小议GPS技术在地籍控制测量中的应用__墨水学术,论文发表,发表论

所属栏目：智能科学技术论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:249

副标题#e#
　　小议GPS技术在地籍控制测量中的应用
　　王诚
　　岳阳市国土资源规划勘测中心湖南岳阳414000
　　[摘要]本文作者结合多年的工作经验实践，对城镇地籍测量中的各种控制测量方法的应用适宜性及其精度等进行分析比较，并介绍了GPS—RTK、CORS等新技术在地籍测量中的应用，希望能给到同行业人员具有借鉴作用。
　　[关键词]地籍测量；GPS静态测量；导线测量；GPS—RTK；CORS
　　地籍测量为土地管理提供精确、可靠的地理参考系统，且不同于一般地形图测绘，地籍控制网不但要满足测绘地籍图的需要，还要以厘米级精度用于土地权属界址点坐标的测定和满足地籍变更测量，可以说地籍控制点的高精度是保证整个地籍测量质量的前提和关键一环。地籍控制测量可采用三角网、测边网、导线网和静态GPS相对定位测量、GPS—RTK测量等方法，而随着GPS技术的进一步发展，有更多的新方法应用于城镇地籍控制测量工作，如城市CORS系统等。笔者根据多年从事地籍测量的相关工作经验，并结合实际工作，对地籍测量中的几种控制测量方法的应用进行一些探讨。
　　1地籍控制测量常用方法的及其优缺点
　　1.1静态GPS控制测量
　　静态GPS控制网具有定位精度高，控制范围大，平面和高程可同步推算，选点灵活，不需要通视及全天候作业等特点，在城镇地籍测量中常用于基本控制测量，即首级控制网。有时为了提高整网的可靠性及均匀性，城市一级(或二级)控制网也采用静态或快速静态相对定位测量方法。静态GPS网可通过GPS高程拟合(即利用已知高程点建立区域水准面模型推求待求点高程)的方法求得，但由于受基线解算等因素影响，求出的高程精度相对较低。而在已建立似大地水准面模型的地区，可较长时间观测待求点WGS84坐标，内插似大地水准面，可得到较高精度的高程值。
　　静态GPS控制网的不足之处：①GPS测量受卫星分布状况限制、天气环境影响及GPS信号受多种无线信号干扰、仪器上空受电磁波影响及光反射造成多路径误差等，GPS测量数据的可靠性和精度有待进一步提高；②使用受到限制，特别是在城市测量中，高楼林立，建筑物装饰幕墙较多，道路上车流量大，人行道上树多，胡同较多，干扰信号较多，这些地方不适宜使用GPS；③相对其它方法作业效率低，对人员、设备要求较高，所以静态GPS测量一般不用于城市二级以下的控制测量。
　　1.2导线测量
　　导线测量作为城镇地籍控制测量最为经典的方法之一，仍广泛应用于城镇地籍控制测量。在城镇地籍测量中，施测的范围多为建成区，导线测量能充分发挥优势，其特点是：①相对精度较高、检核条件多，能在测量过程中有效避免粗差的出现；②布设灵活方便，只需相邻两点相互通视，特别适合城镇地籍测量隐蔽地区及城市建筑区的控制测量；③可同时进行三角高程导线测量，同步传递高程等优点。导线测量每站需观测水平方向折角、垂直角，斜距及测距时主站的气压、温度、仪器高、觇高等，利用这些观测要素通过改正来推算待求点值。根据不同等级精度也规定了所有仪器能达到的测角、测边精度，起始数据精度，导线总长等指标，从而保证了最弱点中误差。影响导线精度的因素有设备系统误差、外界观测条件、作业人员技能等，所以在导线测量作业前，尽量根据技术要求选定好作业人员和设备，并做好设备的检校。
　　导线测量也有其明显的缺点：①观测要素多，控制范围较小，导线精度受导线总长度的影响；②相对于GPS-RTK等作业方法，需要投入人员较多，推进速度较慢；③导线测量要分级布网，逐级加密，还要考虑有较好的网形结构等。如在城市导线测量中，不仅要构成一定的网形，且两点间必须通视，才能进行导线点间的传算，即便是在不需要布设控制点的地区，为了导线点间的传递和网形，还必须布设和测量导线点，增加了一些不必要的工作。
　　1.3GP#p#副标题#e#S-RTK控制测量
　　利用GPS-RTK技术实施控制测量能够实时提供待求控制点的三维坐标，具备灵活、快速、省时、省力及精度高等优点，能极大地提高工作效率。RTK定位的误差一般分为两类：一是同测站有关的误差，包括天线相位中心变化、多路径误差、信号干扰和气象改正因素；二是同距离有关的误差，包括轨道误差、电离层误差和对流层误差。因此，利用RTK进行控制测量时应遵循GPS作业的基本要求。首先，基准站应选择在地势较高且开阔没有遮挡的地方，以便增大基准站电台的发射距离及基准站能够接收到更多的GPS卫星信号；其次，基准站要远离大功率无线电发射源、高压线及大面积水域等，以避免电磁波干扰或水面及建筑物等带来的多路径效应；第三，基准站应架设稳定牢固，避免观测期间晃动，影响测量精度。为了保证控制点精度，还应考虑以下因素：①点校正应选择精度较高、分布均匀高等级控制，校正点分布均匀；②最好能利用双基站法对每个待定点进行两次观测，取其平均值作为最终成果，既可提高精度又可确保成果的可靠性；③对测点精度进行合理设定，可对测点须达到的测量精度进行设定，在实际测量中若低于设定精度，则停止观测；④加强检核，每次作业前测量已知点或重复点，在误差许可范围内再继续作业。
　　RTK技术的控制测量具有以下优点：①误差分布均匀、相互独立，不存在误差积累，精度可靠度较高；②RTK测量技术能够实时地提供测量成果，不需要像常规控制测量那样分级布网，可以直接在所需点位的地区进行布设和测量，可以大大减少生产成本，减轻测量员的劳动强度，提高测量速度和效益。其缺点也有以下几点：①受遮挡物影响，造成信号失锁，定位延迟。②控制范围较小，作业半径一般不超过15km，定位精度随距离的增加而显著降低。③受时间段影响，在某些时间段接收到卫星个数较少，在电离层高峰期作业会影响作业精度。
　　1.4CORS控制测量
　　多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统(CORS)，作为GPS技术在测绘、导航等行业发展利用的方向，在我国许多地区迅速发展并部分建成使用。
　　CORS系统提供的网络RTK定位精度一般在厘米级甚至更高精度，完全可以满足城镇地籍控制测量要求，在已建成CORS系统的地区或城市，利用其进行控制测量作业非常便利。CORS系统彻底改变了传统RTK测量作业方式，其主要优势体现在：①采用连续基站，用户可以全天候观测，使用方便，提高了工作效率；②缩短了初始化时间，有效工作的范围较大；③不需要另架设基准站，真正实现单机作业，减少设备购置费用；④数据监控系统完善，可以有效地消除系统误差和周跳，增强差分作业的可靠性；⑤数据链通讯方式固定可靠，可以减少噪声干扰；⑥精度高，与单个参考站RTK测量相比，CORS提供的网络RTK测量采用多个参考站联合解算数学模型，其测量精度和可靠性远高于单个参考站RTK；⑦作业效率高，相对于静态GPS测量的先外业联合观测后内业数据处理模式，CORS在服务范围内作业可得到即时坐标，更省时；⑧建立CORS系统后，可长期提供稳定、统一的参考坐标系，并规范基础测绘数据等。
　　利用CORS进行大比例地形地籍图测量控制测量作业，也受到GPS测量限制条件的影响，在建成区作业并不适宜。
　　2在城镇地籍测量中几种控制测量方法
　　应用比较以2008年广西第一测绘院施测的广州市1：500数字化地籍测量l7子包为试验区。测区位于白云区白云山风景区以南，以居民区和山地、丘陵地、水库区为主，该工程属于全国二调城镇地籍测量部分。布设四等GPS网一个作为测区首级控制，施测四等控制点l2个；并布设城市一级GPS网作为首级网加密，施测一级控制点81个；GPS网采用四等水准联测约70％网点建立水准面模型作GPS高程拟合。二级、图根控制点测量采用导线测量、GPS-RTK#p#副标题#e#控制测量、GZCORS控制测量(该系统由广州国土资源和房产管理建设)等方法进行。及为了检验各种作业方法在不同环境精度及相互精度，通过二种以上方法测同一组控制点进行比较分析，采用仪器为华测X90型GPS接收机、日本索佳SET2130R型全站仪等，操作严格执行规范。
　　2.1GZCORS与静态GPS网点比较
　　在不同范围选择四等或一级GPS静态测量网控制点，与利用GZCORS系统提供的网络RTK检测进行对比，共检测控制点25个，其较差分布情况如表1所示。
　　表1CORS与静态GPS测量网测量结果较差分布表
　　较差空间(cm) dx/点数 所占比例% dx/点数 所占比例% dh/点数 所占比例%
　　0.0~2.0 16 64 14 56 8 32
　　2.0~3.0 5 20 7 28 7 28
　　3.0~4.0 2 8 3 12 5 20
　　4.0~5.0 2 8 1 4 3 12
　　>5.0 - - - - 2 8
　　最大较差为：dx=4.6cm，dy=-4.2cm，dH=-5.3cm。平均较差为：dx=-1.22cm，dy=1.14cm，dH=2.16cm。由较差计算得的中误差为mx=±1.58cm，my=±1.67cm，mH=±2.55cm。从较差和中误差来看，GZCORS提供的网络RTK测量结果精度完全符合《城市测量规范》要求，可作城市二级以下控制测量，可否作城市一级或更高等级控制测量，有待于进一步验证。
　　表2RTK与导线控制点点对在不同地貌测量结果较差表
　　地形
　　种类 边长较差期间 边长较差平均值 距离中误差 高差较差期间 高差较差平均值 高差中误差 单点坐标较差期间 坐标较差平均值 点位中误差
　　建成区 0.0~6.3 3.3 3.4 0.0~7.6 4.0 4.2 0.0~5.9 2.6 2.8
　　山地 0.0~5.2 2.2 2.5 0.0~5.5 2.9 3.0 0.0~5.1 1.9 2.1
　　丘陵地 0.0~4.2 1.4 1.6 0.0~4.3 2.2 2.4 0.0~3.8 1.1 1.2
　　水库地 0.0~4.6 1.6 1.7 0.0~5.1 2.5 2.7 0.0~4.2 1.2 1.3
　　2.2GPS类方法与常规方法对比
　　利用全站仪实测相互通视的GPS静态网点、CORS控制点及RTK控制点相邻点对的边长和高差，与点对测量坐标反算值进行比较，共检测点对62对。统计结果如下：边长最大较差为5.57cm，最小为O.02cm，平均为1.69cm，间距中误差1.83cm；高差最大较差为7.05cm，最小为0.04cm，平均为2.42cm，高差中误差2.66cm。几种方法的对比结果，平面差值在许可范围内，个别RTK控制点高差较值稍大，考虑城镇地籍测量对高程一般不作要求，因此几种方法皆能满足城镇地籍测量中控制测量的需要。
　　2.3几种方法在不同地形条件下的比较
　　分别在建成区、山地、丘陵地、水库边4类不同的地形条件选择导线测量方法施测的控制点和利用RTK施测能得到固定解的控制点对，每组地形条件检测20对，共80对，其边长和坐标较差列表见表2。
　　在不同地形条件下，RTK测量与导线测量较差区分较显著，在建成区由于建筑物的遮挡和反射，较差值最大；在较开阔的丘陵地，较差值最小；山地由于山体对部分卫星信号遮挡，较差值稍大；大面积水域对RTK测量值影响并不明显。在距离较短的点对，RTK测边误差比导线较高，但点位误差却较小，可以得出在短距离测量中，导线测量相对于RTK测量精度较高。
　　3结语
　　通过几种常用控制测量方法在大比例地形地籍图运用分析和比较，笔者认为每种作业方法各有其优缺点，不同的等级及不同地形条件适用不同的作业方法。概括来说，静态GPS相对定位测量适用于等级控制点测量，导线测量适宜于建成#p#副标题#e#区或较隐蔽区域，RTK或CORS适宜于开阔、遮挡物少地区。在实际作业中，可根据测区情况选用适宜的方法，也可以综合利用各种方法，以提高作业效率，满足精度要求。
　　【参考文献】
　　[1]谢建，林巩固．城市规划测量中平面控制测量精度分析[J]．测绘通报，2006，[2]詹长根．地籍测量学[M]．武汉：武汉大学出版社，2001．9．
　　[3]黄俊华，陈文森．连续运行卫星定位综合服务系统建设与应用[M]．北京：科学出版社2009．1．