应用RTK技术的城市图根控制测量研究
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作者: 侯国
摘 要：某市人口稠密，城区扩建改建频繁，商住公土地逐年增多，地籍信息变更频繁。针对测区偏北水洼、土堆较多，植被覆盖较高，视线阻挡较多，使用传统方法作业难度大无法保证时效性。该文利用全球 GPS 卫星定位技术观测站间不要求通视、定位精度高、观测时间短的技术特点，对该测区进行了图根测量。
关键词：GPS 城市 图根 控制测量
中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）02（a）-0014-02
1 应用卫星定位布设控制网
1.1 测区概况
某市人口稠密，城区扩建改建频繁，商住公土地逐年增多，地籍信息变更频繁。该市东偏北低西偏南海拔高，海拔较低，施测地段不太平坦。东部市区为老城区，楼宇杂立，巷道密布；测区偏北水洼、土堆较多，植被覆盖较高，视线阻挡较多，使用传统方法作业难度大无法保证时效性。根据以上情况，利用全球GPS卫星定位技术观测站间不要求通视、定位精度高、观测时间短的技术特点，进行了1∶500的地籍测绘。该市建成区约26 km2。
1.2 测量方案
该测量分为两个阶段，第一时段观测使用GPS接收机6台进行，观测50 min，在观测前、中、后分别记录3次仪器高；第二时段的观测固定2部定位接收装置点位，利用剩下4部接收装置测定其余位置，以边连的方式实施测量，依据此施测规则精确定位所有设定测点。GPS静态定位装置的误差限度为：水平5 mm±1 ppm，高度±1 cm±1 ppm。共布设控制点16个，其中，最短边为0.6 km，最长边为2.1 km，平均边长为1.25 km，平均设站数为16个。
1.3 GPS网数据平差结果精度分析
起算点选取国家02等级三角控制点，为校验测量精度对已知节点首先进行了复测，对平差后的定位数据进行了验算。首先对WGS-84坐标施以平差（无约束）。各项精度指标均符合规范要求，GPS四等级定位控制网精准度该控制网已经满足，对所有控制节点的北京-54数据计算水平约束平差，地籍测量所定规范要求均满足。（1）基线解算情况。全网总观测点数16个，总共观测基线34条，采用重复21条基线，站点实测网点共27个，重测21条线，复测网点率≥65%。（2）WGS-84自由网平差精度统计情况。①自由网平差基线相对中误差最大值。这里给出了所有测量得到的基线中误差与测得边长之比中的前两个最大值。实际测量中所用接收设备标定比例误差为5 ppm，固定误差为10 mm，计算得14.39 mm，基线分量修正绝对误差上限为3，约为43.16 mm，说明该次测量符合地籍测绘规程。②最弱点点位中误差最大值。（3）西安-80坐标下平差精度分析（水平约束）：①基线边相对中误差最大值。相对中误差满足地籍测量要求的1/70 000。②最弱点点位中误差。
根据平差结果，可得出最弱点坐标误差和最短边的边长相对标准误差，完全符合四等级地籍测量的要求50 mm和1∶450 000，表明采用GPS技术进行地籍控制测量具有相对较好的精度，满足城镇大比例尺规划测量、地籍测量和工程测量的精度要求。
2 应用RTK进行图根点加密
控制点的加密按下述原则，根据测点条件首选RTK兼用TS对首级控制网点加密。GPS卫星定位信号强的施测点，选择RTK方法测定控制节点的坐标。对于定位信号不够强，以RTK方法定位存在实际困难时，依托已经精确定位的高等级控制节点，铺置导线（一级或二级），可利用TS光电技术人工施测。实测共加密图根点1 361个，其中采用RTK技术布设图根点739个，占图根点总数54.3%，采用全站仪技术布设二级导线图根点622个。
2.1 测量方案
选取了3台测地Trimble双频收发装置，其测量精度：水平上±1 cm±5 ppm，高度上±2 cm±5 ppm。测量前考虑到了无线电定位易受地面建筑物、水源等地形地貌以及高压设备、强磁场、大功率发射源等扰动信号源影响。对于测量的控制节点，设定时主要考虑：要有利于开展细节处理；尽量选在道路中间，视野较开阔的地方，并远离信号干扰源，以免对RTK测量成果造成影响。
（1）基站一般设于在首级控制节点，考虑到无线电信号的强弱，常在测区最高点架置。测取基站的接收机的天线高度，调试好数据发送信道并输入基站坐标。（2）机动站设立在控制测量点上，水平坐标换算常数和精确度标准在数据处理终端要设置好、含高度换算常数等。（3）机动站与基站同时接收GPS定位信号，机动站通过无线传输接收基站播发的GPS定位修正信息，收到的卫星定位数据及基站播发的数据通过机动站传输到数据处理终端并且加以综合优化，计算得测量点坐标，同时检验此计算精度是否优于规定的精确度，如果测量数据的精确度满足要求，数据端存储结果，开始下一点的工作。需要说明的是，密集建筑物区域地籍测量，16：00～18：00时间段定位卫星分布均衡，通常GPS定位信号较好，此时段RTK测量，所得数据稳定性好。
2.2 RTK测量的质量控制
为了保证RTK测量成果符合测图要求，采取了核校已知点及复测对比方法。
（1）检核已知点法。即在首级控制网点上进行RTK测量，与首级控制网坐标比较校核，精度达标才开始实际测量。（2）复测比较法。在每次实测前，均须对某些已测坐标点进行RTK复测，当精确度符合要求后才能开始实际测量。在该次图根控制测量过程中，实测前均依据对特定点复测情况对测量精度进行严格的校验，符合要求进行后续测量。每一控制点均须进行二次测量，RTK重复测量值的水平误差要小于2 cm、高度的误差不大于5 cm。
2.3 RTK精确度分析
为了检验RTK测量的精确度，就重复测量精确度、对比精确度两方面进行分析。
2.3.1 重复测量精确度分析
该文对739个RTK测量控制点进行了复测并进行较差统计分析。RTK图根点的两次观测较差平面方向最大为19.6 mm，高程方向最大为40 mm，均符合地籍调查限差要求（限差：平面20 mm，高程50 mm）。
2.3.2 横向对比精确度分析
为了评价RTK图根控制测量坐标成果的精度，在利用高精度全站仪布设导线图根点时对部分RTK图根点进行了检核。该次检核共记使用TS对43个RTK控制节点进行了测量，所有施测节点水平差异均不大于2 cm，全部测点高度误差都小于5 cm，均符合测量精确度规定。控制节点上RTK测量值与TS测量值对比发现，无论是RTK前后多次测量结果间的相互比较，还是RTK方法测量结果与TS测量结果互相比较，均符合地籍确权的精度要求，因而该测绘实践的图根测量节点坐标可以取为RTK测量值。事后的碎部测图表明，用RTK技术所布设的图根控制点均能满足测图的要求。因此，RTK方法在准确度方面符合地籍确权的要求，在效率方面大大提升，可以显著节约外测量时间，工作量很小，实际使用成效显著。
参考文献
[1] 高润喜.地籍测量若干问题浅析[J].昆明冶金高等专科学校学报，2012，28（3）：23-28.
[2] 吴海燕.地籍测量中现代测绘技术的实践[J].勘查与测绘，2012，118（1）：222-223.
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