王旭兵任遠(yuǎn)田威

（1.許昌市襄城縣住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，河南 襄城 461000；2.河南省測(cè)繪地理信息局信息中心，河南 鄭州 450003；3.正陽(yáng)縣土地勘測(cè)所，河南 正陽(yáng)，463600）

全站儀和GPS-RTK聯(lián)合數(shù)字測(cè)圖在地籍測(cè)量中的應(yīng)用

王旭兵1任遠(yuǎn)2田威3

（1.許昌市襄城縣住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，河南 襄城 461000；2.河南省測(cè)繪地理信息局信息中心，河南 鄭州 450003；3.正陽(yáng)縣土地勘測(cè)所，河南 正陽(yáng)，463600）

城鎮(zhèn)地籍測(cè)量是城鎮(zhèn)土地管理工作的重要基礎(chǔ)。本文在地籍基本控制網(wǎng)和加密控制網(wǎng)布測(cè)中，引進(jìn)了GPS-RTK 技術(shù)測(cè)量方法布設(shè)圖根控制點(diǎn)，對(duì)地籍碎部測(cè)量的核心部分——界址點(diǎn)的測(cè)量使用全站儀，通過(guò)極坐標(biāo)方法進(jìn)行平面界址點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量，提高了界址點(diǎn)測(cè)量精度，最終得到了廊坊市的城市變化圖層。

RTK；全站儀；地籍測(cè)量

1 研究背景

目前在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中，最先進(jìn)最有效率的測(cè)量方法是GPSRTK技術(shù)測(cè)量法（在控制測(cè)量中）和全站儀極坐標(biāo)測(cè)量法（在碎部測(cè)量中）[1]。隨著測(cè)繪儀器精度的不斷提高，常規(guī)的城鎮(zhèn)地籍測(cè)圖方法已逐漸被數(shù)字化測(cè)圖所代替。從控制測(cè)量到碎部測(cè)量整個(gè)作業(yè)過(guò)程都由先進(jìn)的精密電子儀器來(lái)完成。如：控制測(cè)量方面，從經(jīng)緯儀與鋼尺結(jié)合導(dǎo)線控制測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)槿緝x導(dǎo)線控制測(cè)量或GPS-RTK結(jié)合控制測(cè)量；碎部測(cè)量方面，從平板儀測(cè)量方法轉(zhuǎn)變?yōu)槿緝x坐標(biāo)測(cè)量方法?？墒鞘聦?shí)上精密電子儀器的應(yīng)用，觀測(cè)中系統(tǒng)誤差的影響越來(lái)越小，但偶然誤差并沒(méi)有明顯減小，反而在觀測(cè)值中占主導(dǎo)地位，例如棱鏡偏心誤差對(duì)界址點(diǎn)測(cè)量精度的影響還較嚴(yán)重，這一直是測(cè)量人員棘手的難題。

本文以廊坊市城市地籍調(diào)查作為整體研究對(duì)象，通過(guò)實(shí)地調(diào)查、測(cè)量，搜集相關(guān)資料，對(duì)RTK和全站儀在測(cè)量中的配合使用進(jìn)行探討，提出一些RTK和全站儀的使用方法及細(xì)節(jié)問(wèn)題，最終得到了廊坊市的城市變化圖層。

2 廊坊市城區(qū)地籍測(cè)量

因經(jīng)濟(jì)發(fā)展、測(cè)繪技術(shù)水平提高及區(qū)域調(diào)查研究的深入，對(duì)已測(cè)制的各種比例尺地形圖、普通地理圖和各種專題地圖進(jìn)行更新是必要的。更新周期視地圖種類、比例尺和具體技術(shù)條件而定。一般10年左右更新一次，可在全要素黑圖上進(jìn)行修補(bǔ)。目前航空像片與衛(wèi)星像片為地圖更新提供了良好條件。今后利用地圖數(shù)據(jù)庫(kù)和機(jī)助制圖系統(tǒng)可更快速適時(shí)地進(jìn)行地圖更新。廊坊市城區(qū)街坊調(diào)查圖如圖1所示。

圖1 廊坊市城區(qū)街坊調(diào)查圖

局部更換地理內(nèi)容，對(duì)原有地圖進(jìn)行修測(cè)或改編，其目的是使地圖及時(shí)反映地理景觀的最新變化，或地圖測(cè)繪和專題調(diào)查研究的最新成果，以保證地圖內(nèi)容的現(xiàn)勢(shì)性。

廊坊市經(jīng)過(guò)近年的發(fā)展，城區(qū)內(nèi)的地物發(fā)生了一定的變化，比如以前的村莊變成了新建的小區(qū)，一些原有的建筑物結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。這些都是在更新范圍之內(nèi)的，要通過(guò)實(shí)地調(diào)查進(jìn)行補(bǔ)測(cè)和刪除。

2.1 城區(qū)測(cè)量過(guò)程

城區(qū)地籍測(cè)量以“街坊”為單位，主要分為四個(gè)階段：街坊調(diào)繪；RTK布圖根控制點(diǎn)和測(cè)量；碎部測(cè)量；4.內(nèi)業(yè)圖形處理。

2.1.1 街坊調(diào)繪

外業(yè)調(diào)繪是內(nèi)業(yè)編輯及制作最終地形圖的主要依據(jù)[2]。此次調(diào)查所用的全部是紙圖調(diào)繪，所以對(duì)像片調(diào)繪不做分析評(píng)價(jià)。進(jìn)行紙圖調(diào)繪的目的是為了了解廊坊市城區(qū)內(nèi)哪些地物發(fā)生了變化，對(duì)圖上所有地物定性調(diào)繪。

（1）對(duì)已拆除或?qū)嵉夭淮嬖诘牡匚铮ǖ孛玻┲饌€(gè)打“×”。圖上不能出現(xiàn)既沒(méi)有打“×”又沒(méi)定性的線條。

（2）逐個(gè)調(diào)繪建筑物結(jié)構(gòu)性質(zhì)、房屋層次、量注房屋。

（3）調(diào)繪房屋附屬設(shè)施，如陽(yáng)臺(tái)、檐廊、廊房、柱廊、門(mén)廊等。

（4）補(bǔ)測(cè)必要的新增地物（主要指一些小房屋，通過(guò)參照物能量出長(zhǎng)寬的）。

（5）調(diào)注地理名稱，如單位、街道、河流、湖泊、水庫(kù)、鐵路、橋梁及其他專有名稱。

（6）對(duì)電力線、通信線、各種檢修井、污水篦子按規(guī)定進(jìn)行定位、定性，遺漏的要補(bǔ)調(diào)。

2.1.2 RTK布設(shè)控制點(diǎn)并測(cè)量

根據(jù)調(diào)繪成果進(jìn)行分析，對(duì)需要測(cè)量的地物布設(shè)圖根控制點(diǎn)。

分析表4得出雷擊密度較高的地區(qū)為寧鄉(xiāng)縣、望城區(qū)、長(zhǎng)沙縣等地；雷擊災(zāi)害頻度較高的地區(qū)位于長(zhǎng)沙縣；經(jīng)濟(jì)易損指數(shù)較高的地區(qū)是長(zhǎng)沙市天心區(qū)；生命易損指數(shù)較高的是長(zhǎng)沙市芙蓉區(qū)。綜合風(fēng)險(xiǎn)值較高的地區(qū)為長(zhǎng)沙縣、寧鄉(xiāng)縣、望城區(qū)，綜合指數(shù)表明，雷擊災(zāi)害易損度較高的地區(qū)既有雷擊密度較高也有社會(huì)經(jīng)濟(jì)相對(duì)較發(fā)達(dá)地區(qū)。

布設(shè)控制點(diǎn)一般用河北省CORS站和在未知點(diǎn)架設(shè)基準(zhǔn)站兩種方法。在布設(shè)控制點(diǎn)的過(guò)程中操作程序都是一樣的，需要先進(jìn)行點(diǎn)校正，點(diǎn)校正所用的控制點(diǎn)是河北省城市規(guī)劃設(shè)計(jì)院做的城區(qū)控制點(diǎn)，一般誤差在2厘米之內(nèi)。以其中一個(gè)街坊為例，布設(shè)控制點(diǎn)的時(shí)候要對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行拍照，并做點(diǎn)位記錄表，如圖2所示。

圖2 某街坊調(diào)查圖

圖中空白的地方就是需要進(jìn)行補(bǔ)測(cè)的小區(qū)，需要在小區(qū)四周和內(nèi)部布設(shè)控制點(diǎn)，進(jìn)行測(cè)量。

2.1.3 使用全站儀進(jìn)行碎部測(cè)量

城鎮(zhèn)地籍測(cè)量最主要的工作就是使用全站儀進(jìn)行碎部測(cè)量，碎部測(cè)量也是這幾個(gè)過(guò)程中最系統(tǒng)、最完整的一項(xiàng)工作，耗費(fèi)的人力物力和時(shí)間也是最多的，因?yàn)樗菍?duì)前兩個(gè)步驟的承接和完善[3]。碎部測(cè)量首先要調(diào)整好儀器，在測(cè)量前必須將要測(cè)量的區(qū)域內(nèi)的圖根控制點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入儀器內(nèi)。在測(cè)量時(shí)畫(huà)好草圖，方便內(nèi)業(yè)處理時(shí)畫(huà)圖。

3 使用GPS-RTK技術(shù)在地籍測(cè)量中布設(shè)圖根控制點(diǎn)

3.1 基準(zhǔn)站的選定和建立

基準(zhǔn)站的安置是順利進(jìn)行RTK測(cè)量的關(guān)鍵，因此在選址時(shí)需要注意：避免選擇在無(wú)線電干擾強(qiáng)烈的地區(qū)；基準(zhǔn)站站址及數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)發(fā)射天線必須具有一定的高度；為防止數(shù)據(jù)鏈丟失以及多路徑效應(yīng)的影響，周圍無(wú)GPS信號(hào)反射物（大面積水域、大型建筑物等）[4-6]。

3.2 外業(yè)施測(cè)

外業(yè)人員在基準(zhǔn)站架好儀器即可開(kāi)始測(cè)量，一般為兩人一組,一人在基準(zhǔn)站上，一人背著儀器到每個(gè)界址上立桿并記錄數(shù)據(jù)，一般取3秒作為一個(gè)記錄單元，在記錄數(shù)據(jù)時(shí)要求測(cè)量人員立點(diǎn)要準(zhǔn)確，盡量穩(wěn)住對(duì)中桿，同時(shí)畫(huà)出草圖，以便為內(nèi)業(yè)整圖時(shí)提供參考。

3.3 作業(yè)方法及步驟

（1）選擇好坐標(biāo)系：當(dāng)前已知點(diǎn)是什么坐標(biāo)系就采用什么坐標(biāo)系，不清楚的可采用國(guó)家基本坐標(biāo)系（圖3）。

圖3 控制點(diǎn)照片

（2）設(shè)置好投影參數(shù)：知道已知點(diǎn)坐標(biāo)中央子午線的，采用實(shí)際中央子午線，不知道的則選取當(dāng)?shù)亟?jīng)度作為中央子午線，X常數(shù)用0，Y常數(shù)用500000，投影尺度比用1。

（4）設(shè)置基準(zhǔn)站，通常有兩種情況設(shè)在非已知點(diǎn)上和設(shè)在已知點(diǎn)上。

（5）進(jìn)入“求轉(zhuǎn)換參數(shù)”，按T鍵取出Prt1坐標(biāo)，按R鍵取出Pt1坐標(biāo)，按Enter鍵進(jìn)入取第二點(diǎn)坐標(biāo)，按T鍵取出Pt2坐標(biāo)，按R鍵取出R2坐標(biāo)，按Enter鍵轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算完畢，并自動(dòng)存儲(chǔ)到“轉(zhuǎn)換參數(shù)”中，進(jìn)入轉(zhuǎn)換參數(shù)，查看轉(zhuǎn)換參數(shù)，打開(kāi)轉(zhuǎn)換參數(shù)。

（6）重測(cè)P1或P2點(diǎn)坐標(biāo)，檢查點(diǎn)坐標(biāo)是否與已知點(diǎn)一致(在2cm誤差內(nèi))。有條件的還可以到第三已知點(diǎn)去檢驗(yàn)轉(zhuǎn)換參數(shù)的正確性。

4 全站儀在碎部測(cè)量中的應(yīng)用

4.1 界址點(diǎn)測(cè)定

準(zhǔn)確地測(cè)定界址點(diǎn)的位置是土地產(chǎn)權(quán)管理的前提。界址點(diǎn)是地籍圖中最重要的要素。使用全站儀，通過(guò)極坐標(biāo)方法進(jìn)行平面界址點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量是將全站儀安置在測(cè)站點(diǎn)，選擇儀器上的二維坐標(biāo)測(cè)量模式，輸入測(cè)站點(diǎn)的二維坐標(biāo)（Xcz，Ycz）、定向點(diǎn)的二維坐標(biāo)（Xdx，Ydx），瞄準(zhǔn)定向點(diǎn)進(jìn)行后視定向并檢查，然后照準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)（界址點(diǎn)）上的棱鏡，按坐標(biāo)測(cè)量鍵，儀器就利用自帶程序計(jì)算并顯示界址點(diǎn)的二維坐標(biāo)值（Xj，Yj）。

4.2 地籍圖測(cè)繪

地籍圖測(cè)繪中主要包括制作地籍圖和宗地圖。地籍圖是專題圖，它首先要反映地籍要素以及與地籍有密切關(guān)系的地物，其次在圖面載荷允許的條件下，適當(dāng)反映其他內(nèi)容。地籍要素要反映充分、明顯，其他要素摘要表示，一般可舍去細(xì)部、次要的部分。地籍圖內(nèi)容主要有地籍要素、地物要素和數(shù)學(xué)要素。

4.3 面積量算

在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中，一般面積量算以宗地為單位，利用測(cè)量的界址點(diǎn)計(jì)算面積。目的是摸清城鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀，以便為城鎮(zhèn)建設(shè)作參考。全站儀測(cè)量之后的數(shù)據(jù)也要在Excel表格中進(jìn)行處理，需要先將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到電腦上，導(dǎo)出數(shù)據(jù)如圖4。

圖4 碎部測(cè)量原始數(shù)據(jù)（.txt文件）

5 結(jié)論

本文在地籍基本控制網(wǎng)和加密控制網(wǎng)布測(cè)中，引進(jìn)了 GPS-RTK 技術(shù)測(cè)量方法布設(shè)圖根控制點(diǎn)，對(duì)地籍碎部測(cè)量的核心部分——界址點(diǎn)的測(cè)量使用全站儀，通過(guò)極坐標(biāo)方法進(jìn)行平面界址點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量，提高了界址點(diǎn)測(cè)量精度。

在進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時(shí)，將RTK和全站儀所測(cè)得的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Cass7.0當(dāng)中進(jìn)行繪圖，繪圖時(shí)所有地物都不需符號(hào)化，只要按圖層分開(kāi)就能進(jìn)行入庫(kù)處理。

在初步處理完成以后，外業(yè)要將成果提交給內(nèi)業(yè)進(jìn)行入庫(kù)處理，外業(yè)只需要提交變化部分的圖層就可以，其余沒(méi)有變化的圖層要關(guān)閉，最終成果見(jiàn)圖5。

圖5 廊坊市城市變化圖層

[1]胡志剛,花向紅,韓紅超,等．GPS-RTK技術(shù)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用研究[J]．測(cè)量信息與工程,2007(5)：46-47．

[2]劉娟,郝建新,張金榜．淺談GPS-RTK技術(shù)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用[J]．科技信息：科學(xué)·教研,2007(3)：60-64．

[3]李天文．GPS 原理及應(yīng)用[M]．北京：科學(xué)出版社，2004：89．

[4]張鳳錄,陳品祥．GPS RTK 在城市導(dǎo)線測(cè)量中的應(yīng)用研究[J]．測(cè)繪通報(bào),2005(7)：13-16．

[5]吳風(fēng)華．GPS 在地籍測(cè)繪中的應(yīng)用研究[D]．武漢：武漢大學(xué),2003．

[6]王瓊．RTK 測(cè)量精度分析與研究[D]．長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2008．

王旭兵（1986—），男，漢族，助理工程師，主要從事數(shù)字化土地測(cè)量工作。E-mail:418799841@qq.com