GPS与全站仪相配合在萍乡市城市地籍测量中的应用
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作者: 章 明
[摘要]城市地籍测量工作其实是一种数字与计算相结合的成果形式,是利用测绘仪器采集必要数据并进行一定的计算按一定的格式存储起来的数字或图件。GPS被广泛地应用在了地籍测量行业后,尤其是GPS-RTK现代测绘技术的应用,大大提高了地籍测量的周期和精度。本文结合萍乡市城市地籍测量中GPS定位技术和全站仪相配合使用的应用实践,探讨两者的优化组合能够快速、准确和高效地完成测量任务,取得良好的经济效益和社会效益。
[关键词]地籍测量 全站仪 GPS RTK
一、引言
早期的萍乡市城市地籍测量是采用全站仪、水准仪等常规仪器进行,工作进度慢、效率低,且得花费大量的人力物力,而GPS测绘定位技术在地籍测量中的应用,大大地提高了萍乡市城市地籍测量人员的工作效率。本院测量队在萍乡市城市地籍测量工作中,灵活配置全站仪和GPS定位仪的组合,大大提高了野外测量效率,完成了大量数字地籍图的数据采集工作。
二、GPS定位技术和全站仪测量工作原理
1.作业工作原理
实时动态测量RTK(Real Time Kinematic)技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时快速地获得测量点的三维定位坐标值。在RTK作业模式下,基准站接收机架设在已知坐标的参考点上,连续接收所有可视GPS卫星信号。流动站接收机在初始后,通过无线数据链接收来自基准站的载波相位观测值、伪距观测值等数据的同时也同步观测采集GPS卫星载波相位数据,通过系统内差分处理求解载波相位整周模糊度,实时求算出流动站厘米精度级坐标。而全站仪虽然属于电子测量设备,除了受测站互通视环境影响外,使用范围还是比较广,是一门比较成熟的测量定位技术。它的工作原理是在测站上架设仪器,通过测角、测边确定测量点的位置,或直接测量待定点的坐标值,是常规的三维极坐标测量方法。
2.测量坐标系统转换
GPS卫星观测的坐标系统为世界大地坐标系(WGS-84),而我们在平时的测量工作中通常使用的是国家标准的1954年北京坐标系或1980西安坐标系,这样就存在一个坐标系统的转换问题,坐标转换根据工程特点进行有七参数或三参数的转换。
全站仪测量不涉及到参数的转换问题,如果需要转换也是控制网坐标系统的统一转换,与测量仪器无关。
三、两种测量仪器在萍乡市城市地籍测量的实际应用
工程概况、测量内容和设备,萍乡市某城区地籍测量工程中GPS-RTK测量技术的应用情况。测区位于萍乡市某城区,该城区为工业区和居民生活区,城市建构筑物密集,交通繁忙,无线电信号复杂,街道两旁树木密集。本次需测量的宗地地块遍布整个城区,总测量面积约20km2,分布区域近45km2,权属关系复杂,用地种类较多,宗地数目多,权属界址点数量大,采用常规测量手段施测十分困难,很难在短时间内完成所有宗地的权属界址点测量工作,以满足宗地权属单位对地籍测量工作的要求。采用GPSRTK和全站仪测量技术作为本测区宗地权属界址点坐标的实测技术手段,在充分调研论证并通过试验检测认证的基础上全面实施,取得了比较好的效果。
其作业过程如下:
选取精度高、可靠性好的城市基本控制网点作为RTK测量的工作基准
针对所选用的GPS仪器,得出了该城区流动站在作用距离为4km范围内,能高质量、清晰地接收基准站发出的数据。以此为参考数据,选定了分布于该城区的城市D级GPS三维控制网点11点,组成本次地籍测量工作的基准框架网,并利用11个控制点的WGS-84坐标系和1954年北京坐标系成果计算出用于GPSRTK测量的11个坐标转换参数。选取1个GPSRTK测量基准网点,架设RTK基准站,流动站在离基准站4km范围内,有目的地施测了原本市城市5“级控制点、E级GPS控制点和宗地权属界址点共计19个点,并采用静态GPS测量技术、全站仪测量技术测量宗地权属界址点坐标,将这些测量结果、已知成果与RTK测量结果相比较,其较差点实测的边长、高差与测量坐标反算边长、高差比较,最大边长较差0.019米,最小边长较差0.002米,边长间距中误差为0.005米,高差(△H)最大较差为0.045米,最小为0.003米。结果表明所测点精度良好。可以看出, RTK实测精度完全符合导线测量精度要求,而且误差分布均匀,不存在误差积累问题。
采用GPSRTK测量技术施测界址点坐标,将GPS获得的数据处理后直接录入计算机,可及时地精确地获得界址点图形信息,准确地制作宗地图、地籍图,计算宗地面积等。
四、两种测量仪器中实际应用的对比和精度分析
从精度上分析,由于RTK测量不存在误差积累问题,从大量的实测数据分析其测点精度基本可满足图根控制和碎部测量的要求,但要满足一级导线的精度要求还应采取相应的措施,且其高程精度不是太稳定,有时会发现一些明显的测点高程偏差。而全站仪施测过程中则不会产生这样的情况。经用全站仪对RTK所测的部分碎部测量点进行检核,它们的坐标和高程之差均在2~3cm,基本没有超过5cm,可见用RTK所测结果是可信的,但在使用RTK测量过程中应与周围的所测相邻点注意校核。
从效率上考虑,RTK测量时只需较少的控制点,也就不需要经常迁站,一个基准站数据链可以控制十几公里的测程距离,节省了迁站上的时间,另一方面,RTK测量投入的人员少,一般一组只需1~2人,而全站仪一组则要配4~5人,利用RTK进行心界址点测量可以提高外业测量效率、减少现场成本开支。
RTK正逐渐得到普及,国产RTK价格已降到10万元以内,一台比较好的全站仪售价在3万元左右,并且性能非常稳定,测绘单位都能配置。为此在进行碎部界址点测量时能够使用全位仪的地方则多利用,而RTK则主要作控制测量以及在一些困难地区辅助全站仪使用。这种仪器配置模式,从本工程效果看,在各组相互配合、人员调配、工作效率上都取得了很好的功效,大大减轻了地籍图测量任务的劳动强度。
五、结论
动态GPS-RTK定位技术,使城镇地籍测量的数字化更提供了最为方便经济又行之有效的手段,彻底改变了地籍测量数据采集作业方法;全站仪作为一门成熟的测量仪器在相当长的时间内还会在碎部测量方面起主导作用;在实际地籍测量时协调使用RTK和全站仪,可以解决实际问题,提高工作效率,降低生产成本。
参考文献:
[1]徐绍铨.GPS测量原理及应用.武汉测绘科技大学出版社.
[2]CH全球定位系统(GPS)测量规范. 2003.
[3]詹长根.地籍测量学.武汉大学出版社.
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