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摘要：本文结合工程实例，对GPS-RTK技术在土地综合整治测绘项目中的应用进行了分析，得到了GPS-RTK技术完全适用于土地综合整治测绘项目的结论。
关键词：GPS-RTK技术，土地综合整治测绘，精度评定
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
GPS-RTK technology in the comprehensive improvement of land surveying project
Abstract：Combined with example of project，the application of GPS-RTK technology in the comprehensive improvement of land surveying and mapping project analysis, the GPS-RTK technology is fully applicable to the conclusion of the comprehensive improvement of land surveying and mapping project.
Key words：GPS-RTK technology，comprehensive improvement of land surveying， Accuracy Assessment
概述
近年來，随着社会和经济建设的迅速发展以及地理空间数据采集的需要，基于3S的数字测绘技术日趋成熟，GPS-RTK技术广泛地应用于社会的各个领域。土地综合整治项目的前期测绘工作拥有自身的特点，GPS-RTK技术作为有效的野外数据采集手段应用于土地综合整治项目中，既能满足精度要求又能提高工作效率，具有广泛的应用前景。
土地综合整治测绘
土地综合整治是指依据土地利用总体规划和村镇体系规划等社会经济发展规划，以土地整理复垦开发和城乡建设用地增减挂钩为平台，统筹规划，整合资金，整村推进，促进农村土地节约集约利用、改善农村生产生活条件、促进城乡统筹发展，进行集中连片开展农村土地“田、水、路、林、村、房”综合整治的活动【1】。土地综合整治测绘是开展土地综合整治项目的基础和前提，是土地综合整治项目规划设计的基本保证。测绘工作贯穿于土地综合整治的全过程，但又不同于平常所指的地形、地籍、工程测量等专业测绘，比这些测绘工作更细致、更具体、更特色，同时更讲究方法。土地综合整治现状图以土地利用现状图、地形图为基础进行制图。所使用的地形图，应有测绘单位对地形要素进行修测和补测[4]。土地综合整治测绘是通过野外数据采集获取项目区的地形、地貌、地类和土地利用状况等信息，并结合第二次全国土地调查成果制作土地利用现状图以满足土地综合整治项目规划设计的需要为目的。
GPS-RTK技术作业原理及土地综合整治测绘的技术路线
3.1GPS-RTK技术作业原理
GPS RTK 技术采用差分 GPS 三类( 位置差分、伪距差分和相位差分) 中的相位差分。GPS RTK 的工作原理是将一台接收机置于基准站上, 另一台或几台接收机置于流动站上, 基准站和流动站同时接收同一时间相同 GPS 卫星发射的信号, 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。然后将这个改正值及时地通过无线电数据链电台传递给流动站以精化其 GPS 观测值, 得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。利用相对定位原理，将这些观测值进行差分，削弱和消除轨道误差、钟差、大气误差等的影响，使实时定位精度大大提高。由此可知，RTK技术是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的。与其它差分不同的是，基准台传送的数据是伪距和相位的原始观测值，用户移动接收机利用相对测量方法对基线求解、解算载波相位差分改正值，然后解算出待测点的坐标。
GPS-RTK技术作业原理如图1所示。
图1 GPS-RTK技术作业原理示意图
3.2土地综合整治测绘的技术路线
土地综合整治测绘的技术步骤主要包括:前期准备、外业数据采集、内业数据处理和图形编辑与整饰等。
前期准备工作
前期准备工作包括仪器设备的检查和资料的搜集，资料搜集主要包括项目区控制成果资料、行政区划资料、全国第二次土地调查资料和基本农田资料等。
外业数据采集
采用1+2的模式进行数据采集，即一台接收机置于固定站点，两台接收机流动采集地形地物特征点和地貌高程点保存在测量控制手簿中。基于土地综合整治的要求，外业数据采集时，公路、乡间道、田间道、河流沟渠、提水站、农用机井、电力线路等要详细测量。并做好相关文字注记以利于后期规划设计参照。
内业数据处理
当天采集的数据当天传入计算机，避免数据丢失。将测量控制簿通过数据传输线与计算机连接，运用同步数据软件，将数据传入计算机。
图形编辑与整饰
利用南方CASS7.1数字成图软件，根据实地绘制的草图进行内业成图。首先将采集的外业数据进行点位展绘，根据外业草图进行地物地形绘制。接着展绘高程点，构建三角网，生成等高线。然后进行图形整饰，文字注记、修剪等高线等。最后加图框，标注作业单位和业主单位等。
项目实例
4.1项目概述
新乡市牧野区牧野乡大朱庄等（2）个村土地综合整治试点项目的范围包括牧野乡大朱庄、朱庄屯两个行政村，大朱庄、朱庄屯位于牧野区中部，紧靠新乡市区。项目区北至东黑堆村、西黑堆村，南至北环路，东至前辛庄村、玉河村。地理坐标为东经113° 53′25″～113° 55′07″，北纬35°20′16″——35°21′41″。项目建设总规模为433.27公顷。项目区地处平原，地势平坦，地貌属平原范畴，相对山地地貌而言，其地貌形态之间差异小，坡度为1/5000，相对高差一般小于1米，起伏不大。周围无高大建筑。非常适合GPS-RTK技术的应用。
该项目采用了3台Trimble 5800双频GPS接收机，进行同步数据采集。该接收机动态标称精度为±10mm+1ppm，垂直精度为±20mm+1ppm。观测模式采用非连续测量作业模式。设置仪器限差为△s: 0.05m，△h:0.08m。观测次数为2次，观测历元为3s,存储方式为手动。
4.2基准站设置
基准站的选择要求是能覆盖整个作业区域，控制点稳固，精度高；点位位置较高利于信号传播；尽量避开变压器、发射塔、高压线路和大面积水域；交通便利，最后位于汽车能到达的地方，便于作业。根据项目区已有控制点精度及分布情况，选择了大朱庄村委会办公楼顶的控制点为基准点进行施测。GPS-RTK直接测量的成果为WGS84坐标，而项目要求坐标基准为国家80坐标系。我们在施测前选取了4个控制点进行了点校正。要求每次作业前都要选取已知控制点检核后才能开始数据采集。
4.3外业数据采集
外业数据采集分为两个小组同时进行作业，一个小组两人，一人负责置尺，一人绘制草图。观测数据精度满足限差要求时手动保存，避免低精度数据影响成果质量。绘制草图人员不仅绘清地物点号的连接关系，还要标注清沟渠宽度和水流方向、道路的等级和材质、坑塘的深度、电力等级、农用机井的水深及完好程度等。
4.4数据精度检查
为了检核GPS-RTK技术精度满足土地综合整治测绘项目的要求，项目部利用拓普康322全站仪（标称测角精度为2″，测距精度为2mm+2ppm×D）进行了同点检测。共抽取特征点8个，特征点均匀分布于项目区，最远点离基准站1.55公里。两种测量方式X方向最大差值-0.032m,Y方向最大差值0.029m,H方向最大差值 0.041m,检测结果见表1。
由此可见GPS-RTK技术测量精度完全满足土地综合整治测绘项目的要求。
表1GPS-RTK技术与全站仪同点观测结果比较表
4.5内业成图及成果输出
将测量控制手簿通过数据传输线与计算机相连，运用同步数据软件传入计算机。利用南方CASS7.1数字成图软件，根据实地绘制的草图进行内业成图。根据土地综合整治项目要求成图比例尺为1:2000，地形要素分层按CASS7.1软件自动分层。主要包括控制点、居民地、道路、水系、电力通信、地类植被等。项目区土地综合整治现状图如图2所示。
图2 项目区土地综合整治现状图
结束语
1)．RTK 基准站应选在远离大功率电视塔、微波站、高频大功率雷达和发射天线等干扰源，基准站和流动站之间距离控制在5KM之内。
2)．测量过程中，尽可能地检测一定数量测区内和测区外围的控制点，以便发现异常情况，剔除原控制网的粗差点，便于做好与已有地形图或测区的接边工作。
3). 测量时需采用一些方法来提高测量精度。如延长测量时间、选择有利观测时间、增加观测次数或改变基准站等。同精度两次测量值的较差取3cm以下为宜。
4). 由于存在卫星可见度、信号屏蔽等问题。会出现一些 RTK 失锁现象，对此要重新初始化，并在初始化完成后观测已知点进行检核，对于出现连续失锁现象的地区，应使用全站仪进行观测数据的采集。
GPS-RTK技术能够迅速采集三维坐标，其精度和作业效率完全满足土地综合整治测绘项目的需要。随着社会经济的发展，城市规模的不断扩展，土地稀缺性、不可再生性成为了制约发展的重要因素。农村土地综合整治作为节约集约用地的手段，引起了政府的高度重视。越来越多的农村土地综合整治项目即将实施，为GPS-RTK技术应用提供了广阔的空间。
参考文献
[1] 《河南省土地开发整理基本术语集》 [S].郑州：黄河水利出版社,2010.
[2]《土地整理与复垦》 [S].北京：地质出版社,2007.
[3] 刘善彬，刘成才. GPS RTK在城镇地籍测量中的应用 [J]. 中州大学学报，2009
[4] 《河南省土地开发整理项目制图标准》 [S].郑州：黄河水利出版社,2010.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：GPS-RTK技术，土地综合整治测绘，精度评定
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
GPS-RTK technology in the comprehensive improvement of land surveying project
Abstract：Combined with example of project，the application of GPS-RTK technology in the comprehensive improvement of land surveying and mapping project analysis, the GPS-RTK technology is fully applicable to the conclusion of the comprehensive improvement of land surveying and mapping project.
Key words：GPS-RTK technology，comprehensive improvement of land surveying， Accuracy Assessment
概述
近年來，随着社会和经济建设的迅速发展以及地理空间数据采集的需要，基于3S的数字测绘技术日趋成熟，GPS-RTK技术广泛地应用于社会的各个领域。土地综合整治项目的前期测绘工作拥有自身的特点，GPS-RTK技术作为有效的野外数据采集手段应用于土地综合整治项目中，既能满足精度要求又能提高工作效率，具有广泛的应用前景。
土地综合整治测绘
土地综合整治是指依据土地利用总体规划和村镇体系规划等社会经济发展规划，以土地整理复垦开发和城乡建设用地增减挂钩为平台，统筹规划，整合资金，整村推进，促进农村土地节约集约利用、改善农村生产生活条件、促进城乡统筹发展，进行集中连片开展农村土地“田、水、路、林、村、房”综合整治的活动【1】。土地综合整治测绘是开展土地综合整治项目的基础和前提，是土地综合整治项目规划设计的基本保证。测绘工作贯穿于土地综合整治的全过程，但又不同于平常所指的地形、地籍、工程测量等专业测绘，比这些测绘工作更细致、更具体、更特色，同时更讲究方法。土地综合整治现状图以土地利用现状图、地形图为基础进行制图。所使用的地形图，应有测绘单位对地形要素进行修测和补测[4]。土地综合整治测绘是通过野外数据采集获取项目区的地形、地貌、地类和土地利用状况等信息，并结合第二次全国土地调查成果制作土地利用现状图以满足土地综合整治项目规划设计的需要为目的。
GPS-RTK技术作业原理及土地综合整治测绘的技术路线
3.1GPS-RTK技术作业原理
GPS RTK 技术采用差分 GPS 三类( 位置差分、伪距差分和相位差分) 中的相位差分。GPS RTK 的工作原理是将一台接收机置于基准站上, 另一台或几台接收机置于流动站上, 基准站和流动站同时接收同一时间相同 GPS 卫星发射的信号, 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。然后将这个改正值及时地通过无线电数据链电台传递给流动站以精化其 GPS 观测值, 得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。利用相对定位原理，将这些观测值进行差分，削弱和消除轨道误差、钟差、大气误差等的影响，使实时定位精度大大提高。由此可知，RTK技术是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的。与其它差分不同的是，基准台传送的数据是伪距和相位的原始观测值，用户移动接收机利用相对测量方法对基线求解、解算载波相位差分改正值，然后解算出待测点的坐标。
GPS-RTK技术作业原理如图1所示。
图1 GPS-RTK技术作业原理示意图
3.2土地综合整治测绘的技术路线
土地综合整治测绘的技术步骤主要包括:前期准备、外业数据采集、内业数据处理和图形编辑与整饰等。
前期准备工作
前期准备工作包括仪器设备的检查和资料的搜集，资料搜集主要包括项目区控制成果资料、行政区划资料、全国第二次土地调查资料和基本农田资料等。
外业数据采集
采用1+2的模式进行数据采集，即一台接收机置于固定站点，两台接收机流动采集地形地物特征点和地貌高程点保存在测量控制手簿中。基于土地综合整治的要求，外业数据采集时，公路、乡间道、田间道、河流沟渠、提水站、农用机井、电力线路等要详细测量。并做好相关文字注记以利于后期规划设计参照。
内业数据处理
当天采集的数据当天传入计算机，避免数据丢失。将测量控制簿通过数据传输线与计算机连接，运用同步数据软件，将数据传入计算机。
图形编辑与整饰
利用南方CASS7.1数字成图软件，根据实地绘制的草图进行内业成图。首先将采集的外业数据进行点位展绘，根据外业草图进行地物地形绘制。接着展绘高程点，构建三角网，生成等高线。然后进行图形整饰，文字注记、修剪等高线等。最后加图框，标注作业单位和业主单位等。
项目实例
4.1项目概述
新乡市牧野区牧野乡大朱庄等（2）个村土地综合整治试点项目的范围包括牧野乡大朱庄、朱庄屯两个行政村，大朱庄、朱庄屯位于牧野区中部，紧靠新乡市区。项目区北至东黑堆村、西黑堆村，南至北环路，东至前辛庄村、玉河村。地理坐标为东经113° 53′25″～113° 55′07″，北纬35°20′16″——35°21′41″。项目建设总规模为433.27公顷。项目区地处平原，地势平坦，地貌属平原范畴，相对山地地貌而言，其地貌形态之间差异小，坡度为1/5000，相对高差一般小于1米，起伏不大。周围无高大建筑。非常适合GPS-RTK技术的应用。
该项目采用了3台Trimble 5800双频GPS接收机，进行同步数据采集。该接收机动态标称精度为±10mm+1ppm，垂直精度为±20mm+1ppm。观测模式采用非连续测量作业模式。设置仪器限差为△s: 0.05m，△h:0.08m。观测次数为2次，观测历元为3s,存储方式为手动。
4.2基准站设置
基准站的选择要求是能覆盖整个作业区域，控制点稳固，精度高；点位位置较高利于信号传播；尽量避开变压器、发射塔、高压线路和大面积水域；交通便利，最后位于汽车能到达的地方，便于作业。根据项目区已有控制点精度及分布情况，选择了大朱庄村委会办公楼顶的控制点为基准点进行施测。GPS-RTK直接测量的成果为WGS84坐标，而项目要求坐标基准为国家80坐标系。我们在施测前选取了4个控制点进行了点校正。要求每次作业前都要选取已知控制点检核后才能开始数据采集。
4.3外业数据采集
外业数据采集分为两个小组同时进行作业，一个小组两人，一人负责置尺，一人绘制草图。观测数据精度满足限差要求时手动保存，避免低精度数据影响成果质量。绘制草图人员不仅绘清地物点号的连接关系，还要标注清沟渠宽度和水流方向、道路的等级和材质、坑塘的深度、电力等级、农用机井的水深及完好程度等。
4.4数据精度检查
为了检核GPS-RTK技术精度满足土地综合整治测绘项目的要求，项目部利用拓普康322全站仪（标称测角精度为2″，测距精度为2mm+2ppm×D）进行了同点检测。共抽取特征点8个，特征点均匀分布于项目区，最远点离基准站1.55公里。两种测量方式X方向最大差值-0.032m,Y方向最大差值0.029m,H方向最大差值 0.041m,检测结果见表1。
由此可见GPS-RTK技术测量精度完全满足土地综合整治测绘项目的要求。
表1GPS-RTK技术与全站仪同点观测结果比较表
4.5内业成图及成果输出
将测量控制手簿通过数据传输线与计算机相连，运用同步数据软件传入计算机。利用南方CASS7.1数字成图软件，根据实地绘制的草图进行内业成图。根据土地综合整治项目要求成图比例尺为1:2000，地形要素分层按CASS7.1软件自动分层。主要包括控制点、居民地、道路、水系、电力通信、地类植被等。项目区土地综合整治现状图如图2所示。
图2 项目区土地综合整治现状图
结束语
1)．RTK 基准站应选在远离大功率电视塔、微波站、高频大功率雷达和发射天线等干扰源，基准站和流动站之间距离控制在5KM之内。
2)．测量过程中，尽可能地检测一定数量测区内和测区外围的控制点，以便发现异常情况，剔除原控制网的粗差点，便于做好与已有地形图或测区的接边工作。
3). 测量时需采用一些方法来提高测量精度。如延长测量时间、选择有利观测时间、增加观测次数或改变基准站等。同精度两次测量值的较差取3cm以下为宜。
4). 由于存在卫星可见度、信号屏蔽等问题。会出现一些 RTK 失锁现象，对此要重新初始化，并在初始化完成后观测已知点进行检核，对于出现连续失锁现象的地区，应使用全站仪进行观测数据的采集。
GPS-RTK技术能够迅速采集三维坐标，其精度和作业效率完全满足土地综合整治测绘项目的需要。随着社会经济的发展，城市规模的不断扩展，土地稀缺性、不可再生性成为了制约发展的重要因素。农村土地综合整治作为节约集约用地的手段，引起了政府的高度重视。越来越多的农村土地综合整治项目即将实施，为GPS-RTK技术应用提供了广阔的空间。
参考文献
[1] 《河南省土地开发整理基本术语集》 [S].郑州：黄河水利出版社,2010.
[2]《土地整理与复垦》 [S].北京：地质出版社,2007.
[3] 刘善彬，刘成才. GPS RTK在城镇地籍测量中的应用 [J]. 中州大学学报，2009
[4] 《河南省土地开发整理项目制图标准》 [S].郑州：黄河水利出版社,2010.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。