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摘要：在介绍GPS-RTK技术工作原理及概述土地整治规划概念的基础上，简单描述了GPS-RTK技术应用于土地整治规划的工作流程。通过具体的实例分析，说明GPS-RTK技术完全适用于土地整治规划，能得到极好地应用。
关键词：GPS-RTK，土地整治，土地规划
Abstract: In this paper, on the basis of introcucing the principle of GPS-RTK technology and stating the concept of land management plan,the paper simply describes the working process in land management plan with GPS-RTK technology applied. Through a specific example, the paper states the GPS-RTK technology is completely suitable for land management plan, and can get an effective application.
Keywords: GPS-RTK; land management; land planning
1.引言
随着时代的进步与发展，土地利用越来越多，如何合理科学地规划利用土地资源也愈发重要。对土地资源进行整理规划需明确现状的地形地区分布情况，其中包括多种测量，是既不同于地形图测量，也不同于对一般土地现状图的测绘。传统的测量是利用经纬仪与水准仪共同完成的，之后发展到使用全站仪。随着科学技术的继续发展，GPS技术日渐成熟，被越来越多的应用到实践中，将实时、动态采集数据的GPS-RTK技术应用于土地整治规划，能全面提高当前土地整理的现代化水平，在土地整治规划中具有广阔的发展应用前景。
2. 基于GPS-RTK技术的土地整治规划
2.1 GPS-RTK技术作业原理
RTK的构成包括基准站数据接收设备、数据传输系统、流动站数据接收设备三个方面[1]：。其工作原理是：安置一台GPS接收机在基准站上，作为参考站，对卫星进行连续不间断地观测，同理在移动站上安置接收机接收信号，此时，基准站与移动站上接收机同时接收同一卫星发射信号。同时，基准站接收机获得的观测数据通过与已知位置信息进行比较，获得差分的改正值，实时利用传输设备将数据发给移动站，移动站同时获得两种数据，根据相对定位的原理，实际可以获得基准站与移动站间的三维坐标差及精度△X、△Y、△H，由已知的基准站的坐标得到各移动站点的WGS－84坐标，再通过坐标转换得到相应的平面坐标及海拔高。具有全天候作业且精度高等优点。
2.2土地整理规划概述
在进行土地整理规划之前，必须先进行土地测绘以获取整理项目位置、形状及土地利用状态等信息，为土地整理规划设计提供现状底图，满足土地整理方法可行性、规划设计等方面的研究[2]。
土地整理数据信息的获取经历了一个不断发展变化的过程，因而获取方法有多种，如社会调查与统计、现场踏勘、传统方法测量及现代化的3S技术等。当前，进行土地整理规划的主要对象是视野空旷的农田，其主要特点表现为：周围无高大建筑物，视野开阔，能接收较强的卫星信号及信息干扰小。根据上述特点，可以尝试利用GPS-RTK技术对土地资源进行整理规划工作。
2.3GPS-RTK技术在土地整理规划中的应用
当前利用GPS-RTK技术进行土地整理规划主要采用非连续以及连续测量两种方法，其流程为：获取测区资料，准备测量人员及软硬件对测区布设控制网，对测区内的地物要素、高程点、边界及地类界线等进行测量，再通过数据处理并绘制土地利用现状图并进行整饰及区域填色，量算完地类及分区面积便可打印输出，由此进行土地整理规划[3]。
3.应用实例分析
湖南某地占面积为382km2，其中耕地面积为72.1 km2，水田53.2 km2，旱田18.9 km2，为了进行土地整理规划，对测区内的居民居住地、耕地及道路等按照1∶5000地形图比例尺进行测绘。该地测绘过程由两个部分构成：GPS静态测量和GPS-RTK地形测量。项目前期采用GPS静态相对定位模式布设控制网;后期则采用GPS-RTK独立点测量和连续采集地形点测量方法测量地物要素[4]。
根据收集的测区资料，选取与其距离最近的两个国家控制点A1、A2当作已知点，然后布设B1、B2、B3、B4四个参考点，选取这些点足够覆盖整个测区。在一个基准点上安放接收机，在剩下的基准点及控制点上分别安置接收机，对于所有观测时段，要求同步观测的时间超过一个小时，而不同观测时段则采用边连接的作业方式。该测区的控制网布设成如图3.1所示。
圖3.1 测区控制网布设图
利用GPS-RTK测量时，每5s采集一次数据，对于测区内的独立地物采用点测量模式，线状的地物则采用线模式进行作业。
上图中各控制点的平面精度均优于2 mm， 高程精度则小于4mm，两者均符合控制点精度要求，可作为控制点使用。
3.1 RTK数据的整理
根据运用GPS-RTK测量点位坐标结果中误差以及要求的测图精度剔除观测值中的粗差。由于CASS只能接受特定格式的数据，其最基本的形式为：点名、坐标、高程，因此需要将RTK的计算结果转换成基本的格式并将数据导入CASS软件。
为了确认GPS-RTK的定位精度，试验选取1个GPS-RTK测量基准网点架设基准站，对距离基准站4km范围内的移动站施测4个5"级控制点和E级GPS控制点，并测出5"级控制点的坐标，其测量平差结果如表3.1所列。
由上表看出，x及y方向最大中误差分别为0.2cm、0.16cm；最小中误差分别为0.1cm、0.08cm。中误差均值为0.2cm，因此，认为运用GPS-RTK测量的点位精度达到厘米级，满足测量精度要求。
3.2碎部测量点精度分析
对于点位精度，其误差为±0.1 mm，满足精度要求。对于地形、地物，根据规范要求，图根点的平面坐标中误差不得超过图上±0.1mm，按1:2000比例尺换算，即实地点位误差为±20 cm。而RTK测量的数据点位中误差为±1.5-2.0 cm，完全满足精度要求；碎部点的平面位置中误差不应超过图上±0.6mm，也满足精度要求。等高线插求点的高程中误差不超过1/2等高距，即±1m，满足精度要求。
3.3成果图绘制及输出
利用CASS数字地形地籍成图软件，导入经过格式转换的野外实测点的数据文件，依据绘制的草图内容，进行地物及地形的编辑及绘制。参考相应地籍图、地形图的社会成图标准及具体情况，绘制土地利用整理现状图。
4结语
GPS-RTK技术具有定位精度高，达到厘米级，不存在误差累积，不受人为因素影响等优点，将其应用于土地整理规划实践中，不仅能提高工作效率，减少外业工作量，还能产生巨大社会经济效益，为土地整理规划提供强有力的技术支持。
参考文献：
[1] 吴娇，王军成.RTK工作原理及优缺点[J].信息化建设，2009，9
[2] 冯钧森. GPS技术在土地测绘中的应用[J]. 技术与市场，2009，16（7）
[3] 程利标，郭敏.GPS-RTK技术在丘陵地区土地整理中的应用[J].矿山测量，2009
[4] 汤江龙. 土地开发整理中的测绘技术及应用[A]. 华东地区第十次测绘学术交流大会论文集，2007
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：GPS-RTK，土地整治，土地规划
Abstract: In this paper, on the basis of introcucing the principle of GPS-RTK technology and stating the concept of land management plan,the paper simply describes the working process in land management plan with GPS-RTK technology applied. Through a specific example, the paper states the GPS-RTK technology is completely suitable for land management plan, and can get an effective application.
Keywords: GPS-RTK; land management; land planning
1.引言
随着时代的进步与发展，土地利用越来越多，如何合理科学地规划利用土地资源也愈发重要。对土地资源进行整理规划需明确现状的地形地区分布情况，其中包括多种测量，是既不同于地形图测量，也不同于对一般土地现状图的测绘。传统的测量是利用经纬仪与水准仪共同完成的，之后发展到使用全站仪。随着科学技术的继续发展，GPS技术日渐成熟，被越来越多的应用到实践中，将实时、动态采集数据的GPS-RTK技术应用于土地整治规划，能全面提高当前土地整理的现代化水平，在土地整治规划中具有广阔的发展应用前景。
2. 基于GPS-RTK技术的土地整治规划
2.1 GPS-RTK技术作业原理
RTK的构成包括基准站数据接收设备、数据传输系统、流动站数据接收设备三个方面[1]：。其工作原理是：安置一台GPS接收机在基准站上，作为参考站，对卫星进行连续不间断地观测，同理在移动站上安置接收机接收信号，此时，基准站与移动站上接收机同时接收同一卫星发射信号。同时，基准站接收机获得的观测数据通过与已知位置信息进行比较，获得差分的改正值，实时利用传输设备将数据发给移动站，移动站同时获得两种数据，根据相对定位的原理，实际可以获得基准站与移动站间的三维坐标差及精度△X、△Y、△H，由已知的基准站的坐标得到各移动站点的WGS－84坐标，再通过坐标转换得到相应的平面坐标及海拔高。具有全天候作业且精度高等优点。
2.2土地整理规划概述
在进行土地整理规划之前，必须先进行土地测绘以获取整理项目位置、形状及土地利用状态等信息，为土地整理规划设计提供现状底图，满足土地整理方法可行性、规划设计等方面的研究[2]。
土地整理数据信息的获取经历了一个不断发展变化的过程，因而获取方法有多种，如社会调查与统计、现场踏勘、传统方法测量及现代化的3S技术等。当前，进行土地整理规划的主要对象是视野空旷的农田，其主要特点表现为：周围无高大建筑物，视野开阔，能接收较强的卫星信号及信息干扰小。根据上述特点，可以尝试利用GPS-RTK技术对土地资源进行整理规划工作。
2.3GPS-RTK技术在土地整理规划中的应用
当前利用GPS-RTK技术进行土地整理规划主要采用非连续以及连续测量两种方法，其流程为：获取测区资料，准备测量人员及软硬件对测区布设控制网，对测区内的地物要素、高程点、边界及地类界线等进行测量，再通过数据处理并绘制土地利用现状图并进行整饰及区域填色，量算完地类及分区面积便可打印输出，由此进行土地整理规划[3]。
3.应用实例分析
湖南某地占面积为382km2，其中耕地面积为72.1 km2，水田53.2 km2，旱田18.9 km2，为了进行土地整理规划，对测区内的居民居住地、耕地及道路等按照1∶5000地形图比例尺进行测绘。该地测绘过程由两个部分构成：GPS静态测量和GPS-RTK地形测量。项目前期采用GPS静态相对定位模式布设控制网;后期则采用GPS-RTK独立点测量和连续采集地形点测量方法测量地物要素[4]。
根据收集的测区资料，选取与其距离最近的两个国家控制点A1、A2当作已知点，然后布设B1、B2、B3、B4四个参考点，选取这些点足够覆盖整个测区。在一个基准点上安放接收机，在剩下的基准点及控制点上分别安置接收机，对于所有观测时段，要求同步观测的时间超过一个小时，而不同观测时段则采用边连接的作业方式。该测区的控制网布设成如图3.1所示。
圖3.1 测区控制网布设图
利用GPS-RTK测量时，每5s采集一次数据，对于测区内的独立地物采用点测量模式，线状的地物则采用线模式进行作业。
上图中各控制点的平面精度均优于2 mm， 高程精度则小于4mm，两者均符合控制点精度要求，可作为控制点使用。
3.1 RTK数据的整理
根据运用GPS-RTK测量点位坐标结果中误差以及要求的测图精度剔除观测值中的粗差。由于CASS只能接受特定格式的数据，其最基本的形式为：点名、坐标、高程，因此需要将RTK的计算结果转换成基本的格式并将数据导入CASS软件。
为了确认GPS-RTK的定位精度，试验选取1个GPS-RTK测量基准网点架设基准站，对距离基准站4km范围内的移动站施测4个5"级控制点和E级GPS控制点，并测出5"级控制点的坐标，其测量平差结果如表3.1所列。
由上表看出，x及y方向最大中误差分别为0.2cm、0.16cm；最小中误差分别为0.1cm、0.08cm。中误差均值为0.2cm，因此，认为运用GPS-RTK测量的点位精度达到厘米级，满足测量精度要求。
3.2碎部测量点精度分析
对于点位精度，其误差为±0.1 mm，满足精度要求。对于地形、地物，根据规范要求，图根点的平面坐标中误差不得超过图上±0.1mm，按1:2000比例尺换算，即实地点位误差为±20 cm。而RTK测量的数据点位中误差为±1.5-2.0 cm，完全满足精度要求；碎部点的平面位置中误差不应超过图上±0.6mm，也满足精度要求。等高线插求点的高程中误差不超过1/2等高距，即±1m，满足精度要求。
3.3成果图绘制及输出
利用CASS数字地形地籍成图软件，导入经过格式转换的野外实测点的数据文件，依据绘制的草图内容，进行地物及地形的编辑及绘制。参考相应地籍图、地形图的社会成图标准及具体情况，绘制土地利用整理现状图。
4结语
GPS-RTK技术具有定位精度高，达到厘米级，不存在误差累积，不受人为因素影响等优点，将其应用于土地整理规划实践中，不仅能提高工作效率，减少外业工作量，还能产生巨大社会经济效益，为土地整理规划提供强有力的技术支持。
参考文献：
[1] 吴娇，王军成.RTK工作原理及优缺点[J].信息化建设，2009，9
[2] 冯钧森. GPS技术在土地测绘中的应用[J]. 技术与市场，2009，16（7）
[3] 程利标，郭敏.GPS-RTK技术在丘陵地区土地整理中的应用[J].矿山测量，2009
[4] 汤江龙. 土地开发整理中的测绘技术及应用[A]. 华东地区第十次测绘学术交流大会论文集，2007
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。