淺談GPS與全站儀相配合在城市地籍測量中的應用

【摘 要】 地籍測量工作是一項系統(tǒng)性強、工序復雜、精度要求較高且數(shù)據(jù)處理量很大的工作，僅靠傳統(tǒng)儀器設(shè)備難以快速滿足現(xiàn)代社會經(jīng)濟快速發(fā)展的需要，因此基于GPS技術(shù)和全站儀技術(shù)相結(jié)合的地籍測量應用開始呈現(xiàn)在我國廣大的測繪工作者面前。GPS RTK與全站儀聯(lián)合數(shù)據(jù)采集，集合了兩種測量方法的優(yōu)點，提高了效率和測繪精度，取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

【關(guān)鍵詞】 GPS RTK技術(shù)；全站儀；城市地籍測量

一、引言

常規(guī)的地籍測量方法通常是應用全站儀配合測圖軟件進行，即首先在測區(qū)內(nèi)布設(shè)首級控制網(wǎng)，然后布設(shè)圖根控制點，最后在控制點上安置儀器測繪地籍圖。這種方法要求測站與碎部點間必須通視，且受視距限制，工作效率不高。GPS RTK定位技術(shù)具有精度高、速度快、施測靈活、點間不必通視等優(yōu)點，但其定位的約束條件限制了其在某些區(qū)域、位置的使用（如建筑物密集地段）。全站儀測量定位已是一門比較成熟的技術(shù)，但它本身的技術(shù)特點同樣也受到自然環(huán)境因素的限制。如采集點必須與測站通視，視距一般不允許超過400m等。在地籍測量中，若將GPS RTK技術(shù)與全站儀配合使用，進行優(yōu)化組合，取長補短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，則既提高了工作效率，又保證了成果的精度質(zhì)量。

二、GPS定位技術(shù)和全站儀測量工作原理

1.作業(yè)工作原理

實時動態(tài)測量RTK（Real Time Kinemat

ic）技術(shù)是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r快速地獲得測量點的三維定位坐標值。在RTK作業(yè)模式下，基準站接收機架設(shè)在已知坐標的參考點上，連續(xù)接收所有可視GPS衛(wèi)星信號。流動站接收機在初始后，通過無線數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的載波相位觀測值、偽距觀測值等數(shù)據(jù)的同時也同步觀測采集GPS衛(wèi)星載波相位數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)內(nèi)差分處理求解載波相位整周模糊度，實時求算出流動站厘米精度級坐標。而全站儀雖然屬于電子測量設(shè)備，除了受測站互通視環(huán)境影響外，使用范圍還是比較廣，是一門比較成熟的測量定位技術(shù)。它的工作原理是在測站上架設(shè)儀器，通過測角、測邊確定測量點的位置，或直接測量待定點的坐標值，是常規(guī)的三維極坐標測量方法。

2.測量坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換

GPS衛(wèi)星觀測的坐標系統(tǒng)為世界大地坐標系（WGS-84），而我們在平時的測量工作中通常使用的是國家標準的1954年北京坐標系或1980西安坐標系，這樣就存在一個坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換問題，坐標轉(zhuǎn)換根據(jù)工程特點進行有七參數(shù)或三參數(shù)的轉(zhuǎn)換。全站儀測量不涉及到參數(shù)的轉(zhuǎn)換問題，如果需要轉(zhuǎn)換也是控制網(wǎng)坐標系統(tǒng)的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，與測量儀器無關(guān)。

三、RTK和全站儀相配合進行測量的優(yōu)越性

RTK技術(shù)和全站儀相比較有著靈活、準確、局限性小的優(yōu)點，但是在一些實際測量中會出現(xiàn)由于干擾帶來的誤差，穩(wěn)定性不如全站儀，RTK主要依賴于電磁波的發(fā)送和接收，而在電磁波的收發(fā)過程中難免會出現(xiàn)由于信道特性被破壞引起的數(shù)據(jù)傳送不穩(wěn)定或錯誤的情況。在RTK技術(shù)受約束的地方，利用全站儀設(shè)置測控點，進行作業(yè)，穩(wěn)定、可靠。

四、GPS RTK技術(shù)與全站儀聯(lián)合數(shù)據(jù)采集

1.控制測量

首級控制網(wǎng)一般要采用GPS靜態(tài)定位，布設(shè)整個測區(qū)，以便于控制網(wǎng)的加密及數(shù)字化測圖。圖根控制采用RTK技術(shù)。目前，RTK測量定位誤差一般為10mm+1×10-6，根據(jù)控制測量規(guī)范要求，Ⅰ級導線點的點位誤差為±5cm，從理論上分析，利用RTK測量完全能滿足Ⅰ、Ⅱ級導線控制測量和圖根控制測量的要求。RTK做控制測量的速度快并能實時了解定位精度，完全可以滿足地形圖測繪中的圖根控制測量和一般工程的控制測量要求。

2.碎步測量

雖然城鎮(zhèn)高大建筑物較多，遮擋衛(wèi)星信號嚴重，但相鄰建筑物間距大多還是可以采用RTK進行界址點測量，當不能滿足要求時，可以利用RTK就地加密圖根點，采用全站儀進行界址點測量。

3.數(shù)字化成圖

因RTK和全站儀采集的都是坐標數(shù)據(jù)，當采用南方測繪成圖軟件CASS時，需要進行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，都轉(zhuǎn)換為*.DAT數(shù)據(jù)格式，就可以讀入到CASS成圖系統(tǒng)里進行成圖工作。

五、RTK與全站儀相配合在線路測量中的具體應用

在線路測量時，首先要設(shè)置控制點，包括控制點的經(jīng)緯度、參考坐標、中央子午線等，還要結(jié)合控制點所在的地形和周圍環(huán)境判斷應該采用什么測量控制方法最為合理。RTK技術(shù)是以WGS-84坐標系為基準進行各種測量，靜態(tài)測量中，直接記錄數(shù)據(jù)即可，周圍無明顯障礙物影響其電磁學“通視”，利于接收衛(wèi)星信號；遠離干擾源，避免大型建筑物的反射散射造成多徑效應；基準點要進行反復驗證測量，滿足要求后方可投入使用。

在線路敷設(shè)時要利用RTK技術(shù)保證線路轉(zhuǎn)角處滿足線路的功能不受影響，由于多數(shù)線路在遠離村落或城市郊區(qū)的地帶敷設(shè)，這種地形條件可以利用RTK的優(yōu)勢，優(yōu)先確定線路轉(zhuǎn)角位置，非轉(zhuǎn)角位置的線路要嚴格按直線走線，否則會改變線路的幾何長度，造成成本的增加和后期維護的難度增加。

六、RTK與全站儀相配合測量模式的使用效果

1.從精度上分析，基于RTK遠離的測量各個控制點的測量相互獨立，不存在誤差的累積效應，這樣可以使誤差大大減小，通過全站儀對同一任務的測量發(fā)現(xiàn)，RTK的測量完全滿足測量誤差要求，結(jié)合全站儀還能使測量誤差進一步減小。人為誤差應盡力減少，粗大誤差也就可以避免。通過對比發(fā)現(xiàn)，利用RTK和全站儀組合的方式，基本可以覆蓋各種線路測量任務，且能滿足測量要求。

2.從效率上分析，在相同的觀測設(shè)備和觀測要求下，RTK技術(shù)只需設(shè)站一次，一人操作即可，有效測控半徑從幾公里到十幾公里不等，但實踐經(jīng)驗表明最佳測控范圍是5公里。而且不需要經(jīng)常變更測量控制點，對比全站儀的測量操作要求，還大大減少了測量所需的人力，明顯提高了測量效率。

七、結(jié)論

通過利用GPS RTK與全站儀配合進行地籍測繪，可得出如下結(jié)論：

1.作業(yè)效率高。流動站采集1個碎部點僅5s左右，即使是做一級GPS控制點，也只需要幾分鐘，其作業(yè)半徑可達幾公里，無需遷站。用常規(guī)儀器測量時需先布控制網(wǎng)，然后布設(shè)圖根控制點，再用全站儀架站采集碎部點。全站儀采集碎部點時需多次遷站，且受通視情況、距離的限制，極大的影響了作業(yè)效率。用傳統(tǒng)的方法測量該測區(qū)外業(yè)工作需7個工作日，而用GPS RTK與全站儀配合進行作業(yè)僅需3個工作日（GPS RTK作業(yè)1個工作日，全站儀作業(yè)2個工作日）。

2.測量精度高、點位精度分布均勻。GPS RTK測量沒有誤差積累，其平面精度可達2-3cm，完全滿足地籍測圖和控制精度要求。

3.降低生產(chǎn)成本。在實際工作中GPS RTK和全站儀配合使用，不需布設(shè)控制點，縮短了作業(yè)時間，節(jié)約了人力物力。

動態(tài)GPS RTK定位技術(shù)，為城市地籍測量的數(shù)字化提供了最為方便經(jīng)濟又行之有效的手段，徹底改變了地籍測量數(shù)據(jù)采集作業(yè)方法；全站儀作為一門成熟的測量儀器在相當長的時間內(nèi)還會在碎部測量方面起主導作用；在實際地籍測量時協(xié)調(diào)使用GPS RTK和全站儀，可以解決實際問題，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本，聯(lián)合數(shù)據(jù)采集更顯示了不可替代的優(yōu)越性，取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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