基于CORS的大連城市地籍測量技術研究

摘 要：該文基于筆者多年從事地籍測量的相關工作經(jīng)驗，以地籍測量中的控制測量方法為研究對象，探討了地籍測量中常用的四種控制測量方法的優(yōu)缺點及應用精度差異，結(jié)合大連地籍測量工程案例，重點探討了基于大連CORS的地籍測量技術，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關鍵詞：地籍測量 控制測量 RTK CORS 導線

中圖分類號：P23文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）04（b）-0009-02

地籍測量為土地管理提供精確、可靠的地理參考系統(tǒng)，且不同于一般地形圖測繪，地籍控制網(wǎng)不但要滿足測繪地籍圖的需要，還要以厘米級精度用于土地權屬界址點坐標的測定和滿足地籍變更測量，可以說地籍控制點的高精度是保證整個地籍測量質(zhì)量的前提和關鍵一環(huán)。地籍控制測量可采用三角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、導線網(wǎng)和靜態(tài)GPS相對定位測量、GPS-RTK測量等方法，而隨著GPS技術的進一步發(fā)展，有更多的新方法應用于城鎮(zhèn)地籍控制測量工作，如城市CORS系統(tǒng)等。筆者根據(jù)多年從事地籍測量的相關工作經(jīng)驗，并結(jié)合實際工作，對地籍測量中的幾種控制測量方法的應用進行一些探討。

1 地籍控制測量常用方法的及其優(yōu)缺點

地籍控制測量常用方法如圖1所示。

1.1 靜態(tài)GPS控制測量

靜態(tài)GPS控制網(wǎng)具有定位精度高，控制范圍大，平面和高程可同步推算，選點靈活，不需要通視及全天候作業(yè)等特點，在城鎮(zhèn)地籍測量中常用于基本控制測量，即首級控制網(wǎng)。有時為了提高整網(wǎng)的可靠性及均勻性，城市一級（或二級）控制網(wǎng)也采用靜態(tài)或快速靜態(tài)相對定位測量方法。靜態(tài)GPS網(wǎng)可通過GPS高程擬合（即利用已知高程點建立區(qū)域水準面模型推求待求點高程）的方法求得，但由于受基線解算等因素影響，求出的高程精度相對較低。而在已建立似大地水準面模型的地區(qū)，可較長時間觀測待求點WGS84坐標，內(nèi)插似大地水準面，可得到較高精度的高程值。

1.2 導線測量

導線測量作為城鎮(zhèn)地籍控制測量最為經(jīng)典的方法之一，仍廣泛應用于城鎮(zhèn)地籍控制測量。在城鎮(zhèn)地籍測量中，施測的范圍多為建成區(qū)，導線測量能充分發(fā)揮優(yōu)勢，其特點是：①相對精度較高、檢核條件多，能在測量過程中有效避免粗差的出現(xiàn)；②布設靈活方便，只需相鄰兩點相互通視，特別適合城鎮(zhèn)地籍測量隱蔽地區(qū)及城市建筑區(qū)的控制測量；③可同時進行三角高程導線測量，同步傳遞高程等優(yōu)點。導線測量每站需觀測水平方向折角、垂直角，斜距及測距時主站的氣壓、溫度、儀器高、覘高等，利用這些觀測要素通過改正來推算待求點值。根據(jù)不同等級精度也規(guī)定了所有儀器能達到的測角、測邊精度，起始數(shù)據(jù)精度，導線總長等指標，從而保證了最弱點中誤差。影響導線精度的因素有設備系統(tǒng)誤差、外界觀測條件、作業(yè)人員技能等，所以在導線測量作業(yè)前，盡量根據(jù)技術要求選定好作業(yè)人員和設備，并做好設備的檢校。

1.3 GPS-RTK控制測量

利用GPS-RTK技術實施控制測量能夠?qū)崟r提供待求控制點的三維坐標，具備靈活、快速、省時、省力及精度高等優(yōu)點，能極大地提高工作效率。RTK定位的誤差一般分為兩類：一是同測站有關的誤差，包括天線相位中心變化、多路徑誤差、信號干擾和氣象改正因素；二是同距離有關的誤差，包括軌道誤差、電離層誤差和對流層誤差。因此，利用RTK進行控制測量時應遵循GPS作業(yè)的基本要求。首先，基準站應選擇在地勢較高且開闊沒有遮擋的地方，以便增大基準站電臺的發(fā)射距離及基準站能夠接收到更多的GPS衛(wèi)星信號；其次，基準站要遠離大功率無線電發(fā)射源、高壓線及大面積水域等，以避免電磁波干擾或水面及建筑物等帶來的多路徑效應；第三，基準站應架設穩(wěn)定牢固，避免觀測期間晃動，影響測量精度。為了保證控制點精度，還應考慮以下因素：①點校正應選擇精度較高、分布均勻高等級控制，校正點分布均勻；②最好能利用雙基站法對每個待定點進行兩次觀測，取其平均值作為最終成果，既可提高精度又可確保成果的可靠性；③對測點精度進行合理設定，可對測點須達到的測量精度進行設定，在實際測量中若低于設定精度，則停止觀測；④加強檢核，每次作業(yè)前測量已知點或重復點，在誤差許可范圍內(nèi)再繼續(xù)作業(yè)。

1.4 CORS控制測量

多基站網(wǎng)絡RTK技術建立的連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務綜合系統(tǒng)（CORS），作為GPS技術在測繪、導航等行業(yè)發(fā)展利用的方向，在我國許多地區(qū)迅速發(fā)展并部分建成使用。

CORS系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡RTK定位精度一般在厘米級甚至更高精度，完全可以滿足城鎮(zhèn)地籍控制測量要求，在已建成CORS系統(tǒng)的地區(qū)或城市，利用其進行控制測量作業(yè)非常便利。CORS系統(tǒng)徹底改變了傳統(tǒng)RTK測量作業(yè)方式，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：①采用連續(xù)基站，用戶可以全天候觀測，使用方便，提高了工作效率；②縮短了初始化時間，有效工作的范圍較大；③不需要另架設基準站，真正實現(xiàn)單機作業(yè)，減少設備購置費用；④數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)完善，可以有效地消除系統(tǒng)誤差和周跳，增強差分作業(yè)的可靠性；⑤數(shù)據(jù)鏈通訊方式固定可靠，可以減少噪聲干擾；⑥精度高，與單個參考站RTK測量相比，CORS提供的網(wǎng)絡RTK測量采用多個參考站聯(lián)合解算數(shù)學模型，其測量精度和可靠性遠高于單個參考站RTK；⑦作業(yè)效率高，相對于靜態(tài)GPS測量的先外業(yè)聯(lián)合觀測后內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理模式，CORS在服務范圍內(nèi)作業(yè)可得到即時坐標，更省時；⑧建立CORS系統(tǒng)后，可長期提供穩(wěn)定、統(tǒng)一的參考坐標系，并規(guī)范基礎測繪數(shù)據(jù)等。

利用CORS進行大比例地形地籍圖測量控制測量作業(yè)，也受到GPS測量限制條件的影響，在建成區(qū)作業(yè)并不適宜。

2 在城鎮(zhèn)地籍測量中幾種控制測量方法應用比較

以筆者參與施測的大連1∶500數(shù)字化地籍測量項目為例。測區(qū)位于大連某風景區(qū)以南，以居民區(qū)和山地、丘陵地、水庫區(qū)為主，該工程屬于全國二調(diào)城鎮(zhèn)地籍測量部分。布設四等GPS網(wǎng)一個作為測區(qū)首級控制，施測四等控制點12個；并布設城市一級GPS網(wǎng)作為首級網(wǎng)加密，施測一級控制點81個；GPS網(wǎng)采用四等水準聯(lián)測約70%網(wǎng)點建立水準面模型作GPS高程擬合。二級、圖根控制點測量采用導線測量、GPS-RTK控制測量、大連CORS控制測量等方法進行。及為了檢驗各種作業(yè)方法在不同環(huán)境精度及相互精度，通過二種以上方法測同一組控制點進行比較分析，操作嚴格執(zhí)行規(guī)范。

2.1 大連CORS與靜態(tài)GPS網(wǎng)點比較

在不同范圍選擇四等或一級GPS靜態(tài)測量網(wǎng)控制點，與利用大連CORS系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡RTK檢測進行對比，共檢測控制點25個，其較差分布情況如表1所示。最大較差為：dx=4.6 cm，dy=-4.2 cm，dH=-5.3 cm。平均較差為：dx=-1.22 cm，dy= 1.14 cm，dH=2.16 cm。由較差計算得的中誤差為mx=±1.58 cm，my=±1.67 cm， mH=±2.55 cm。從較差和中誤差來看，大連CORS提供的網(wǎng)絡RTK測量結(jié)果精度完全符合《城市測量規(guī)范》要求，可作城市二級以下控制測量，可否作城市一級或更高等級控制測量，有待于進一步驗證。

2.2 GPS類方法與常規(guī)方法對比

利用全站儀實測相互通視的GPS靜態(tài)網(wǎng)點、CORS控制點及RTK控制點相鄰點對的邊長和高差，與點對測量坐標反算值進行比較，共檢測點對62對。統(tǒng)計結(jié)果如下：邊長最大較差為5.57 cm，最小為0.02 cm，平均為1.69 cm，間距中誤差1.83 cm；高差最大較差為7.05 cm，最小為0.04 cm，平均為2.42 cm，高差中誤差2.66 cm。幾種方法的對比結(jié)果，平面差值在許可范圍內(nèi)，個別RTK控制點高差較值稍大，考慮城鎮(zhèn)地籍測量對高程一般不作要求，因此幾種方法皆能滿足城鎮(zhèn)地籍測量中控制測量的需要。

2.3 幾種方法在不同地形條件下的比較

分別在建成區(qū)、山地、丘陵地、水庫邊4類不同的地形條件選擇導線測量方法施測的控制點和利用RTK施測能得到固定解的控制點對，每組地形條件檢測20對，共80對。在不同地形條件下，RTK測量與導線測量較差區(qū)分較顯著，在建成區(qū)由于建筑物的遮擋和反射，較差值最大；在較開闊的丘陵地，較差值最??；山地由于山體對部分衛(wèi)星信號遮擋，較差值稍大；大面積水域?qū)TK測量值影響并不明顯。在距離較短的點對，RTK測邊誤差比導線較高，但點位誤差卻較小，可以得出在短距離測量中，導線測量相對于RTK測量精度較高。

3 結(jié)語

通過幾種常用控制測量方法在大比例地形地籍圖運用分析和比較，筆者認為每種作業(yè)方法各有其優(yōu)缺點，不同的等級及不同地形條件適用不同的作業(yè)方法。概括來說，靜態(tài)GPS相對定位測量適用于等級控制點測量，導線測量適宜于建成區(qū)或較隱蔽區(qū)域，RTK或CORS適宜于開闊、遮擋物少地區(qū)。在實際作業(yè)中，可根據(jù)測區(qū)情況選用適宜的方法，也可以綜合利用各種方法，以提高作業(yè)效率，滿足精度要求。

參考文獻

[1]賈峻峰.地籍測量基本方法研究[J].科技資訊，2009（2）.

[2]王華，洪亮，蔡金全.城鎮(zhèn)地籍測量實施方案探討[J].地理空間信息，2009（S1）.

[3]張志軍.地籍測量中界址點精度分析及改善[J].城市勘測，2009（3）.

[4]吳珊珊.GPS在地籍測量控制網(wǎng)中的應用[J].中國新技術新產(chǎn)品，2010（4）.