安卫① AN Wei；王同乐② WANG Tong-le；杨国臣① YANG Guo-chen；
张震① ZHANG Zhen；廖益涛① LIAO Yi-tao
（①天津市测绘院，天津 300380；②天津市西青区房地产管理局，天津 300380）
（①Tianjin Institute of Surveying and Mapping，Tianjin 300380，China；
②Xiqing District Real Estate Administration of Tianjin，Tianjin 300380，China）
摘要： 在概述高标准基本农田测绘的基础上，简略介绍了VRS 技术的工作原理，以天津市北辰区西堤头镇高标准基本农田工程测量项目为例，对VRS技术在高标准基本农田工程测量中的应用进行了尝试和探讨，合理分析出VRS技术完全可以应用于高标准基本农田工程测量。
Abstract: Based on the overview of the measurement of high-level basic farmland, the operating principle of VRS technology is introduced. This paper takes the measurement of high-level basic farmland project in Xiditou town in Tianjin Beichen District for example to attempt and discuss the application of VRS technology in the measurement of high-level basic farmland project. The result shows that VRS technology can be completely applied to the measurement of high-level basic farmland project.
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关键词 ： 高标准基本农田；VRS技术；地类；遥感影像
Key words: high-level basic farmland；VRS technology；land type；remote-sensing image
中图分类号：TB2 文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2015）02-0064-03
0 引言
近年来，随着科学技术的发展，“3S”（gps、RS、GIS）数字测量技术也日益成熟，政府在平时的管理工作中经常要使用到越来越多的地理空间数据，以便于对诸如城市规划等重大工程项目进行决策分析，这些地理空间数据的采集主要采用GPS RTK技术，因此该技术逐渐被广泛应用于社会的不同领域。在高标准基本农田工程测量中，基于GPS RTK的VRS技术不但能满足精度要求而且能全面提高高标准基本农田建设的现代化水平，具有很广阔的应用前景。本文以天津市北辰区西堤头镇的高标准基本农田工程测量为例，阐述VRS技术在高标准基本农田工程测量中的应用。
1 高标准基本农田简介
高标准基本农田就是为了高效合理利用建设用地、未利用地及农用地，增加有效耕地面积，提高耕地质量，改善农村生产生活条件和生态环境而建设的集中连片、设施配套、高产稳定、生态良好、抗灾能力强的土地。
天津市国土资源部门依据《高标准基本农田建设规范（试行）》，结合天津市实际情况，编制了天津市高标准基本农田基础调查技术方案和建设方案。充分应用卫星遥感影像、土地调查、年度变更调查、农用地分等定级成果、土地质量地球化学评估等基础数据，结合社会经济条件、基础设施条件收集与调查，开展高标准基本农田建设区基础调查及测量。本次高标准基本农田工程测量项目位于天津市北辰区西堤头镇，测区地势平坦，视野开阔，无大的干扰信息，接收GPS信号的能力强。基于这些特点，在该测区直接利用VRS技术开展高标准基本农田工程测量工作。
2 VRS技术作业原理及应用于高标准基本农田工程测量中的技术路线
2.1 VRS技术作业原理
GPS RTK测量技术于20世纪90年代出现，其原理是根据载波相位观测值的载波相位差分技术，实时提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。随着网络技术的发展，基于网络RTK的VRS技术的出现，为GPS RTK测量提供了新的技术平台，给测绘行业带来了新的变化。
VRS是Virtual Reference Station的缩写，即虚拟参考站技术，这种技术是2001年由Herbert Landau等提出的，是集GPS 技术、Internet技术、计算机网络管理技术和无线通讯技术于一体的网络 RTK 定位系统，它的出现较好的克服了常规 RTK 的技术缺陷，代表了继常规 RTK 之后的新一代定位技术的发展方向。VRS系统主要包括5个部分：基准站网、数据通信链路、数据处理及数据播发中心及用户等部分组成。其作业原理是用户进行测量时，在其流动站附近建立一个虚拟的参考站，并根据该区域内所有基准站的实际观测值计算出该虚拟参考站的虚拟观测值。由于流动站与虚拟参考站的距离很近，一般为几米到几十米，因此用户采用常规RTK技术就可以通过与虚拟参考站进行实时相对定位获取比较精确地测量定位数据。其作业过程如下：
①数据处理中心利用区域内所有基准站的实时观测数据来估计残差，并生成相应的误差模型；
②用户用测码伪距观测值进行单点定位，并将求得的坐标传送给数据处理中心；
③数据处理中心将该点作为虚拟参考站，估计出残差，进而根据改点的坐标及基准站的坐标来生成一组虚拟的载波相位观测值，并通过数据播发中心传递给用户；
④用户利用虚拟参考站上的虚拟的载波相位观测值及其坐标按照常规RTK确定自己最终精确的位置。
与常规的 RTK 作业方式相比，基于网络RTK的VRS技术除了具有高精度、高效率、全天候以及操作简便等特点外，更重要的是解决了常规 RTK 作业受距离限制的问题。随着GPS接收机性能的逐步完善以及蓝牙技术在接收机和手簿之间作为无线数据传输的成功应用，VRS技术已经成为测量及相关部门的首选。
2.2 基于VRS技术的高标准基本农田工程测量的技术路线
当前天津市高标准基本农田建设项目所要求的绘图比例尺一般为1:2 000，VRS技术提供的厘米级精度完全能满足要求。在高标准农田基本农田的项目规划、施工放样、竣工验收过程中，均需采用VRS技术对地类边界、权属界线、沟渠、耕地、设施农用地等进行测量。
①前期准备阶段。获取高标准基本农田范围内相关的基础资料，如DOM，行政界线、权属界线、高标准基本农田设计图纸资料等。之后制定和编写相应的测绘作业指导书，组织内业制图人员与外业测量人员进行技术培训，同时对测量仪器、计算机、车辆等进行检测。
②外业数据采集。根据不同阶段的需求，需采用VRS技术对地类边界、权属界线、沟渠、耕地等进行放样和点的采集。
③内业数据处理。采用与测量仪器配套的GPS数据传输软件通过计算机导出所采集的数据，一般是大量的特征点，根据外业草图对其进行地形地物的编辑绘制、图幅整饰，形成DWG格式数据成果，然后转换为ArcGIS支持的ShapeFile格式数据，进而完成各种图表的统计。
3 实例研究
3.1 工程概况
天津市属于华北平原地带，除了蓟县有较为起伏的山区外，别的区域都是大平原。北辰区西堤头镇位于天津市中西部，临近市内六区，此次高标准基本农田测量范围包括霍庄子村、季庄子村与赵庄子村，所占图幅号为J50G017053和J50G017054，具体的经纬度范围是东经117°13´08"～117°20´24"北纬39°17´38"～39°33´52"。该范围全是平原，海拔高度差不足1米，可以忽略，总面积为5.48平方公里，东西长4.32公里，南北长3.71公里。
在该项目建设过程中，涉及到三次测量：第一次是在进行高标准基本农田建设前摸清该区域实际的基本农田情况；第二次是进行高标准基本农田设计好后续现场放样施工，以建设符合要求的沟渠、道路、耕地及农用设施等；第三次是建设完成后，对建设的成果进行测量，检测其是否符合设计要求，也即是竣工验收测量。由于采用RTK放样的方式和测量方式类似，这里仅介绍如何VRS技术对该项目进行的点采集的测量。
3.2 野外数据采集
天津市在2003年便开始进行VRS技术的研发工作，该技术于2006年投入使用，全市域共建基准站12个，遍布天津市各区县。本次测量采用多台Trimble 5800双频GPS接收机，分不同的小组对该区域进行测量。在测量之前，需要对GPS手簿进行设置，首先要建立项目文件，文件名最好采用“测区序号+作业日期+作业班组号”为名，野外绘制的草图最好与其对应，然后选择WGS84坐标系，设置PDOP值小于6，平面坐标为0.02米，高程为0.03米，采样时间间隔为3秒，坐标系选择WGS84坐标。设置完成后，打开蓝牙，进行CDMA连接，输入用户名和密码，连接成功后，选择测量功能，等待测量坐标值拥有固定解时，即可进行沟渠、道路等地类界线特征点的采集。为了验证VRS技术应用于高标准基本农田工程测量的可操作性，对测量精度进行了实地验证。我们选取拓普康GPT-300SN全站仪，其测角精度为2″，测距精度为2 mm+2 ppm×D，其精度非常高。在测区选取4个特征点采取两种方式测量进行比较，误差均在3厘米以内，完全满足高标准基本农田工程测量的要求。
3.3 内业成图
完成野外数据的采集后，可采用微软公司的ActiveSync 同步软件建立手簿与计算机之间的连接，然后通过天宝的Data Transfer软件将手簿中的野外实测数据传输到计算机中，保存为*.dc文件，之后采用TGO软件把*.dc文件转换为*.csv文件，利用Excel打开*.csv文件，把不必要的信息删除，只保留点号、纬度坐标、经度坐标、大地高等信息，然后采用笔者开发的坐标转换软件把所测的WGS84坐标转换为西安80坐标系，最后把转换后的*.csv文件利用笔者开发的坐标导入软件导入到CAD中。
导入CAD的全部是采集的点位数据，需要根据野外现场绘制的草图内容，进行现状地物和基本农田图斑的绘制。绘制的成果图需要对各要素进行分层，如村界、沟渠、农村道路、水浇地、旱地、高程点等。成果图的比例尺按照天津市资源管理部门的要求统一采用1:2000比例尺，倘若图形太大，可分幅打印。整理好的高标准基本农田土地利用现状图成果见图1。
由于在高标准基本农田工程测量中的数据成果不仅仅是DWG格式的图件，它还有ShapeFile格式和许多需要进行统计的表格数据，为此笔者开发了相应的程序，能实现分好层的DWG格式数据向ShapeFile格式数据的自动转换，能根据ShapeFile格式数据自动根据需求统计出相应的表格。由于这不是本文的重点，读者可以参阅教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献[1]。
4 结语
VRS测量精度虽没有GPS静态测量那么高，但对于地籍地形测量（高标准基本农田工程测量属于地籍测量）来说，其精度完全满足测量要求，而且其测量速度快，不受距离限制。以前有文章认为该技术的缺点是用户与数据处理中心之间需要进行双向的数据通信，系统中可容纳的用户数受网络宽带、数据处理中心的服务器的荷载能力等因素的限制。但随着这几年计算机及通信技术的飞速发展，网络带宽与服务器的荷载能力已经不是限制VRS技术的阻力了，相信VRS技术会在更多的领域得到广泛的应用。
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