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1、GPS-RTK技术在土地变更调查中的应用GPS-RTK技术在土地变更调查中的应用 摘要：土地资源是人类生存的根本。获取现土地资源和信息变化的状况是确定制定土地利用和土地总体规划的基础。近年来，全球定位系统（GPS）已广泛应用于土地变更调查，如资源管理、城市规划、景观建设等等。它与传统的测量技术相比有更突出的优点。实时动态（GPS-RTK）GPS是一种更安全和快速的方法，具有测量时间短、定位精度高、不必通视和精确的观测成果等优点。本文通过GPS-RTK技术在土地变更调查中的应用以及对误差来源的分析，证明GPS技术的可行性和实用性。关键词：GPS-RTK，土地变更调查，卫星定位，误差分析，精度1.
2、引言：众所周知，土地是支撑人类存在和发展的不可再生资源。土地利用现状和土地利用的宏观整体规划是土地资源决策的重要基础。1984年，中国开始了全国土地变更调查，从那之后，就逐渐形成了一系列有关县、市、省和国家的土地利用数据。基于这些数据，自1996年1,2我国每年进行土地变更调查，掌握了土地变化的信息。在土地变更调查中，主要有如下两种方法3,4。一种是手动的土地调查。根据土地变更调查的要求，首先选择土地测量师利用变化的对象和计划的调查路线。然后调查员调查这些一个序列的野外路线对象。在定期的变化图中，可以发现明显的参考点，其坐标可以通过常用的调查方法获得，如距离交会、前方交会、副交点、遥感（RS）
3、等调查。观测员通过解析高分辨率遥感影像图，分析土地利用变化，然后再验证和修改。有一些在方法问题。第一种方法不仅依赖于测量员们对研究地区的熟悉，也需要他们去实地勘察调查测量区。显然这是低效的。相反，第二种方法可以在办公室确定土地利用变化数据，减少了调查工作的强度。不过，在室内工作得到的信息需要验证并利用GPS技术现场操作，作以修正弥补。对同一对象会有不同的光谱，不同的对象在遥感影像上可能会有相同的光谱，这都会产生许多错误。如今在中国的土地变更调查中，遥感图像解译和GPS技术已被用于获得准确的空间坐标和土地利用信息。根据最初的调查结果，审定土地利用变化信息，并对土地利用的变化制作地图。一般来说，图
4、像控制点的空间坐标的获取收集是通过高精度GPS接收机的快速静态定位模式。为了满足土地变更调查的需求，需要用GPS接收器得到空间实际的土地利用信息的坐标。本文的组织如下：第2部分提出了基于GPS和RTK的背景材料技术，第3部分是GPS-RTK技术在土地变化调查发展中的一些细节。第4部分是对误差分析的实现提出了调整方法。最后，第5部分给出了结论。2. GPS-RTK技术原理2.1 全球定位系统（GPS）GPS导航是由美国开发的定时和定位系统，它由三个主要部分组成：卫星、地面跟踪监测站和用户站。GPS卫星是送入预定轨道的24颗卫星，在精确的轨道绕地球运转，并组成传输信息信号的网络。GPS接收机利用三
5、角测量方法，计算出用户的确切位置。本质上，该GPS接收机的时间比较信号的接收卫星发送的时间。的时间差对GPS接收机如何远离卫星。从一个距离测量几个卫星，接收器能够确定用户的位置。GPS信号包含了三种不同的信息：伪随机码位，星历数据和卫星星历数据。伪随机码一个简单的身份代码，以确定卫星传送信息。星历数据包含对卫星的健康状况的重要信息、当前的日期和时间。这部分的信号是用于确定确切的位置。该数据告诉GPS接收机每个GPS卫星应在每天的任何时间的位置。每个卫星发射的年鉴数据显示的轨道该卫星和其他卫星系统中所有的信息。用户的GPS接收数据接收器的原始尺寸和NMEA句子，其中包含的信息如位置，时间，GPS
6、定位数据，卫星信息，精度因子（DOP）值，常见的独立GPS使用等。C/A码仅用于定位计算，并有10米以内的精度。它是用于应用程序只需要一个大概的位置，比如在汽车导航系统。GPS系统的精度高，全天候，高效率，多功能，易于操作，且没有订阅费或安装费使用全球定位系统。因此，GPS相关技术的迅速发展和在工程领域上都提供了许多潜在的好处。像任何传感器，GPS也有它的缺点。它的准确性和有效性取决于许多因素6，如GPS卫星偏差，多路径，天气条件，卫星星历天线的视野范围内至少有四颗可用性卫星的三维定位等。克服这些障碍，应用最精确的实时的定位信息，以弥补GPS卫星偏差，GPS提供程序维护所有的GPS卫星视图的位
7、置，并参考各GPS卫星精密轨道。通过这种方式，可以纠正漂移。为了消除多路径误差，天线的设计是采用设置抑径板，利用滤波软件剔除疑似“信号”。为了消除地球大气层造成的误差，第二个接收站称为“基站”，是建立在一个已知的参考点上。把已知的坐标输入到基站，在已知的位置接收卫星信息，用校正的数据与接收到的信号数据相结合，得到高精度数据。校正后的数据用于与GPS联测，通过移动GPS系统接收的卫星信号提供高度精确的信息。这种技术称为实时动态定位技术。GPS-RTK技术就是靠它工作。2.2 GPS-RTK技术原理实时动态GPS可以提供实时的修正，提供高达厘米级的精度。在许多应用中都利用GPS-RTK技术7。在测
8、量放样中，系统接收卫星信号的同时至少有两个GPS接收机。其中之一是位于在已知坐标的参考站，其他人测量未知点的测量坐标，移动台可以在移动或静止状态下休息。因此，一套GPS-RTK定位系统一般包括参考站、移动站和通信系统。在RTK操作模式中，参考站接收来自卫星的GPS信号，并将其观测协调观测站信息到移动站通过数据链。然后，计算出每颗卫星差分修正值和调制的无线电信号，与该移动站进行匹配。移动站不仅通过数据链收集参考站数据，还用采集的GPS观测数据组成差分观测系统进行实时处理。参考站卫星的修正值的计算，是根据其精确的坐标距离。将修改值发送到移动站得到的纠正定位结果，可以大大提高定位精度。GPS-RTK
9、技术提供了两种类型的解决方案：浮动和固定。浮动至少需要4个可见的卫星，提供的精度范围在20cm以内。固定解时需要至少5个可见的卫星，精度在2cm以内。RTK能快速测定，实现数据链路传输的可靠性高、抗干扰性强等特点。一个RTK系统，它是难以对齐正确的信号。导航信号故意编码为了易于对准，而载体每周期类似于任何其他。这使得它知道如果你有正确的对准信号或如果“关闭”他们是非常困难的。这一整周模糊度的问题，比较测量多个卫星的C/A信号比较产生的范围。然而，这些方法都不能使误差降低到零，可以在一定程度上处理复杂的统计方法。在实践中，GPS-RTK系统的重播的载波的相位，从基站接收测量来自基站和移动站比较各
10、自的相位测量。从基站到移动站发送一个校正信号有几种方法。使用无线调制解调器，通常在UHF频段。虽然有这些因素的限制，GPS RTK技术非常适合在导航方面的应用。在现场测量中，为了便于基准调查，基站应位于已知位置，然后移动台可以相对于该点以固定产生一个高度精度的地图。 3. GPS-RTK技术在土地变更调查中的应用当土地变更调查开始调查的工作时，第一步需要收集对使用土地的空间坐标和其他土地变化的信息。遥感图像数据可以最直接的反映土地利用的变化。通过图像处理方法的改进，利用SPOT5卫星获得的遥感图像的原图片，正射影像图可以用于土地更新调查的信息，如通过图像校正和色彩平衡。空间坐标图像控制点的高精
11、度GPS接收机和RTK方式收集， GPS接收器需要满足野外调查的要求的准确性。在土地变更调查中，专家专业知识和经验通常用于预测，矢量量化的遥感影像应用人工目视解译的方法，以提高调查精度和减少野外调查工作量。3.1 预处理和预判的结果预处理的工作主要包括：选择的遥感图像数据和SPOT5，提取数字高程模型（DEM）的区域。然后从中选择若干特征点和遥感图像控制点。由经验和知识准备解释指定的范畴边界，确定数字正射影像所有权界限图（DOM）的具有明显线性特征的特点。不同颜色的线应采用矢量量化解释的信息土地类型和标记。所收集的GPS坐标和高程数据作为控制条件，用于从地形图获得一些控制点线。一旦完成图像的解
12、释，商店的理解图像以表划分标准的方式使用某些行业在下面调查。土地利用现状而没有被发现或容易被不法的空间坐标判断室内通过使用GPS接收器收集。同时，地理信息系统（GIS）是一种在将现场调查收集的土地利用信息数据的格式系统。利用遥感技术进行正确的倾斜和投影差的像素的图像，和为了可扩展性把遥感影像纠正到北京54坐标系统。不同的正射影像拼接一起，平衡他们按照标准地图的颜色比例尺建立DOM的地图数据库数字栅格地形。3.2 选择GPS接收机和基站考虑到土地变更调查对精度的要求，GPS接收机是必须现在场采集数据设备，此外该设备易于操作和掌握。设备的精度可以达到一米，满足了土地情况调查的需求。数据存储装置，是
13、一个可以满足外部测量要求的大的内存。通常在一个放弃的控制点设置GPS-RTK系统基站，当没有放弃控制点的高精度GPS接收机，应作为一个长期的静态观测，得到的点作为控制点。GPS基站是建立在位于调查的土地已知点的顶部。在测量过程中，一些GPS接收器使用VRS网络实现实时性差，和其他人使用GPRS或CDMA网络。但在VRS网络或缺乏GPRS网络信号弱，坐标计算可以解决在差分模式。通过坐标测量，解决坐标变换参数，直接变换的磁场测量结果为54北京坐标系。3.3 建立土地利用现状的空间坐标库通过ADSL网络，连接到互联网的基站。同时，GPS和数据连接到基站，通过GPRS或为3G无线网络实现存储设备实时差
14、分。基站可以自动记录的差分数据工作时。移动随着GPS线性对象的多边形边界或中心线，获得的空间坐标多边形边界或线性对象。如果信号在某些地区是坏的，使用后的差分数据处理收集，以满足精度要求。的空间坐标和属性的变化的对象应记录在现场。属性编码可以直接输入GPS接收机，同时记录在规定的表格。3.4 GPS测量数据处理现场数据采集后，必须将其转换为当地的土地利用信息系统格式。的工作所进行的数据处理软件，根据线性对象和landcategory边境的趋势，如MapInfo的GIS软件或其他。实际的土地利用矢量数据起源于办公操作从预测和收集现场操作。的基础上的这些，土地利用现状图可以通过标准的统计方法所产生的
15、拓扑结构，属性设置和图形元素的编辑。面积的计算可以用地理信息系统，并将得到的结果插入相应的属性表。当以上所做的心理信息，管理系统实际的土地利用变化是集。然后，系统分析和信息理论科学、全面地用于管理和分析具有空间内涵的地理数据。该计划提供了有用的信息，管理和决策。土地利用现状数据库可以快速实现土地覆盖，数据聚集查询，地图等功能。在一定程度上，它可消除传统方法的不便和避免错误。4.误差分析与调整GPS-RTK技术在土地变更调查，因为可能错误的结论复杂环境条件。观察点不连接，和质量控制方法不能做为静态测量。工程测量控制点的基础上，在现场。所以精密度和准确度应保证。在平面控制点，我们分析大量的数据调查
16、，并讨论了GPS-RTK观测误差和质量控制的方法有取得了良好的效果，在现场调查和提高工作效率。有几个因素影响GPS-RTK测量精度，主要分为两类。首先是调查站相关的错误，包括天线相位中心的变化，多径误差，米糠和气候因子。第二，与距离相关误差，包括轨迹误差，电离层路径误差和对流层误差。在谈到固定座，会削弱与测站有关的错误，通过各调整的方法，将距离相关误差的立场与迁移距离会扩大基地。为实现可靠的土地变更调查的结果和精度的提高，合理的质量控制方法需要应用GPS-RTK系统。这些方法是非常重要的满足在现场平面控制测量的要求。通过从实际工程观测数据的分析，我们得到利用GPS-RTK几种质量控制方法。我们选择足够的已知控制点满足空间分布和参数计算精度的要求，以避免或通过坐标变换减少错误。我们提高专业能力和重复同样的调查工作减少操作误差的影响。5.结论作为一种测量技术，GPS-RTK不仅及时和精确，工作程序也很简单，且测量结果数据可直接应用于土地利用数据库。因
