減少探空儀設備的復雜程度，把大量處理過程轉移到地面，降低探空儀的成本。采用數字轉發(fā)方式，發(fā)射功率利用率較高，避免發(fā)生自激,工作頻點可調，可避開環(huán)境的干擾。
3 GPS探空儀的系統組成
GPS探空儀的系統結構如圖3所示,他由兩部分組成：球上設備和地面設備。
圖3 GPS探空儀系統結構框圖
球上設備由PTU數據處理單元、GPS單元、通信單元三部分構成。
PTU數據處理單元 由單片機和測量電路構成，完成數據采集、處理、傳輸。既可以測量電阻感應元件，又可以測量電容感應元件。
GPS單元 用于接收GPS衛(wèi)星信息，提供氣球的位置信息（經緯度、高度）和時間信息。
通信單元 接收PTU數據和GPS數據，進行編碼、合成，將數字信息進行FSK調制，轉變成射頻信號，發(fā)送給地面接收系統。
地面設備由通信單元、基站GPS處理機、終端數據處理和指示單元等三部分構成。
通信單元 接收探空儀發(fā)射的射頻信號，解調出數字信息，進行解碼，輸出為GPS通道數據以及PTU測量數據（溫濕壓）；
基站GPS處理機 對接收的球上GPS通道數據進行處理,接收基站GPS位置數據;
終端數據處理單元 由計算機、打印機、調制解調器組成。計算機收集探空儀發(fā)來的數據和基站位置數據，對信息進行預處理，顯示溫、壓、濕數據，對測風信息進行處理，解算出風向、風速數據。調制解調器用于通過電話線路與氣象計算機網絡通信，傳送探空數據。
4 工作原理
4.1 溫、濕、壓測量
PTU設備測量原理如圖4所示，通過溫濕度、氣壓傳感器探頭探測的電阻、電容變化量轉化為電壓或頻率變化量，這些變化量均為模擬量，經過運算放大器進行小信號放大，A/D變換為數字量，同時查表進行修正、數字編碼，由外時鐘采集同步輸出傳感器數據。
探空儀采集的空中的氣壓、溫度和相對濕度數據（簡稱PTU數據）經探空儀的轉發(fā)器電路轉發(fā)到地面基站，經硬件解調設備和軟件處理后得到所需的探測氣象要素數據。由于遙測噪聲、調制電路、下行鏈路、解調電路、輻射及外界不確定氣候條件等因素影響，導致PTU原始數據出現物理上的不一致數據點和丟失的數據點。這就要求我們必須利用物理方程、數學算法及氣象學理論模型對原始數據做編輯處理。
全球定位系統GPS作為新一代的衛(wèi)星導航和定位系統，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、實時性的精密三維導航與定位能力，能為土地測量提供精密的三維坐標、速度和時間。目前GPS系統已廣泛用于地籍測量中，尤其是實時動態(tài)（RTK）定位技術在地籍測量中蘊含著巨大的技術潛力。
一、GPS測量的特點
相對于常規(guī)測量來說，GPS測量主要有以下特點：
（一）測量精度高，時間短
一般雙頻GPS接收機基線解算精度為5mm+1ppm，而紅外儀標稱精度為5mm+5ppm，GPS測量精度與紅外儀相當，但隨著距離的增長，GPS測量優(yōu)越性愈加突出。近幾年，隨著GPS測量技術的不斷完善，軟件的不斷更新，在進行GPS測量時，靜態(tài)相對定位每站僅需20 min左右，動態(tài)相對定位僅需幾秒鐘。
（二）測站間無需通視，儀器操作簡便
GPS測量不需要測站間相互通視，可根據實際需要確定點位，使得選點工作更加靈活方便。另外，GPS接收機自動化程度越來越高，操作實現智能化，觀測人員只需對中、整平、量取天線高及開機后設定參數，接收機即可進行自動觀測和記錄。
（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)、實時的三維位置，三維速度和時間，在地球任何地點、任何時間均可連續(xù)同步觀測到4顆以上的衛(wèi)星，且測站之間不需點間透視，點位位置可根據需要可稀可密，使選點工作靈活，節(jié)約大量的造標費用，并不受陰天黑夜、起霧刮風、下雨下雪等氣候的影響，可隨時進行GPS測量。
二、GPS測量原理
GPS全球定位系統由空間衛(wèi)星群和地面監(jiān)控系統兩大部分組成，GPS用戶設備由GPS接收機、數據處理軟件及其終端設備等組成。GPS接收機可捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，跟蹤衛(wèi)星的運行，并對信號進行交換、放大和處理，再通過計算機和相應軟件，經基線解算、網平差，求出GPS接收機中心（測站點）的三維坐標。最終計算出準確的測量數據。
（一）靜態(tài)測量
就是用兩臺或兩臺以上GPS接收機同步觀測，對觀測值進行處理，可等到兩測站間精密的WGS-84基線向量，再經過平差、坐標傳遞、坐標轉換等工作，最終等到測點的坐標。顯然靜態(tài)測量不具備實時性。
（二）實時動態(tài)（RTK）定位技術
是以載波相位觀測值為根據的實時差分GPS技術，它是GPS測量技術發(fā)展的一個新突破，在土地測量中有廣闊的應用前景。實時動態(tài)定位(RTK)系統由基準站和流動站組成，建立無線數據通訊是實時動態(tài)測量的保證，其原理是取點位精度較高的首級控制點作為基準點，安置一臺接收機作為參考站，對衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，流動站上的接收機在接收衛(wèi)星信號的同時，通過無線電傳輸設備接收基準站上的觀測數據，隨機計算機根據相對定位的原理實時計算顯示出流動站的三維坐標和測量精度。在土地測量中，RTK技術可實時地測定界址點坐標，確定土地使用界限范圍，計算用地面積，在土地分類及權屬調查時，應用RTK技術可實時測量權屬界限、土地分類修測，提高了測量速度和精度。
三、GPS測量模式地籍測量中應用RTK技術測定每一宗土地的權屬界址點以及測繪地籍圖，能實時測定有關界址點及一些地物點的位置并能達到要求的厘米級精度。將GPS獲得的數據處理后直接錄入成圖系統，可及時地精確獲得地籍圖。在測量地籍時，GPS―RTK技術主要有兩種方式：
（一）GPS-RTK接收機+測圖軟件
利用GPS―RTK接收機在野外實地測量各種地籍要素數據，經過GPS數據處理軟件進行預處理，按相應的格式存儲在數據文件中，同時配繪草圖，供測圖軟件進行編輯成圖。這樣控制點大大減少，測量效率大大提高。但必須繪制測量草圖，一些無線電死角和衛(wèi)星信號死角無法采集數據，必須用全站儀進行補充。
（二）GPS-RTK接收機+全站儀+掌上電腦+測圖軟件
這種模式將克服集中數字測量模式的缺點，可適應任何地形環(huán)境條件和任意比例尺地籍圖的測繪，實現全天候、無障礙、快速、高精度、高效的內外業(yè)一體化采集地籍信息。
四、RTK地籍碎步測量技術
與采取全站儀相比，采用RTK技術在地籍碎步測量中也具有非常突出的優(yōu)勢：
（一）采點速度快，因為解算速度已達到20Hz（一般用1Hz），即每秒鐘就可以記錄一組觀測數據，所以初始化完成后單點采集的時間幾乎可以忽略不計。
（二）作用范圍廣，減少做控制和換站的工作量。一般在沿基準站方向阻擋較少的地區(qū)，RTK作用半徑可達十幾公里。多臺接收機可以同步工作，而且相互不影響，也無誤差的積累。實踐證明，在相同的時間內，一臺流動站大約是一臺全站儀工作效率的兩倍。
（三）實現單人操作，節(jié)省勞動力。在保證基準站安全的前提下，每臺流動站只需要一人。
五、GPS在地籍測量中需要注意的問題
（一）測繪點的選取
應用GPS實時動態(tài)技術進行土地測量之前，首先要完成測繪點的選取工作。選取測繪點時，要保證測繪點上空的開闊度，使對衛(wèi)星進行連續(xù)跟蹤時可以有更好的信號質量。測繪點上空不能存在成片的障礙物。同時測繪點的選取要遠離電磁波干擾源，要保證測繪點方圓200m內不能有高壓輸電線以及大功率的無線電發(fā)射設施等。否則，將會導致多路徑效應，影響測量精度，所以測繪點的選取也要避開高層建筑以及成片的水域。
（二）數據觀測
在GPS 外業(yè)施測中，利用GPS 接收機獲取 GPS衛(wèi)星信號，其主要工作包括天線設置、接收機操作和測站記簿等。天線應與周圍物體相隔一定的距離。天線的對中、整平和定向應符合精度要求，并應精確地測天線高。在作偏心觀測時應精確測定偏心元素。天線高度偏心元素和觀測中的各種情況和問題應正確記錄在記錄簿內。為了保證 GPS 觀測的質量，在施測前應對 GPS 進行檢測，并且宜在 GPS 網中加測部分電磁波測距邊。
（三）基準設計
GPS網的基準設計，一般主要是指確定網的位置基準問題。確定網的位置基準，可選網中一點的坐標值并加以固定或給以適當的權，或者網中的點均不固定，通過自由網偽逆平差或穩(wěn)擬平差，來確定網的位置基準。這種以最小約束法進行GPS網的平差，對網的定向與尺度沒有影響，平差后網的方向和尺度以及網的相對精度都是相同的，但網的位置及點位精度卻不相同。在網中選若干點的坐標值并加以固定，或者選網中若干點的坐標值并加以固定，或者選網中若干點的坐標值并給以適當的權，在確定網的位置基準的同時，將對GPS網的方向和尺度產生影響，其影響程度與約束條件的多少及所取觀測值的精度有關。
（四）GPS控制網平差
在建立GPS控制網時，根據地區(qū)的特點和需要，建立該地區(qū)的坐標系統，或采用該地區(qū)原有的坐標系統。為此，常常以已有的地面已知點作為起算點。因此，在GPS網平差時，應考慮GPS坐標系統與地面參考坐標系統的尺度和方位的轉換關系。
六、結語
GPS 衛(wèi)星定位技術的迅速發(fā)展，給測繪工作帶來了革命性的變化，也對地籍測量工作，特別是地籍控制測量工作帶來了巨大的影響。應用GPS進行地籍控制測量，點與點之間不要求互相通視，這樣避免了常規(guī)地藉測量控制時，控制點位選取的局限條件，并且布設成GPS網狀結構對GPS網精度的影響也甚小。總之，GPSRTK測量技術完全可以滿足土地測量的需要，使測量精度達到規(guī)范要求。各測量點間不需要通視，不僅快速、方便、不受地形限制，而且還省時、省力、提高了工作效率；基站和移動站間作用距離可達到10km以上，保證了移動站所測各點幾乎具有同等的精度，避免了全站儀測量中因不通視而頻繁轉站帶來的誤差積累。
參考文獻：
前言
GPS在地籍測繪的過程中，數字和信息的存儲只是第一步，而后還需要對信息進行存儲和傳輸，所以信息的存儲和傳輸方式是否簡便，是否準確和安全，對于數字測繪技術的準確性和安全性也是非常重要的。數字化的地籍測繪技術在這方面也克服了傳統測繪技術方面的缺陷，實現了更加簡便的存儲和傳輸。繪圖的更新方式比較簡便在地籍測繪的過程中，會涉及到對各種地形和地理環(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，所以也是測繪環(huán)節(jié)的一個關鍵。在使用新的數字地籍測繪方式進行測繪的過程中，可以實現更加
簡便的繪圖，這樣也一定程度上降低了工作的復雜性，提高了工作效率。GPS技術即是具有在海、陸、空進行全方位實時三維定位與導航能力的新一代衛(wèi)星定位與導航系統。
一、GPS技術的簡述
GPS衛(wèi)星定位系統進行測繪工作時采用的工作原理，主要是先將4個早已獲知具置定點的信號傳播時延長的時間進行測量，從而獲取這四個定點位置到用戶的具體距離，隨后在根據這四個定點到用戶之間的距離進行解算工作后，將用戶的三維位置和定點之間的時間同步差值計算出。由于GPS技術得到了進一步的完善和發(fā)展，不僅靈活性、高精度等優(yōu)點得到更好完善，并且測繪精度、速度和經濟效益都大大優(yōu)于其他常規(guī)的測繪技術與方法，已逐漸成為城市地籍測繪工作中的主要技術方法。
二、GPS技術在地籍測繪中應用
2.1 運行的效率較高，在地形不復雜的環(huán)境下，測量半徑小于五千米的地區(qū)，只需要在地籍測繪中使用一次GPS技術便可以順利的完成測量工作。傳統測繪的方式與GPS技術相比，GPS技術在地籍測繪中減少了一定的勞動力，提高了工作效率，降低了工作中勞動的強度，并且也節(jié)省了地籍測繪工作的費用。
2.2 GPS技術可以精準的定位，在數據的測量時更加可靠準確，沒有誤差的累計。其中，在一定條件下，RTK技術的應用，可以把誤差降到厘米內。GPS技術在應用時，沒有過多的要求，只需要電磁波通視便可以進行，受外界干擾因素較少。GPS定位系統具有更高的自動化程度。
2.3 靜態(tài)GPS技術測量方法
利用GPS定位技術，確定觀測站之間相對位置。它主要由GPS接收設備的軟件和硬件來決定?？刂茰y量主要使用HD8200X靜態(tài)機，采取的是靜態(tài)載波相位相對定位模式。該模式采用兩臺（或兩臺以上）中海達HD8200X靜態(tài)機，分別安置在一條（或數條）基線的端點，根據基線長度和要求的精度，按HD8200X靜態(tài)機外業(yè)的要求同步觀測四顆以上的衛(wèi)星數時段，時段從30min至幾個小時不等?；€測量的精度可達±（5mm+1×10-6D），D為基線長度，以公里計。采取這種作業(yè)模式所觀測的獨立基線邊，應構成閉合圖形，以利于觀測成果的檢核，增強網的強度，提高成果的可靠性和精確性。
三、 GPS網的技術設計
GPS網的技術設計是GPS測量工作實施的第一步，其主要內容包括精度指標的確定，GPS網的圖形設計和GPS網的基準設計。
3.1 測量的精度標準
在GPS網總體設計中，精度指標是比較重要的參數，它的數值將直接影響GPS網的布設方案、觀測數據的處理，以及作業(yè)的時間和經費。對GPS網的精度要求，主要取決于GPS網的用途，精度指標通常均以GPS網中相鄰點之間的距離誤差來表示。
3.2 GPS網的圖形設計
根據GPS測量的不同用途和GPS網圖形設計的一般原則，GPS網的獨立觀測邊均應構成一定的幾何圖形。圖形的基本形式包括三角形網、環(huán)形網和星形網。
3.2.1 三角網：三角網的三角形邊由獨立觀測邊組成。
幾何圖形幾何結構強，具有良好的自檢能力，能夠有效地發(fā)現觀測成果的粗差，以保障網的可靠性。同時，經平差后網中相鄰點間基線向量的精度分布均勻。但其觀測工作量較大，尤其當接收機的數量較少時，將使觀測工作的總時間大為延長，因此，通常只有當網的精度和可靠性要求較高，接收機數目在三臺以上時，才單獨采用這種圖形。
3.2.2環(huán)形網
環(huán)形網是由若干含有多條獨立觀測邊的閉合環(huán)所組成的網，這種網形與經典測量中的導線網相似，圖形的結構比三角形稍差。環(huán)形網的優(yōu)點是觀測工作量較小，且具有較好的自檢性和可靠性，其缺點主要是，非直接觀測的基線邊（或間接邊）精度較直接觀測邊低，相鄰點間的基線精度分布不均勻。
3.2.3 星形網
星形網的幾何圖形簡單，但其直接觀測邊之間，一般不構成閉合圖形，所以其檢驗與發(fā)現粗差的能力較差。但這種網的主要優(yōu)點是觀測中通常只需要兩臺GPS接收機，作業(yè)簡單。因此，在快速靜態(tài)定位和動態(tài)定位等快速作業(yè)模式中，大多采用這種網形。它廣泛用于工程放樣、邊界測量、地籍測量和碎部測量等。
3.3 GPS網的基準設計
在全球定位系統中，衛(wèi)星主要被視作位置為已知的高空觀測目標。所以，為了確定接收機的位置，GPS衛(wèi)星的瞬時位置通常歸化到統一的地球坐標系統?，F在全球定位系統采用的是WGS-84坐標系統，是一個精確的全球大地坐標系統。通常在工程測量中，還往往采用獨立的施工坐標系。因此，在GPS測量中必須確定地區(qū)性坐標系與全球坐標系的大地測量基準之差，并進行兩坐標系統之間的轉換。
四、 GPS控制網的布設
4.1 GPS平面控制
靜態(tài)GPS控制點，勘查這些點點位保存完好，外業(yè)檢查這些點點位精度。外業(yè)每時段采集數據不要超過50min，要記錄開關機時間、儀器高等相關測站信息，GPS網平差計算采用隨機軟件進行計算。
4.1.1 同步環(huán)檢核
采用單基線處理模式時，對于采用同一種數學模型的基線解，其同步時段中任一三邊同步環(huán)的坐標分量相對閉合差和全長相對閉合差見表2。同步時段中的多邊形同步環(huán)，可不重復檢核。
4.1.2 異步環(huán)檢核
在整個GPS網中選取一組完全的獨立基線構成獨立環(huán)，各獨立環(huán)的坐標分量閉合差和全長閉合差W應滿足。
4.1.3復測邊檢核
復測基線的長度較差應滿足。
4.2 布設一級導線與圖根
在E級控制網基礎上，地形變化較大地區(qū)加密一級導線及圖根導線點，再加以GPSRTK圖根點，以滿足測圖的要求。
4.2.1 水平角采用方向法觀測，一級導線觀測三測回，圖根導線觀測一測回，支點左右角觀測一測回；垂直角采用中絲照準法觀測，一級導線觀測二測回，圖根導線觀測一測回；斜距采用對向測量，一級導線觀測二測回，圖根導線觀測一測回，支點采用二次棱鏡高法各觀測垂直角和斜距一測回。
4.2.2 一級導線觀部分采用GPS方法進行測量，觀測時間為45min，GPS平差計算采用隨機軟件進行，GPSRTK圖根點采用二次測量，取其坐標平均值。
4.3.3地籍邊角網觀測記錄采用手工記錄，經初步計算和檢查后，選用清華山維NasewV3.0軟件進行平差計算，數據輸入格式選用HSZ格式，斜距輸入，平差選用一次迭代、單次平差。
五、結語
GPS衛(wèi)星技術作為地籍測量中一種測繪技術，具有諸多的優(yōu)點，不僅能夠有效地減少城鎮(zhèn)地籍測量的誤差，而且也給測繪工作帶來了革命性的變化。相信隨著科學技術的發(fā)展，GPS測量技術的應用研究會不斷深入，靜態(tài)GPS測量技術在城鎮(zhèn)地籍測量中的應用前景也會更加廣闊，在城市測繪工作中也將發(fā)揮出更大的作用。
一、GPS測量原理
（一）GPS概念
全球定位系統(Global Positioning System，簡稱GPS)，又稱全球衛(wèi)星定位系統，是一個中距離圓形軌道衛(wèi)星導航系統。它可以為地球表面絕大部分地區(qū)(98%)提供準確的定位、測速和高精度的時間標準。系統由美國國防部研制和維護，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、三維運動和計時的需要。
（二）GPS系統的特點及構成
GPS系統擁有如下多種特點：全天候，不受任何天氣的影響;全球覆蓋(高達98%)；三維定速定時高精度;快速、省時、高效率;應用廣泛、多功能；可移動定位；不同于雙星定位系統，使用過程中接收機不需要發(fā)出任何信號增加了隱蔽性，提高了其軍事應用效能。GPS系統主要由空間星座部分、地面監(jiān)控部分和用戶設備部分組成。
（三）觀測量的誤差來源
在GPS定位中，觀測量的誤差來源主要有：第一，與衛(wèi)星有關的誤差；第二，與接收設備有關的誤差；第三，與信號傳播有關的誤差；第四，其它誤差來源。
（四）絕對定位原理
以GPS衛(wèi)星和用戶接收機天線之間的距離觀測量為基礎，確定用戶接收機的點位可通過已知的衛(wèi)星瞬時坐標進行，這就是利用GPS進行了絕對定位的基本原理。GPS絕對定位可以實現動態(tài)和靜態(tài)的絕對定位。
（五）相對定位原理
利用GPS進行相對定位，可分為靜態(tài)和動態(tài)相對定位兩種。相對定位可以消除由于各種不同的因素導致系統性誤差。
二、RTK簡介
一種新的常用的GPS測量方法――RTK（Real - time kinematic）實時動態(tài)差分法。RTK能夠實現在野外實時得到厘米級定位精度的測量。基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術就是RTK定位技術，在制定坐標系中，測站點三維定位結果能夠實時地被RTK定位技術提供?；鶞收緦⑵溆^測值和測站坐標信息在RTK作業(yè)模式下一起通過數據鏈傳送給流動站。采集GPS觀測數據都是由流動站產生的，并對在系統內組成差分觀測值進行實時處理，同時厘米級定位結果將被給出，一共只需一秒鐘的時間。無論是靜止狀態(tài)，還是運動狀態(tài)，流動站都可處于任何一種中；也就是說，可以直接進入動態(tài)條件開機，也可先在固定點上進行初始化后再進入動態(tài)作業(yè)，并周模糊度的搜索求解需在動態(tài)環(huán)境下完成。
三、GPS RTK測量儀器在各種測量中的應用
（一）地籍測量的應用
在地籍測量應用中，要想測定每一宗土地的全界址點和測繪地籍圖可采用RTK技術來實現，RTK技術使得有關界址點的位置能夠實時的測繪，最終達到厘米級的精度，地籍圖和房產圖在測得數據處理后可以被及時的得到。常規(guī)儀器可用在衛(wèi)星信號不好的地方，進行細部測量采用解析法或者圖解法。界樁位置可以通過RTK技術實時地被測定，然后土地使用界范圍被確定，計算用地面積，從而較輕松的進行地籍測量工作。
（二）公路測量建設中的應用
在控制測量領域中GPS測量得到了廣泛的應用，它具有以下的優(yōu)點：高精度和高效率。在公路工程中實時GPS測量可完成以下工作。
（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行高等級公路選線。傳統的測圖方法，首先要進行控制網的建立，其次，進行碎部測量，從而進行大比例尺寸地形圖的繪制。其工作量較大，花費時間較長，速度也比較慢。如果測量時采用GPS RTK動態(tài)測量，獲得每點坐標只需花費幾分鐘就行，碎部點的數據是由輸入的點特征編碼及屬性信息構成的，在室內可由繪圖軟件完成。從而使得測圖的難度大大降低了，節(jié)省了時間又節(jié)省了精力。
(2)工程控制測量
GPS建立控制網的最精密的方法是靜態(tài)測量。對于大型的建筑物靜態(tài)測量比較適合。實時GPS動態(tài)測量則被用于一般的公路工程的控制測量。這種方法可停止觀測，使得作業(yè)效率大大提高。而通視對于點與點之間是被做要求的，這使得測量更加快捷了。
(3)公路中線測設
在大比例尺帶狀地形圖上設計人員進行定線后，在地面需將公路中線標定出來。如果實時GPS測量被使用，那么只需在GPS接收機中輸入中線樁點的坐標，放樣的點位就會有系統定出。在這里，累積誤差是不會產生的，因為每個點的測量的完成都是相對獨立完成的，各點放樣精度一致。
(4)公路縱、橫斷面測量
確定公路中線后，通過繪圖軟件，利用中線樁點坐標，即路線斷面和各樁點的橫斷面就可以繪出了。測繪地形圖時采集的數據都是被用在測量中，所以到現場進行縱。橫斷面測量是沒有必要的，這使得外業(yè)工作大大的減少了。也可采用實時GPS測量進行現場斷面測量。
（三）地質工程測量的應用
測量鉆孔、探槽、剖面端點、地質點是地質工程測量中常見的工作。不停地搬站是常規(guī)測量很麻煩的一點，而且如果通視條件不好，則測站點就需要補測。而RTK測量儀器則不需要通視每個點，只需要有兩臺儀器，有一臺儀器在基準站，而另一臺儀器架在測點上，只需幾分鐘進行測量。用常規(guī)測量時，有時由于一個點就要浪費很多時間和精力。
參考文獻：
一、引言
RTK技術在陸地測量和放樣的應用中已經比較成熟，在海洋測量和海洋工程中的應用也已經興起。以往的水深測量多采用交會定位，故測量工作受氣象的影響較大，精度難以保證，測量工作難度大，外業(yè)測量人員也很艱苦，且成圖時間長。使用GPS技術后，這些困擾水上測量工作的問題就迎刃而解了。隨著GPS技術的不斷發(fā)展，特別是RTK技術的出現，使得水上測量可以采用GPS無驗潮方式進行工作（RTK方式）成為可能。大大減少了測量人員的勞動強度，自動化程度高，省工省時，精度高，全天候，提高了工作效率，使工程變得更經濟。
二、無驗潮水深測量的理論基礎（基本原理）
如圖A所示，h為測深儀探頭吃水線到GPS天線的高度，Z0為設定吃水，Z為測得的水深度。Zm為繪圖水深，H為RTK測得的高程。則：
水深水位=H+h
Z m =Z-水位=Z-(H+h) （1）
當水面由于潮水或者波浪升高時，H增大，相應地Z也增加相同的值，根據（1）式，Zm將不變。因此從理論上講，RTK無驗潮測深將消除波浪和潮位的影響，是一種理想的水上測量方法。
三、水深測量的基本作業(yè)步驟
水深測量的作業(yè)系統主要由GPS接收機、數字化測深儀、數據通信鏈和便攜式計算機及相關軟件等組成。測量作業(yè)分三布來進行，即測前的準備、外業(yè)的數據采集測量作業(yè)和數據的后處理形成成果輸出。
1、測前的準備
1.1求轉換參數
(1)將GPS基準站架設在已知點A上，設置好參考坐標系、投影參數、差分電文數據格式、發(fā)射間隔及最大衛(wèi)星使用數，關閉轉換參數和七參數，輸入基準站坐標（該點的單點84坐標）后設置為基準站。
（2）將GPS移動站架設在已知點B上，設置好參考坐標系、投影參數、差分電文數據格式、接收間隔，關閉轉換參數和七參數后，求得該點的固定解（84坐標）。
（3）通過A、B兩點的84坐標及當地坐標，求得轉換參數。
1.2建立任務，設置好坐標系、投影、一級變換及圖定義。
1.3作計劃線。如果已經有了測量斷面就要重新布設，但可以根據需要進行加密。
2、外業(yè)的數據采集
（1）架設基準站在求轉換參數時架設的基準點上，且坐標不變。
（2）將GPS接收機、數字化測深儀和便攜機等連接好后，打開電源。設置好記錄設置、定位儀和測深儀接口、接受機數據格式、測深儀配置、天線偏差改正及延遲校正后，就可以進行測量工作了。
3、數據的后處理
數據后處理是指利用相應配套的數據處理軟件對測量數據進行后期處理，形成所需要的測量成果――水深圖及其統計分析報告等，所有測量成果可以通過打印機或繪圖機輸出。
四、影響水深測量精度的幾種因素及相應對策
在實際的使用無驗潮方式進行水深測量時，測量結果精度會由于船體的搖擺、采樣速率、同步時差及RTK高程的可靠性等因素造成的誤差的影響，這些誤差遠遠大于RTK定位誤差，從而成為無驗潮方式水深測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，通過專用的的測量軟件接入進行修正。
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采集的精度和密度，現在大多數RTK GPS都可以最高輸出率達20HZ，而測深儀的輸出速度各種品牌差別很大，數據輸出的延遲也各不相同。因此，定位數據的定位時刻和水深數據的測量時刻的時間差造成定位延遲。對于這項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量結果計算得到，也可以采用以往的經驗數據。
4.3 RTK高程可靠性的問題
RTK高程用于測量水深，其可信度問題是倍受關注的問題。在作業(yè)之前可以把使用RTK測量的水位與人工觀測的水位進行比較，判斷起可靠性，實踐證明RTK高程是可靠的。為了確保作業(yè)無誤，可從采集的數據中提取高程信息繪制水位曲線（由專用軟件自動完成）。根據曲線的圓滑程度來分析RTK高程有沒有產生個別跳點，然后使用圓滑修正的方法來改善個別錯誤的點。
五、作業(yè)時應該注意的若干問題
5.1有關基準站的問題
（1）因為RTK技術的關鍵在于數據處理技術和數據傳輸技術，RTK定位時要求基準站接收機實時地把觀測數據（偽距觀測值，相位觀測值）及已知數據傳輸給流動站接收機。所以：
a.電臺天線要盡量高。如果距離教遠，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）設站時要限制最大衛(wèi)星使用數，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，則在設置基準站時要使Transform To WGS84（轉換到WGS84坐標系）處于off（關閉）狀態(tài)。
（4）如果使用七參數，則X、Y、Z都小于±100較好，否則重求。
（5）在求轉換參數前，要使參數轉換和七參數關閉。
（6）在RTK作業(yè)模式下，基準站通過數據鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數據鏈接收來自基準站的數據，還要采集GPS觀測數據，并在系統內組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結果，歷時不到一秒鐘?；鶞收竞鸵苿诱颈仨氁３炙念w以上相同衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站可隨時給出厘米級定位結果；所以有時偶爾RTK沒有固定解也是很正常的。
5.2有關流動站的問題
（1）解的模式要使用RTK Extrap（外推）模式。
（2）數據鏈接受間隔要與基準站設置的發(fā)射間隔一致，都要為1。
（3）如果使用海洋測量軟件導航、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有關求轉換參數的問題
2、RTK技術的工作原理
RTK的工作原理是將一臺接收機置于基準站上，另一臺或幾臺接收機置于載體（稱為流動站）上，基準站和流動站同時接收同一時間、同一GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，基準站所獲得的觀測值與已知位置信息進行比較，得到GPS差分改正值。然后將這個改正值通過無線電數據鏈電臺及時傳遞給共視衛(wèi)星的流動站精化其GPS觀測值，從而得到經差分改正后流動站較準確的實時位置。
因軌道誤差、鐘差、電離層折射及對流層折射的影響在實際的數據處理中一般采用雙差觀測值方程來解算，在定位前需確定整周未知數，這一過程稱為動態(tài)定位的“初始化”（On The Fly即OTF）。實現OTF的方法有很多種，美國天寶導航有限公司的做法是：采用偽距和相位相結合的方法，首先用偽距求出整周未知數的搜索范圍，再用相位組合和后繼觀測歷元解算和精化；利用偽距估計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）：基準站和移動站同時接收到5顆以上GPS衛(wèi)星信號。
（2）：基準站和移動站同時接收到衛(wèi)星信號和基準站發(fā)出的差分信號。
（3）：基準站和移動站要連續(xù)接收GPS衛(wèi)星信號和基準站發(fā)出的差分信號。移動站遷站過程中不能關機，不能失鎖。否則RTK須重新初始化。
4、RTK技術的優(yōu)點
（1）工作效率高。在一般的地形地勢下，高質量的RTK設站一次即可測完4KM半徑的測區(qū)，大大減少了傳統測量所需的控制點數量和測量儀器的設站次數，移動站一人操作即可，勞動強度第，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（一般為4KM），RTK平面精度和高程精度都能達到厘米級。
（3）全天候作業(yè)。RTK測量不要求基準站、移動站間光學通視，只要求滿足“電磁波通視”，因此和傳統測量相比，RTK測量受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統測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，它也能進行快速的高精度定位，使測量工作變的更輕松更容易。
（4）RTK測量自動化、集成化程度高，數據處理能力強。RTK可以進行多種測量內外業(yè)。移動站利用軟件控制系統，無需人工干預便可自動實現多種測繪功能，減少了輔助測量工作人為誤差，保證了作業(yè)精度。
（5）操作簡單，易于使用?，F在的儀器一般都提供中文菜單，只要在設站時進行簡單的設置，就可方便獲得三維坐標。數據輸入、存儲、處理、轉換和輸出能力強，能方便的與計算機、其他測量儀器通信。
5、RTK技術要求
（1）基準站設置在視野開闊，視場內障礙物的高度角不宜超過15度。（2）基準站設置點位應該遠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）基準站周邊不的少于三個已知點進行檢查校準，最大作業(yè)半徑5公里。（4）接收機技術指標應該為雙頻接收機，標稱精度小于（10mm+2ppm）。（5）利用GWS-84坐標轉換到實地坐標系，選用的參考點要覆蓋整個測區(qū)，轉換后各點的殘差分量小于5厘米。（6）RTK觀測的采樣率為1秒，每次觀測的歷元數不得小于10個，觀測平面精度小于5厘米。（7）檢測高等級控制點時，點位誤差小于5厘米，檢測同等級控制點時，點位誤差小于7厘米，并將檢查成果填寫“GPS-RTK點位檢查表”。（8）RTK觀測非固定解時不得采用成果界址點的埋設與放樣。
6、RTK技術的局限性及定位的關鍵問題
RTK技術有著一定局限性，使得其在應用中受到限制，主要表現為：
（1）用戶需要架設本地的參考站；
（2）誤差隨距離增長；
（3）誤差增長使流動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技術最大意義在于，它將克服以上的局限性，擴展RTK的作業(yè)距離。
RTK技術的關鍵在于數據處理和數據傳輸技術。主要有三個方面：一是求解起始的整周模糊度；二是基準站和移動站之間的數據傳輸；三是合適的坐標轉換參數。
7、RTK測量作業(yè)時的一些注意問題
（1）使用范圍：GPSRTK是厘米級精度動態(tài)實時差分測量，其精度一般對于起算點在2-3CM，測點精度都和起算點發(fā)生關系，相互之間無任何關聯；測點間關聯性差，難以滿足常規(guī)測量要求高等級控制點位間精度要求，因此在實際使用時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土地開發(fā)利用的自然和社會經濟條件、歷史基礎和現狀特點以及國民經濟發(fā)展的需要等，對一定地區(qū)范圍內的土地資源進行合理的組織利用和經營管理的一項綜合性措施。國內外早已將數理統計、運籌學、線性規(guī)劃和重力模型等運用于土地規(guī)劃和管理。但這些方法的分析對象僅是各個規(guī)劃要素的屬性數據，難以對設計對象實施空間分析，規(guī)劃成果不直觀、不完善[ 1]。隨著科學技術的發(fā)展與進步，特別是計算機和空間信息技術的廣泛應用，我國土地規(guī)劃與管理經過多年的發(fā)展，以遙感技術 （ Remote Sensing，以下簡稱 RS）、地理信息系統（ Geographical Information System，以下簡稱 GIS）、全球定位系統 （Global Positioning System，以下簡稱GPS）為代表的測繪技術已廣泛應用于土地規(guī)劃和管理領域[ 2，3]。
1 RS、GIS、GPS技術介紹
1.1 RS
RS（遙感技術）是一種遠距離、非接觸的目標探測技術和方法。它通過對目標的探測來獲取目標的信息，然后對所獲取的信息加工處理，從而實現目標的定位、定性和定量的描述。遙感技術包括遙感器（也稱傳感器）技術，信息傳輸技術，信息處理、提取和應用技術，目標信息特征的分析與測量技術等等。
1.2 GIS
GIS（地理信息系統）是由計算機硬、軟件和不同方法組成的系統，該系統設計用來支持空間數據的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規(guī)劃、決策和管理問題。地理信息系統處理和管理的對象是多種地理空間實體數據及其關系，包括空間定位數據、圖形數據、遙感圖像數據和屬性數據等，用于分析和處理在一定地理區(qū)域內分布的各種現象和過程，解決復雜的規(guī)劃、決策和管理問題。
1.3 GPS
GPS是美國海陸空聯合研制的全球性、全天候、具有實時三維導航與定位能力的衛(wèi)星導航系統。系統由地面控制部分（主控站、地面天線、監(jiān)測站和通訊輔助系統 ）、空間部分 （ 21顆實用衛(wèi)星和 3顆備用衛(wèi)星組成 ）、用戶裝置部分 （主要由 GPS接收機和衛(wèi)星天線組成 ）等構成。其主要特點有：全天候、全覆蓋、高精度三維定速定時、快速省時高效、應用廣泛功能多。GPS的應用前景十分光明，除用于各種交通工具和武器的導航定位和制導外，還可用于航天器定位、全球授時、地形測繪、國界測定、海島與礁石聯測、山體測高、測量板塊和地殼運動、交通管制和工程建設等。
特別是近幾年發(fā)展起來的 GPS RTK技術，是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術。GPS RTK系統通常由3部分組成，即 GPS信號接收部分 （GPS接收機及天線）、實時數據傳輸部分 （數據鏈， 俗稱電臺 ）和實時數據處理部分（ GPS控制器及其隨機實時數據處理軟件 ）。GPS RTK以實時定位、厘米級定位精度、作業(yè)時間短和效率高等優(yōu)點逐步在資源調查、城市規(guī)劃和地質勘探等方面得到廣泛應用[1]。
2 RS、GIS、GPS技術在土地規(guī)劃中的應用
2.1 RS在土地規(guī)劃中的應用
遙感影像是土地規(guī)劃與利用的主要數據來源。傳統的地面調查
需要耗費大量的人力、物力和財力，特別是在南方山區(qū)等條件困難的地區(qū)，進行野外實地調查更是難度大、體力勞動強度大、成圖周期
長。而利用RS進行土地資源調查，可大大減輕勞動強度，節(jié)省調查
費用。
近幾年對地觀測技術的迅速發(fā)展，我們可以獲得多時相、多平臺、多分辨率的遙感數據，這就為準確研究小范圍內土地利用特征、空間結構變化提供了便利。遙感影像與該區(qū)采樣的數據信息結合能更全面更準確地表達地物的屬性特征，這就為規(guī)劃利用中對之進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，我們可以根據需要選取較合適的影像或者根據需要對影像進行不同效果的增強，如對同一地區(qū)多時段的遙感影像的疊加融合，可以產生一個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)劃中的應用
土地規(guī)劃和利用實質上是按照相關法律的規(guī)定對土地資源進行合理開發(fā)、利用及保護。所以，規(guī)劃本身的科學性以及現勢性對土地管理工作開展的成效有著直接影響，同時還會在一定程度上影響社會經濟的發(fā)展速度和布局情況?，F如今，隨著社會經濟的迅猛發(fā)展，以往傳統的規(guī)劃方式越來越無法滿足土地規(guī)劃和利用的現勢性要求，并且也無法充分體現出土地利用的總體規(guī)劃對管理工作的指導作用。由于土地利用規(guī)劃涉及較多的圖形、數據處理、統計和空間分析等問題，因此，必須采用 GIS 技術并配以其它一些現代化技術，建立起相應的規(guī)劃管理信息系統，只有這樣才能使土地利用規(guī)劃管理工作真正實現科學化、標準和規(guī)范化。
2.3 GPS在土地規(guī)劃中的應用
土地規(guī)劃中最重要的基礎工作莫過于土地勘測定界，在土地勘測定界中，無論是外業(yè)前端數據采集，還是內業(yè)圖形數據處理，均可廣泛采用以GPS為基礎的測繪技術。在土地勘測定界的外業(yè)工作中，可使用GPS RTK技術進行定位，將基準站的已知數據和觀測數據發(fā)送給流動站，流動站接收基準站數據，并采集GPS觀測數據，形成差分觀測值，通過相對定位原理實時計算出流動站的三維坐標及其精度。該測量方式可以提高土地勘測定界精度，并且無需通視，觀測時間短，操作簡便[ 4]。在土地勘測定界的內業(yè)工作中，采用 GIS與數據庫技術相結合的方式對土地勘測定界測量和土地征收數據進行管理具有可行性和優(yōu)越性，能保證從外業(yè)到內業(yè)數據處理的一致性，能實現內業(yè)數據處理的自動化，保證數據統計的準確性以及方便數據的查詢[ 5]。
3 結語
土地規(guī)劃是社會經濟發(fā)展動態(tài)與規(guī)劃相對靜態(tài)矛盾不可避免的產物，在其信息化的過程中應盡快建立起統一的管理辦法和技術規(guī)程，確保其作為土地信息化建設的一部分健康發(fā)展。RS、GIS、GPS等測繪技術對土地利用總體規(guī)劃形成強有力的技術支撐，更好地發(fā)揮土地利用總體規(guī)劃的宏觀調控作用，為社會經濟的可持續(xù)發(fā)展提供幫助。
參考文獻
[1] 丁莉東. 測繪新技術在土地規(guī)劃與管理中的應用[J].安徽農業(yè)大學，2010，38（ 24）：13432- 13433，13436.
[2] 藍運超，肖映輝，陳燕中. 城市規(guī)劃管理現代化 [M]. 武漢：武漢測繪科技大學出版社，1999.
近年來，GPS技術的迅速發(fā)展給土地管理工作帶來了重大變革，地基控制測量作為土地管理工作的基礎，是獲得地籍信息的主要途徑之一，采用GPS技術進行地基控制測量，對點與點之間的相互通視條件沒有限制，能夠有效解決傳統地籍控制測量中控制點位選取的局限性，對于增強地籍控制測量的靈活性、精確性以及快捷性具有重要作用，下面主要談談GPS技術在城鎮(zhèn)地籍控制測量中的應用。
一、地籍控制測量與GPS技術
地籍控制測量主要是對地籍基本控制點、地籍圖根控制點按照精度要求、測區(qū)范圍大小、測區(qū)內存在的控制點數量以及控制點的等級情況進行技術設計、選點、觀測、數據處理等一系列控制測量工作，這項工作為開展初始土地等級、建立基礎地籍資料以及進行地籍動態(tài)管理工作提供了重要依據。地籍控制測量必須堅持由整體到局部、由高級到低級的原則進行分級控制。
GPS主要是利用衛(wèi)星導航進行測時、測距，該技術具有布網方式靈活、觀測即時、觀測速度快、計算效率高、精度高等優(yōu)點。對于GPS技術來說，精度指標是GPS控制網設計的重要指標，其精度高低對GPS控制網布設方案的設計、觀測計劃的制定以及觀測數據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技術在城鎮(zhèn)地籍控制測量中的應用
在地籍控制測量中，通常將地籍平面控制網布設為二、三、四等三角網、三邊網以及邊角網，一、二級小三角網，一、二級導線網以及相應等級的GPS網，根據GPS系統測量規(guī)范
由此可以看出，中小城市地籍控制測量工作控制網可以布設為D或E級網，然后結合城鎮(zhèn)的大小布設加密網點。對于城鎮(zhèn)而言，完全可以布設成E級GPS控制網，可根據城鎮(zhèn)具體情況進行加密控制或圖根控制點。
1.布網選點
GPS控制網的基準設計主要是確定控制網位置的基準，可直接選取網中某一點的坐標值加以固定并進行合理處理。然后選擇控制點，根據GPS測量相關規(guī)范要求，對于D、E級的GPS控制網，其短邊為可0.2-5km，長邊可為5-10km，控制點之間的距離可長可短，不需要考慮圖形結構；但是由于控制點選擇是否合理將直接影響到測量結果的準確性，所以在進行選點前必須對測區(qū)的相關地理情況、原有測盤標志點的分布和保持情況進行調查和收集，確保觀測方案和觀測點位置的合理，選點最好能夠應對變化多端的自然條件，遠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，選點區(qū)域范圍內最好有便利的交通條件、便于觀測和加密發(fā)展的條件，以確保地籍控制測量工作的順利開展，為測量儀器和人身安全提供保障。由于GPS測量觀測站之間不要求相互通視，加上圖形連接方式和網形結構比較靈活，所以選點工作相較于傳統的地籍控制測量的選點工作較為簡單，但是為了使測量工作得到進一步拓展，每個點最好有兩個方向以上的通視。
2.觀測網的布設
進行觀測網布設前應進行網形設計。通常，GPS控制網的網形設計與控制點的分布位置有著密切關系，為了保證整個網形點位誤差值的均勻，觀測網網形設計應依照控制點的分布情況進行。對于測區(qū)平面控制點分布來說，觀測網測區(qū)內最好有至少3個已知控制點分布在測區(qū)的4個象限，當已知控制點分布在測區(qū)時，該測區(qū)外緣與已知控制點的距離應控制在20km內；對于測區(qū)高程控制點分布來說，觀測網的網狀測區(qū)在每100km2范圍內需要有至少4個已知水平點作為控制點，且分布于測區(qū)周圍；而對于線狀測區(qū)來說，測區(qū)范圍內應有至少4個已知控制點分布在測區(qū)兩端以及測區(qū)中央。
在網點密度方面，根據測區(qū)范圍、測區(qū)測量的先后次序可將其分為基本網和加密網。城鎮(zhèn)地區(qū)界址點密度較大，所以控制點密度應在保證控制點點位精度的條件下最大限度增大，以為界址點的測定提供方便，在必要情況下，還可在GPS控制網下再加密一級圖根導線，直接從圖根點進行界址點的測定。
雖然GPS控制網的布設具有靈活多樣、觀測速度快、工作效率高、精度高的優(yōu)點，但在設計方面仍然存在一些優(yōu)化問題，因此，需要不斷在實際測量控制中優(yōu)化設計，使GPS測量更能顯示出GPS技術的高精度和高效益，使其在城鎮(zhèn)地籍測量中發(fā)揮更加積極的作用。
3.數據處理
應用GPS技術進行城鎮(zhèn)地籍控制測量，首先應對原始觀測數據進行預處理，進行基線解算時，保留合格基線，剔除粗差、病態(tài)衛(wèi)星數據，將各基線向量解算出來，然后檢核同步觀測邊數據，重復檢核觀測邊和閉環(huán)合差，三種檢核都必須滿足GPS測量規(guī)范的精度要求。GPS數據預處理是對原始觀測數據進行編輯、加工、整合和分流，為進一步的平差計算做準備。預處理完畢后要對觀測數據進行后期處理，根據預處理得到的標準化數據文件進行觀測數據的平差計算。
按照誤差來源，可將影響GPS定位精度的因素分為與外業(yè)測量有關的誤差以及與數據處理有關的誤差，而在建立GPS控制網時，影響控制網精度最重要因素是與數據處理有關的誤差，主要誤差來源包括與GPS衛(wèi)星有關的誤差（衛(wèi)星種差、軌道偏差）、與傳播路徑有關的誤差（電離層折射影響、對流層的影響、多路徑效應的影響）、與接收機設備有關的誤差（觀測誤差、接收機的鐘差、載波相位觀測的整周轉待定值、天線的相位中心位置偏差）、與地球自轉和相對論效應有關的誤差。
0 前言
土地權力所屬的核心是地籍，由國家進行監(jiān)管，對地塊及其附屬物的空間位置、面積大小以及所屬關系以及利用現狀進行信息整理，用數據、圖標等方式表示出來的信息集合［1］。地籍的精確測量是進行地籍有效管理的前提。但是由于現在社會經濟的發(fā)展，使得地籍測量工作往往具有數據更新快、測量范圍大、界址點瑣碎等特點，給測量工作帶來了很大的難度。由于GPS技術具有操作簡單、測量精度高、環(huán)境適應能力強、減少人力物力等特點，目前被廣泛應用于地籍測量中的地籍控制測量和碎部測量工作當中。采用GPS靜態(tài)模式測量,同時建立高等級GPS地籍測量控制網，在碎部測量當中采用RTK技術進行。本文主要探討了GPS技術在地籍測量中的測量原理和流程，同時也探討一些影響GPS測量精度的因素。
1 地籍測量
1.1 地籍測量的內容和特點。地籍測量就是為了取得相關地籍信息的測繪工作，其主要工作內容就是測定土地及其附屬物的類型、位置大小、權屬關系等相關信息，為國民經濟建設提供相關信息，主要內容是：（1）測定行政區(qū)域，土地權屬以及土地的幾何位置等；（2）對地籍信息進行動態(tài)監(jiān)測，及時更正地籍信息，保證地籍信息的正確性和即時性；（3）選定測量基本控制點，方便以后的測量工作。其特點表現為是一項行政測繪行為，具有法律特征，其信息具有很強的現實性，測量技術先進，為當今測量技術及方法的集大成者。
1.2 地籍測繪的精度要求。地籍控制測量須遵循從高級到低級，由整體到局部的分級控制測量原則。優(yōu)先考慮國家統一坐標系統，條件不允許時也可采用任意坐標系。GPS測量的一個重要量化指標是精度，其大小對GPS網的布設、觀測以及數據處理都有著直接的影響。由《地籍測量規(guī)范》可知，地籍控制點相對于起算點的誤差不得超過 。
地籍碎部測量主要包括地境界線、土地權屬界址線的確定，以及確定各地類要素以及地物點坐標。界址點是指結構物邊界線的空間轉折點，其坐標指的是利用測量手段在某一特定坐標系中獲取的一組數據。其精度的選擇需根據測區(qū)的界址點的重要程度及經濟價值來選擇，具體要求等級可見下表1。
1.3 傳統檢測方法與GPS技術在地籍測繪中的比較。傳統的地籍測繪方法一般有平板儀和簡易補測法兩種方式。平板儀補測法一般適用于明顯地物點較少、變更范圍較大的地區(qū)，由于在測量過程中效率低、速度慢，受操作者影響的因素較大，不能保證測量精度及檢測成果質量；而簡易補測法一般適用于有明顯地物點較多且變更范圍小的區(qū)域，采用皮尺或是鋼尺根據截距法、距離交匯法等方法對變更物與周圍明顯地物的空間位置關系進行實測丈量。而利用最新的GPS定位測量技術，能夠有效的提高測量精度和速度，適合于各種復雜多變的變更地帶，能夠實現地籍測量的動態(tài)化和實時性，克服了傳統測量方法的各種不足，同時GPS的優(yōu)勢還體現在作業(yè)效率高，沒有傳統測量方法所需的"搬站"問題，一次設站，可完成半徑5km的區(qū)域測量；數據精度高安全可靠，全過程由程序控制，沒有累積誤差；同時不需要兩點通視即可測量，受外部環(huán)境因素影響較小，并且作業(yè)自動化，無需人工干涉，程序自動完成數據處理，測繪等工作，提高了作業(yè)精度。因此GPS技術是一項在地籍測量應用非常廣泛前景的實用技術，能夠使我國的地籍測量等上一個更高的臺階。
2 GPS在地籍測繪中的應用
2.1 GPS地籍測繪的布網原則和觀測方案擬定。地籍測量就是對地籍圖根控制點以及地籍基本控制點進行測設，獲取相關信息建立地籍信息的動態(tài)管理。通?？刹荚O二、三、四等三角網以及邊角網，一、二級GPS網等。在GPS地籍測繪中沒有常規(guī)三角網布設時要求的近似等邊［2］。
2.2 基準設計。GPS基準設計主要是指確定網的方向基準、位置基準以及尺度基準。通過在網中選取一固定坐標值或給予網中一點適當的權，用穩(wěn)擬平差或是自由網偽平差來確定位置基準，通過這種方法確定的位置基準對網的尺度和定向基準的選擇沒有影響。如果在GPS網中選擇數個坐標點進行固定，則確定后的位置基準會對網的尺度和方向產生影響，影響的大小程度主要由所取觀測值的精度決定。
2.3 選點與觀測方案擬定。GPS觀測站之間中間可以有障礙物，不嚴格要求通視，同時其網的布局形式也較為靈活，點間距離可長可短，長邊可達20 ，短邊可為 故選點工作較為簡單，但不同測點位置的選擇對測量結果還是有很大影響，因此在選點前要充分收集測點周圍的地理條件以及原有測點的分布及保留情況。由于GPS接收器受電磁波影響較大，選點時應避免靠近大功率微波站、電視塔等結構，同時應保證對空通視，遠離大面積水域，便于觀察和點的加密。
同時觀察衛(wèi)星的幾何分布對測量精度具有決定作用，為選擇最佳測量時段，需先確定GPS衛(wèi)星的可見性圖，由觀測站與衛(wèi)星組成的幾何圖形，可由空間位置精度因子表示其強度因子，其值需滿足一定的要求范圍。確定最佳觀測時段之后，其余實際工作可按最優(yōu)化原則進行設計。
2.4 觀測數據的處理。觀測數據的處理包括預處理和后處理兩個階段。GPS數據的預處理主要是對原始數據進行加工、編輯和整理，通過數據分類，去除無效觀測信息，從而形成各種專用信息文件，然后通過各種方法對觀測值進行必要的修復和改正［3］。觀測結果的外業(yè)檢測能夠確保觀測質量保證預定精度，因此每次測量結束后應對外業(yè)觀測數據進行檢查評價，及時剔除不合格的數據，進行必要的補救措施。GPS地籍測量時先對原始數據進行預處理，通過分析使其滿足現行GPS測量規(guī)范的精度要求之后，對其進行后處理。
后處理主要是對預處理獲得的標準化數據進行平差計算。計算方式以三維基線向量和它的標準方差作為觀測信息，以點的WGS-84系三維坐標為計算依據，對其進行無約束平差計算。
2.5 觀測數據的誤差分析。采用GPS技術進行地籍測繪時，影響其控網精度的主要因素由表2所列的因素決定。
3 結語
通過實踐證明，與傳統地籍測繪方式相比而言， GPS測量技術具有明顯的技術優(yōu)勢，能夠有效提高我國地籍測設的現代化水平，應在大規(guī)模的地籍測量中廣泛推廣該技術。
參考文獻
