城鎮(zhèn)地籍調(diào)查控制網(wǎng)的布設(shè)探討

趙建軍，鄭金水

(漳州市測繪設(shè)計(jì)研究院，福建漳州 363000)

城鎮(zhèn)地籍調(diào)查控制網(wǎng)的布設(shè)探討

趙建軍?，鄭金水

(漳州市測繪設(shè)計(jì)研究院，福建漳州 363000)

結(jié)合漳州市城鎮(zhèn)地籍調(diào)查控制網(wǎng)的布設(shè)，介紹采用GPS技術(shù)進(jìn)行靜態(tài)布網(wǎng)以及采用RTK進(jìn)行等級較高控制網(wǎng)觀測的具體實(shí)施方法、技術(shù)要求以及精度分析。提出在城鎮(zhèn)調(diào)查控制布網(wǎng)中采用GPS結(jié)合常規(guī)導(dǎo)線測量作業(yè)方法的可行性。同時(shí)針對在布網(wǎng)過程中遇到的問題提出幾點(diǎn)建議。

GPS；控制網(wǎng)；布設(shè)；RTK

1 引 言

隨著城市建設(shè)步伐的不斷加快，城市測量工作的壓力也越來越大，工作難度也日益加大，因此必須考慮采用新的測繪技術(shù)來提高城市測量的工作效率，滿足城市建設(shè)的需求。目前城市測量作業(yè)中應(yīng)用比較普遍的測量儀器仍然是全站儀，采用全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集必須要有兩兩通視的控制點(diǎn)作為作業(yè)保障，因此在日常測繪作業(yè)中，控制網(wǎng)的布設(shè)是一項(xiàng)無法逾越的工作環(huán)節(jié)，控制網(wǎng)的精度是否可靠決定了測繪成果的質(zhì)量是否合格。那么在保證控制網(wǎng)成果可靠性的基礎(chǔ)上來提高控制網(wǎng)的觀測效率將可大大提高測繪作業(yè)的工作效率。本文通過結(jié)合漳州市城鎮(zhèn)地籍測量控制網(wǎng)的布設(shè)，介紹采用RTK結(jié)合全站儀在城鎮(zhèn)地籍控制測量作業(yè)中的具體實(shí)施方法和應(yīng)該注意的事項(xiàng)。

漳州市位于福建省最南部，全市轄二區(qū)一市八縣，地域面積1.26萬平方千米，海域面積1.86萬平方千米，北連福建泉州市、廈門市，西接福建龍巖市，東臨臺灣海峽，與泉州、廈門一起素有閩南金三角之稱。

漳州市測繪設(shè)計(jì)研究院配合漳州市國土局于2008年10月開展漳州市市區(qū)約38 km2范圍的城鎮(zhèn)地籍調(diào)查工作。經(jīng)過前期資料收集和野外實(shí)地踏勘后，于2008年11月啟動控制網(wǎng)布設(shè)工作。

2 布網(wǎng)方案的確定

目前城市測量控制布網(wǎng)主要采用GPS靜態(tài)觀測布網(wǎng)、全站儀導(dǎo)線觀測布網(wǎng)以及RTK觀測布網(wǎng)三種方法。

2.1 觀測方法的比較

(1)GPS靜態(tài)觀測布網(wǎng)觀測周期較短，點(diǎn)與點(diǎn)之間無需通視，布網(wǎng)面積可控范圍大，布網(wǎng)精度高，但接收機(jī)接收衛(wèi)星信號容易受到周邊環(huán)境干擾，點(diǎn)位需埋設(shè)在比較開闊地帶，該方法適用于大面積控制網(wǎng)的布設(shè)。

(2)全站儀導(dǎo)線觀測布網(wǎng)是比較傳統(tǒng)的控制布網(wǎng)方法，該方法布網(wǎng)精度可靠，點(diǎn)與點(diǎn)之間可通視，點(diǎn)位布設(shè)靈活，但觀測計(jì)算比較耗時(shí)，而且在城市道路上進(jìn)行觀測時(shí)容易受到車流和人流的遮擋等干擾，起算控制點(diǎn)必須有兩個(gè)以上通視點(diǎn)。

(3)RTK實(shí)時(shí)定位測量布控，該方法無需起算控制點(diǎn)具備通視條件，點(diǎn)位布設(shè)靈活，觀測時(shí)間短，觀測效率高，由于采用接受衛(wèi)星信號和基準(zhǔn)站差分信號為定位依據(jù)，因此在城市測量中容易受無線電信號和周邊環(huán)境干擾，并且采用RTK觀測布網(wǎng)的精度不穩(wěn)定，尤其是高程觀測精度較差。

2.2 觀測方案的確定

綜合以上三種主要的布網(wǎng)手段，可以很清楚的理出一個(gè)控制網(wǎng)布網(wǎng)的方案:

(1)要利用高等級控制點(diǎn)作為起算依據(jù)，首先采用GPS靜態(tài)觀測手段布設(shè)一個(gè)首級控制網(wǎng)；

(2)為了提高布網(wǎng)效率，可采用RTK結(jié)合全站儀的方法在首級控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加密布網(wǎng)。核心城區(qū)采用全站儀導(dǎo)線觀測布網(wǎng)，精度可靠。城區(qū)周邊較開闊的區(qū)域(房屋密度不大)采用RTK進(jìn)行布網(wǎng)觀測。

(3)為方便加密網(wǎng)的觀測，首級控制網(wǎng)的點(diǎn)位間距不能太大，否則難以保證RTK布網(wǎng)的觀測精度。

(4)為提高采用RTK進(jìn)行控制布網(wǎng)的精度，必須考慮觀測時(shí)段的選擇，盡量選擇衛(wèi)星分布較好的時(shí)段觀測，而且觀測的歷元和次數(shù)不能太少，有條件的話可采用不同型號的機(jī)器分時(shí)段觀測幾次進(jìn)行比較。

3 首級控制網(wǎng)的組成

漳州市市區(qū)城鎮(zhèn)地籍測量首級控制網(wǎng)由32個(gè)D級GPS點(diǎn)組成，其中重合一個(gè)三等水準(zhǔn)點(diǎn)和一個(gè)一等水準(zhǔn)點(diǎn)。根據(jù)《GPS測量規(guī)范》和《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》中的相應(yīng)要求，結(jié)合測區(qū)的具體情況，以測區(qū)周邊已有C級GPS控制網(wǎng)為起算依據(jù)，以覆蓋測區(qū)范圍為原則，既保證本期地籍測量的實(shí)際需要，又適當(dāng)考慮城區(qū)今后的發(fā)展等因素進(jìn)行D級網(wǎng)的布設(shè)。按照工作靶區(qū)為1點(diǎn)/2 km2，聯(lián)測區(qū)以滿足規(guī)范對基線長度與圖形強(qiáng)度的要求為前提，適當(dāng)兼顧坐標(biāo)換算對點(diǎn)位的要求。圖1為D級網(wǎng)展點(diǎn)分布圖。

圖1 D級GPS控制網(wǎng)點(diǎn)位分布圖(三角形為C級點(diǎn))

D級點(diǎn)的點(diǎn)位均按永久性固定標(biāo)志設(shè)置，標(biāo)石埋設(shè)時(shí)，其下方先鋪設(shè)約0.2 m厚的水泥沙石墊層。點(diǎn)位標(biāo)石規(guī)格如圖2、圖3所示。

圖2 標(biāo)石尺寸圖

圖3 標(biāo)石現(xiàn)場正面圖

4 觀測與數(shù)據(jù)處理

D級GPS網(wǎng)采用6臺GPS接收機(jī)進(jìn)行觀測，接收機(jī)型號為徠卡GPS500單頻機(jī)，其標(biāo)稱精度為5 mm±2 ppm、華測X90雙頻機(jī)，其標(biāo)稱精度為5 mm±1 ppm，觀測采用靜態(tài)模式進(jìn)行，以邊連式或網(wǎng)連式構(gòu)網(wǎng)，各項(xiàng)技術(shù)要求如表1所示。

D級GPS網(wǎng)觀測技術(shù)指標(biāo)表 表1

觀測作業(yè)時(shí)，利用光學(xué)對點(diǎn)器進(jìn)行精確對中，要求對中誤差不大于2 mm；每時(shí)段觀測前后各準(zhǔn)確丈量天線高一次，兩次丈量結(jié)果之差不應(yīng)大于3 mm，取其平均值記入GPS觀測手簿。

D級GPS網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理采用HDS 2003 GPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行。由于采用兩種型號的接收機(jī)觀測，因此在將數(shù)據(jù)導(dǎo)入解算軟件之前需將兩種型號接收機(jī)采集的數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)換為rinex格式，天線高統(tǒng)一采用相位中心高。

基線解算采用雙差固定解，通過計(jì)算同步環(huán)或獨(dú)立環(huán)的相對閉合差來檢驗(yàn)基線解的質(zhì)量，具體要求如下:

②獨(dú)立閉合環(huán)的坐標(biāo)閉合差:

上式中標(biāo)準(zhǔn)差σ＝a2＋(bd)2，而a＝10 mm，b＝10 ppm，d為基線長度，以千米為單位(取閉合環(huán)中邊長的平均值)，n為閉合環(huán)的邊數(shù)。

控制網(wǎng)中各基線的精度達(dá)到規(guī)定的要求后，進(jìn)行網(wǎng)平差。控制網(wǎng)經(jīng)過無約束平差、約束平差后，得到各點(diǎn)的坐標(biāo)成果。

D級網(wǎng)的各項(xiàng)精度如下:

無約束平差時(shí)，基線向量各分量的改正數(shù)絕對值應(yīng)滿足:

約束平差與無約束平差同名基線相應(yīng)分量的改正數(shù)較差的絕對值應(yīng)滿足:

觀測共獲取195條基線數(shù)據(jù)，共剔除5條不合格基線，基線構(gòu)網(wǎng)如圖4所示。

圖4 D級GPS網(wǎng)基線構(gòu)網(wǎng)圖

點(diǎn)位平差精度統(tǒng)計(jì)表如表2所示。

點(diǎn)位平差精度統(tǒng)計(jì)表 表2

說明:表中自由誤差為三位無約束平差中誤差；擬合誤差為高程擬合中誤差；點(diǎn)位標(biāo)識“固定”表示該點(diǎn)平面或高程為起算依據(jù)。

為保證整個(gè)控制網(wǎng)的高程精度，表2中擬合誤差一欄標(biāo)有“固定”的點(diǎn)位均按四等水準(zhǔn)要求獲取高程成果。另外通過漳州市似大地水準(zhǔn)面精化軟件求得各點(diǎn)正常高與擬合高程進(jìn)行對比，其對比精度統(tǒng)計(jì)如表3所示。

高程對比統(tǒng)計(jì)表/m 表3

表中三維誤差指三維約束平差點(diǎn)位中誤差，擬合高程與精化高程較差為擬合高程減去精化高程的差值。表中最大較差為0.070 2，最小較差為0.000 7，較差中誤差為0.022，通過對比擬合高程與精化后的高程相對吻合，決定采用擬合高程作為最終成果。

5 加密網(wǎng)的布設(shè)

D級網(wǎng)的點(diǎn)位平均距離約2 km，相鄰點(diǎn)位之間互不通視，因此需在D級網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)加密網(wǎng)。加密網(wǎng)布設(shè)采用RTK觀測與全站儀導(dǎo)線觀測兩種方法相結(jié)合的手段進(jìn)行，對于無法正常接受GPS信號或干擾較大區(qū)域采用全站儀導(dǎo)線觀測，其他區(qū)域則采用RTK觀測。這里主要介紹RTK觀測實(shí)施情況。

5.1 加密網(wǎng)點(diǎn)位標(biāo)石埋設(shè)

加密網(wǎng)點(diǎn)位標(biāo)石埋設(shè)尺寸如圖5、圖6所示。

對D級網(wǎng)的加密參照《GPS測量規(guī)范》和《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)要求，沿測區(qū)主干道便于GPS觀測區(qū)域布設(shè)，各加密點(diǎn)要求在1個(gè)～2個(gè)方向相互通視。

圖5 標(biāo)石尺寸圖

圖6 標(biāo)石現(xiàn)場正面圖

5.2 RTK觀測實(shí)施

為保證RTK觀測成果精度，特將測區(qū)劃分為7個(gè)片區(qū)，各個(gè)片區(qū)利用其周邊D級GPS點(diǎn)分別求解WGS－84與漳州城市坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)。片區(qū)劃分示意圖如圖7所示。

圖7 RTK觀測片區(qū)劃分示意圖

圖7 中對7個(gè)片區(qū)分別求取的轉(zhuǎn)換參數(shù)能夠?qū)嶋H控制的范圍均有重疊，這樣便于對接邊區(qū)域的點(diǎn)位進(jìn)行相互檢校。

5.3 觀測技術(shù)要求

采用RTK方式施測時(shí)，應(yīng)注意獲取起算參數(shù)的準(zhǔn)確性，以D級GPS點(diǎn)起算，基準(zhǔn)站架設(shè)在高層建筑上或視野比較開闊的地方，求取轉(zhuǎn)換參數(shù)的已知點(diǎn)均勻分布在測區(qū)周圍且不少于4個(gè)點(diǎn)。實(shí)地觀測采用三腳架模式，不得采用單桿模式。每點(diǎn)至少獨(dú)立測量3次～5次，每次不少于20個(gè)歷元，兩次測量的平面坐標(biāo)之差不應(yīng)大于2 cm，高程之差不應(yīng)大于3 cm，若較差過大則重新觀測，最終取多次測量的中數(shù)作為最后成果。

RTK成果的可靠性還取決于數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量、流動站的觀測環(huán)境等因素。要求RTK檢測已知點(diǎn)時(shí)，平面位置差值應(yīng)≤±2 cm，高程差值應(yīng)≤±5 cm。下列三種情況均需進(jìn)行已知點(diǎn)檢測:①開始RTK流動站作業(yè)之前；②更換基準(zhǔn)站時(shí)；③更換轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)。另外各相鄰觀測片區(qū)接邊處的控制點(diǎn)要嚴(yán)格檢測。

5.4 加密網(wǎng)展點(diǎn)圖

本測區(qū)最終布設(shè)247個(gè)加密點(diǎn)，相鄰點(diǎn)位平均間距約240 m。圖8為將控制點(diǎn)成果導(dǎo)入漳州市控制測量成果系統(tǒng)之后的加密網(wǎng)展點(diǎn)圖。

圖8 加密網(wǎng)展點(diǎn)分布圖

5.5 精度評定

表4為相鄰點(diǎn)位邊長抽樣檢測統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

邊長抽樣檢測表(單位/m) 表4

E 3 0－E 1 5 9 0 . 6 5 5 9 0 . 6 5 4 0 . 0 0 1 E 7 4－E 7 3 2 6 1 . 0 6 2 2 6 1 . 0 6 1 0 . 0 0 1 E 3 9－E 3 8 1 9 6 . 0 5 5 1 9 6 . 0 5 8－0 . 0 0 3 D 1 8－E 6 1 9 9 . 5 8 0 1 9 9 . 5 6 9 0 . 0 1 1 E 3 9－E 4 0 2 8 5 . 5 1 0 2 8 5 . 5 1 8－0 . 0 0 8 E 9 1－E 9 0 1 4 4 . 9 5 9 1 4 4 . 9 6 4－0 . 0 0 5 E 4 4－E 4 5 1 9 3 9 3 . 3 3 6 0 . 0 0 5 E 7 0－E 1 7 3 1 8 5 8 5 . 5 2 1 0 . 0 1 6 E 5 1－E 5 2 1 3 5 . 3 2 6 1 3 5 . 3 3 0－0 . 0 0 4 D 1 3－E 6 6 2 7 8 . 0 2 7 2 7 8 . 0 1 8 0 . 0 0 9 E 4 6－E 4 5 1 3 9 . 3 9 4 1 3 9 . 3 9 3 0 . 0 0 1 E 8 1－E 8 2 2 3 8 . 2 8 2 2 3 8 . 2 8 6－0 . 0 0 4

根據(jù)表4統(tǒng)計(jì)結(jié)果，最大距離較差為0.024 m，最小較差為0.001 m，中誤差為0.006 m。依據(jù)抽樣統(tǒng)計(jì)結(jié)果可大致判定整個(gè)加密網(wǎng)的精度符合規(guī)范要求。當(dāng)然不能排除有粗差點(diǎn)存在的情況，若在作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)粗差點(diǎn)，則需要立刻對其進(jìn)行點(diǎn)位校正。

6 總 述

通過本次布網(wǎng)項(xiàng)目的實(shí)施，總結(jié)以下幾點(diǎn)看法:

(1)GPS靜態(tài)布網(wǎng)必須充分考慮整個(gè)網(wǎng)的嚴(yán)密性，對于范圍較大的布網(wǎng)可以加測距離較大的基線對整個(gè)網(wǎng)形進(jìn)行加固。靜態(tài)觀測一定要控制好時(shí)段觀測時(shí)長，盡量避開衛(wèi)星分布不好的時(shí)間段。

(2)由于工期緊迫，本次加密網(wǎng)的布設(shè)采用了RTK觀測方法，最終觀測成果的精度比預(yù)計(jì)的要好很多。采用RTK布設(shè)等級較高的控制網(wǎng)時(shí)，一定要采用三腳架觀測模式，同時(shí)要注意進(jìn)行已知點(diǎn)檢查。每個(gè)基站控制的觀測范圍建議控制在5 km2以內(nèi)，轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取要反復(fù)進(jìn)行檢校。

(3)RTK觀測的高程精度很不穩(wěn)定，因此加密網(wǎng)的高程需要進(jìn)行水準(zhǔn)觀測校正。

(4)由于城區(qū)建筑物密集以及無線電干擾嚴(yán)重，在這些區(qū)域只能采用傳統(tǒng)光電測距方法布設(shè)導(dǎo)線。

(5)近年來，國內(nèi)很多城市鋪設(shè)了瀝青路面，這對控制點(diǎn)標(biāo)石的埋設(shè)和保存帶來很大困難，雖然利用GPS觀測手段不需要很多起算點(diǎn)，但GPS測量技術(shù)在城市測量中不是萬能的。因此必須盡快解決如何在瀝青路面布設(shè)永久性標(biāo)石的問題。

[1] CJJ8－99.城市測量規(guī)范.

[2] GB/T18314－2001.全球定位系統(tǒng)GPS測量規(guī)范.

[3] CJJ73－97.全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程.

Discuss the Deployment of City Cadastral Survey Control Network

Zhao JianJun，Zheng JinShui
(Zhangzhou Surveying and Mapping Institute，Zhangzhou 363000，China)

In combination with the deployment of city cadastral survey control network in Zhangzhou，this paper introduces the concrete implement method，technology and accuracy analysis of adopting GPS technology to drop static network and adopting RTK to observe high－level control network.And this paper comes up with the feasibility of taking GPS technology joined routine traverse surveying method in urban investigation control netting.At the same time some advice on the problems in view of the procedure of netting are offered.

GPS；control network；deploy；RTK

1672－8262(2011)02－80－05

P228

B

2010—08—23

趙建軍(1982—)，男，工程師，主要從事GPS測量相關(guān)應(yīng)用與研究。