徐建英

(長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 測(cè)繪工程系，湖北 武漢 430212)

0 引言

地籍測(cè)量在我國(guó)才剛剛興起，城鎮(zhèn)地籍測(cè)量是城鎮(zhèn)土地管理工作中的一項(xiàng)重要工作。它與地形測(cè)量有著嚴(yán)格的區(qū)別，其核心任務(wù)是測(cè)量城市各類土地的位置、大小、界址點(diǎn)坐標(biāo)、宗地面積以及城市地籍圖。

地籍測(cè)量工作主要由地籍控制測(cè)量和地籍碎部測(cè)量?jī)刹糠纸M成。常規(guī)的地籍測(cè)量方法通常是應(yīng)用全站儀配合測(cè)圖軟件進(jìn)行，即首先在測(cè)區(qū)布設(shè)首級(jí)控制網(wǎng)，然后布設(shè)圖根控制網(wǎng)，最后在控制點(diǎn)上安置儀器進(jìn)行界址點(diǎn)的碎部測(cè)量。這種方法原則上要求測(cè)站點(diǎn)與碎部點(diǎn)必須通視，視距不允許超過400m，且工作效率不高，精度不均勻，需投入大量的時(shí)間、人力和財(cái)力［1］。

GPS-RTK定位技術(shù)具有高精度、高效率、施測(cè)方便、點(diǎn)間不需要通視、能夠全天候進(jìn)行觀測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，但在某些區(qū)域、位置受到信號(hào)的限制，如在高大建筑物或在隱蔽的樹下時(shí)，就很難接收到衛(wèi)星的信號(hào)，或接收的信號(hào)不夠穩(wěn)定，無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量［6］。若對(duì)空曠地區(qū)的地形、地物用GPS-RTK測(cè)圖，對(duì)樹木或房屋密集地區(qū)的建筑物則先用GPS-RTK實(shí)時(shí)給出所測(cè)圖根點(diǎn)的三維坐標(biāo)，再使用全站儀進(jìn)行測(cè)圖，這樣就可發(fā)揮出GPS 與全站儀兩種儀器各自的優(yōu)勢(shì)，大大提高工作效率，同時(shí)又可以保證測(cè)量成果的精度。

1 GPS-RTK技術(shù)基本思路、定位原理及在地籍測(cè)量中的應(yīng)用

1．1 GPS-RTK技術(shù)基本思路

RTK 技術(shù)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線電技術(shù)和GPS 測(cè)量技術(shù)等為一體的組合系統(tǒng)，它能夠?qū)崟r(shí)地確定未知點(diǎn)的三維坐標(biāo)，可進(jìn)行全天候作業(yè)，且每個(gè)點(diǎn)的誤差均不累計(jì)，精度高［4］。

RTK(Real Time Kinematic)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)化了外業(yè)操作，只需要1 人就可以完成大部分的測(cè)量工作。其基本的思路是:在基準(zhǔn)站安置1 臺(tái)GPS 儀器作為基準(zhǔn)站，對(duì)所有可見的GPS 衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)的觀測(cè)，將所測(cè)的數(shù)據(jù)以及測(cè)站坐標(biāo)信息通過無(wú)線電設(shè)備及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)送給流動(dòng)站;流動(dòng)站不僅接收基準(zhǔn)站所傳輸?shù)臏y(cè)量數(shù)據(jù)，還要采集GPS 觀測(cè)數(shù)據(jù)，然后依據(jù)相對(duì)定位原理實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地計(jì)算并顯示流動(dòng)站的三維坐標(biāo)和精度［3］。

1．2 GPS-RTK技術(shù)定位原理

GPS 衛(wèi)星系統(tǒng)主要包括三大部分:地面監(jiān)控部分、空間衛(wèi)星部分和用戶接收部分。在進(jìn)行靜態(tài)GPS 測(cè)量時(shí)，一般至少需要兩臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行同步觀測(cè)，對(duì)記錄的數(shù)據(jù)需要用相關(guān)處理軟件進(jìn)行基線向量的解算、平差、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等工作后，求出未知點(diǎn)的三維坐標(biāo)。靜態(tài)GPS 測(cè)量系統(tǒng)在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)不能實(shí)時(shí)地求得待定點(diǎn)的三維坐標(biāo)，因此不能直接應(yīng)用于具體的測(cè)繪項(xiàng)目［6］。

RTK 動(dòng)態(tài)相對(duì)定位原理如圖1 所示，基準(zhǔn)站把所接收到的衛(wèi)星信息和基準(zhǔn)站的信息傳遞到流動(dòng)站，流動(dòng)站可同時(shí)接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)站傳遞的數(shù)據(jù)。在流動(dòng)站完成初始化程序后，把所接收到的基準(zhǔn)站信息傳遞到控制器內(nèi)并把基準(zhǔn)站的載波信號(hào)與本身接受的信號(hào)進(jìn)行差分處理，即可求出未知點(diǎn)的坐標(biāo)［2］。

2 GPS-RTK與全站儀在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)例

應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)可測(cè)定每一宗土地的權(quán)屬界線以及地籍圖，能實(shí)時(shí)地測(cè)定有關(guān)界址點(diǎn)及地物點(diǎn)的坐標(biāo)，可達(dá)厘米級(jí)的精度，能夠很好地滿足地籍測(cè)量精度要求;還可將獲得的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地進(jìn)行保存、處理，并直接錄入GPS 系統(tǒng)，可及時(shí)、準(zhǔn)確地獲得地籍圖。但在GPS 衛(wèi)星信號(hào)不能接收的地方，應(yīng)使用全站儀，采用圖解法或解析法進(jìn)行細(xì)部測(cè)量，GPSRTK 與全站儀的聯(lián)合應(yīng)用簡(jiǎn)化了工作程序，提高了外業(yè)觀測(cè)速度，省時(shí)省力［6］。

下面以寶雞市金臺(tái)區(qū)城鎮(zhèn)地籍(變更)測(cè)量(1∶500)實(shí)踐為例予以說明。

2．1 工作范圍

本次地籍測(cè)量任務(wù):東起南坡村，西至福臨堡，南起金渭兩區(qū)分界線，北至八里橋，面積共計(jì)約33 平方公里，其中補(bǔ)測(cè)地籍圖16．5平方公里。區(qū)內(nèi)涉及7 個(gè)街道辦事處和1 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，主要為工廠、醫(yī)院、商業(yè)、鐵路等國(guó)有用地單位，也有農(nóng)村集體用地、城鎮(zhèn)居民用地，國(guó)有土地與集體土地相互交錯(cuò)插花，由于近幾年城市化發(fā)展迅速，城鎮(zhèn)變更地籍調(diào)查工作難度較大。本次地籍調(diào)查涉及8 個(gè)街區(qū)、153 個(gè)街坊、1 658宗地，界址點(diǎn)17 322個(gè)。如果采用全站儀進(jìn)行控制點(diǎn)測(cè)量和界址點(diǎn)測(cè)量，按照每天測(cè)量45 個(gè)界址點(diǎn)計(jì)算，則需要385 天(超過一年)才能完成任務(wù)，無(wú)法保證在3 個(gè)月內(nèi)結(jié)束外業(yè)測(cè)量任務(wù)，如果采用GPS-RTK配合全站儀進(jìn)行測(cè)量，如按平均每天可測(cè)量250 個(gè)界址點(diǎn)計(jì)算，則外業(yè)測(cè)量時(shí)間可壓縮到90天以內(nèi)，能按期完成任務(wù)。

2．2 地籍測(cè)量

2．2．1 控制測(cè)量

本測(cè)區(qū)以四等GPS 網(wǎng)作為首級(jí)平面控制，在此基礎(chǔ)上加密E 級(jí)GPS 網(wǎng)和二級(jí)導(dǎo)線網(wǎng)。在充分利用原有四等GPS 網(wǎng)的基礎(chǔ)上，布設(shè)E 級(jí)GPS 點(diǎn)17 個(gè)，起算點(diǎn)分布合理，從平差結(jié)果看，其最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差(5115)Mp= ±1．91cm，最弱邊邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差為1/39 937(5102—5101)，網(wǎng)中同步環(huán)最大相對(duì)閉合差為5．696 ppm，異步環(huán)最大相對(duì)閉合差為8．838 ppm，其各項(xiàng)精度指標(biāo)均優(yōu)于規(guī)程中的精度要求。為了滿足測(cè)定界址點(diǎn)的要求，在原有四等GPS 網(wǎng)和E 級(jí)GPS 網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)了兩個(gè)二級(jí)電磁波測(cè)距導(dǎo)線網(wǎng)，經(jīng)計(jì)算測(cè)區(qū)控制測(cè)量成果可靠，完全滿足《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》［5］的要求。

2．2．2 RTK 加密圖根點(diǎn)

界址點(diǎn)坐標(biāo)的測(cè)量是在二級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，如二級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)不足時(shí)，則利用GPS 圖根導(dǎo)線進(jìn)行加密。具體作法是:作業(yè)人員以4 人為一組，負(fù)責(zé)4 臺(tái)GPS 測(cè)量?jī)x器，其中一臺(tái)GPS 作為基站，基站應(yīng)架設(shè)在地勢(shì)較高、地形比較開闊、附近沒有強(qiáng)電磁信號(hào)干擾的地方;另外3 臺(tái)儀器可作為3 個(gè)流動(dòng)站分別到每個(gè)待定點(diǎn)上測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)。每個(gè)流動(dòng)站上的作業(yè)員可在同一點(diǎn)進(jìn)行3 次獨(dú)立觀測(cè)，比較其觀測(cè)成果，如差值小于±5cm，則認(rèn)為精度符合要求，取其平均值，并將其最終的測(cè)量結(jié)果記錄在手簿中，注意最后需復(fù)測(cè)到另外一個(gè)已知的控制上，完成圖根控制測(cè)量。

2．2．3 界址點(diǎn)測(cè)量

對(duì)于接收衛(wèi)星信號(hào)較好的平坦地區(qū)采用RTK 進(jìn)行界址點(diǎn)測(cè)量，對(duì)于樹木較多或房屋密集的村莊等地區(qū)先采用RTK技術(shù)進(jìn)行圖根點(diǎn)定位，然后利用全站儀采用極坐標(biāo)法直接測(cè)定界址點(diǎn)坐標(biāo)，完成數(shù)據(jù)的采集，將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于儀器內(nèi)存中，在室內(nèi)將測(cè)量數(shù)據(jù)由全站儀和軟件傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，再利用數(shù)字化成圖軟件參考宗地草圖編輯界址線，生成全數(shù)字化界址線圖。這種方法自動(dòng)化程度高，大大提高了數(shù)據(jù)的可靠性和作圖的效率。

2．3 GPS-RTK成果的檢驗(yàn)

用GPS-RTK測(cè)量出的點(diǎn)位精度，最大點(diǎn)位中誤差為4cm，所測(cè)邊長(zhǎng)與鋼尺量距相比最大差值為5cm，界址點(diǎn)對(duì)鄰近圖根點(diǎn)點(diǎn)位中誤差不大于5cm，相鄰界址點(diǎn)間距中誤差不大于4cm，界址點(diǎn)與鄰近地物點(diǎn)間距不大于5cm，所繪地籍圖的精度均滿足《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》［5］的要求。

3 結(jié)語(yǔ)

通過利用GPS-RTK與全站儀相配合的方法進(jìn)行城市地籍測(cè)繪，可得出如下結(jié)論:

(1)測(cè)量精度高、點(diǎn)位精度分布均勻。由于GPS 測(cè)量是通過地面接收設(shè)備接收衛(wèi)星信號(hào)來(lái)確定地面點(diǎn)的三維坐標(biāo)，測(cè)量誤差隨機(jī)分布，因而GPS-RTK測(cè)繪的各點(diǎn)之間不存在誤差的累積，有效地避免了傳統(tǒng)地籍測(cè)繪中由于邊長(zhǎng)、角度等原因產(chǎn)生的誤差積累，提高了觀測(cè)精度。其平面精度不超過3cm，完全能夠滿足地籍測(cè)圖和控制測(cè)量精度的要求。

(2)作業(yè)范圍大。RTK 的作業(yè)半徑一般情況下可達(dá)7—9km，不受通視條件的制約?？蓪霃椒秶鷥?nèi)所有點(diǎn)一次性進(jìn)行測(cè)量，操作十分靈活、簡(jiǎn)便。

(3)作業(yè)效率高。普通等級(jí)點(diǎn)在城市中破壞較大且測(cè)量中車、人容易阻擋視線，完全利用全站儀測(cè)量必須考慮通視的要求，需要多次遷站，且受距離的限制。利用RTK+全站儀的方法可以形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，很好地解決市區(qū)環(huán)境的測(cè)量問題。

［1］喻華．GPS RTK 技術(shù)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用［J］．測(cè)繪通報(bào)，2007，(4):51—52．

［2］段曙光．GPS-RTK技術(shù)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用［J］．測(cè)繪與空間地理信息，2010，(2):107—109．

［3］李東榮．GPS-RTK聯(lián)合免棱鏡全站儀在礦山數(shù)字化測(cè)圖中的應(yīng)用效果［J］．甘肅科技，2013，8(15):45—47．

［4］劉愛輝．GPS-RTK配合全站儀數(shù)字測(cè)圖技術(shù)的應(yīng)用［J］．交通標(biāo)準(zhǔn)化，2009，(9):159—161．

［5］TD1001-93，城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程［S］．

［6］吳學(xué)偉，伊?xí)詵|．GPS 定位技術(shù)與應(yīng)用［M］．北京:科學(xué)出版社，2010．