網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍控制測(cè)量中的應(yīng)用

摘要

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)各地陸續(xù)建立了連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位地面站系統(tǒng)（CORS）。在我國(guó)國(guó)土資源信息化的快速普及的背景下，常規(guī)的全站儀導(dǎo)線控制測(cè)量或GPS靜態(tài)定位測(cè)量，已不能滿足城鎮(zhèn)地籍控制測(cè)的需求。該研究結(jié)合內(nèi)蒙古某城區(qū)的地籍測(cè)量工作實(shí)踐，介紹了網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍控制測(cè)量中的應(yīng)用，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)獲取的城鎮(zhèn)地籍控制測(cè)量數(shù)據(jù)與全站儀導(dǎo)線測(cè)量獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行精度比較和分析。結(jié)果表明，網(wǎng)絡(luò)PTK技術(shù)克服了單基站作業(yè)半徑的限制問(wèn)題，不受天氣、通視、地形的影響，工作效率高，精度能達(dá)到要求，可以代替全站儀導(dǎo)線測(cè)量用于城鎮(zhèn)地籍控制測(cè)量。

關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)RTK；CORS；城鎮(zhèn)地籍；控制測(cè)量

中圖分類號(hào)S126文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2015）05-320-02

Application of Network RTK Technology in Cities and Towns Cadastre Control Measurement

ZHAI Yu-le， SHA Zhan-jiang， YE Mei et al

（Qinghai Normal University， Xining， Qinghai 810000）

AbstractAccording to the development of science technology， the whole country has built up CORS in succession. In the backdrop of national territory resources has quick popularized， the conventional total station or GPS couldnt satisfy the requirement of the cities and towns that cadastre control survey. This novel unites the control survey work of Inner Mongolia， introduce the use of RTK in the cities and towns that cadastre control survey and aim at the technology of RTK， compare the cities and towns that cadastre control survey with the traverse survey of total station about precision and analyze them. The results showed that network PTK technology can overcome limits of single base station operating radius with high efficiency and accurate， and not affected by weather， communication and terrain， which can take the replace of conventional total station and be used in cities and towns cadastre control measurement.

Key words Network RTK； CORS； The cadastre of cities and towns； Control measurement

作者簡(jiǎn)介

翟于樂(lè)（1990-），男，吉林長(zhǎng)春人，碩士研究生，研究方向：環(huán)境遙感與測(cè)繪。

收稿日期2014-12-15

城鎮(zhèn)地籍測(cè)量工作是城鎮(zhèn)地籍管理和城鎮(zhèn)信息系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)，城鎮(zhèn)地籍控制測(cè)量是根據(jù)控制點(diǎn)、界址點(diǎn)、地籍圖的精度和基準(zhǔn)要求，視測(cè)區(qū)范圍的大小、測(cè)區(qū)內(nèi)外現(xiàn)存國(guó)家控制點(diǎn)數(shù)量和等級(jí)等情況，按測(cè)量的基本原則和精度要求進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)、選點(diǎn)、埋石、野外觀測(cè)、數(shù)據(jù)處理等測(cè)量作業(yè)[1]。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和我國(guó)國(guó)土資源信息化的快速普及，常規(guī)的地籍控制測(cè)量方法（如全站儀導(dǎo)線控制測(cè)量、GPS靜態(tài)定位測(cè)量）已不能滿足人們的需求。尤其是在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中，由于通視性差、費(fèi)時(shí)費(fèi)力等原因，導(dǎo)致地籍控制測(cè)量作業(yè)效率低下、誤差累積嚴(yán)重等問(wèn)題。連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)（CORS）是利用GNSS、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通信等技術(shù)構(gòu)成的地球參考坐標(biāo)和地球動(dòng)力學(xué)服務(wù)系統(tǒng)，是網(wǎng)絡(luò)與GNSS定位技術(shù)及現(xiàn)代大地測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)融合的成果[2]。隨著連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位參考站系統(tǒng)（如內(nèi)蒙古連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)，NMCORS）在我國(guó)各地逐步建立， 應(yīng)用網(wǎng)絡(luò) RTK 技術(shù)進(jìn)行大區(qū)域?qū)崟r(shí)測(cè)量變得更為方便。網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)具有測(cè)量速度快、作業(yè)效率高、點(diǎn)位精度高、操作簡(jiǎn)單易懂、工作靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)，其利用連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位地面站的觀測(cè)信息，以GPS網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，建立差分信息解算模型，得到高精度差分?jǐn)?shù)據(jù)，同時(shí)可通過(guò)無(wú)線通訊數(shù)據(jù)鏈將差分?jǐn)?shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送給用戶，測(cè)繪工作者已對(duì)利用網(wǎng)絡(luò)RTK 進(jìn)行代替 GPS 靜態(tài)測(cè)量或?qū)Ь€測(cè)量這一問(wèn)題進(jìn)行了一定的研究。筆者結(jié)合內(nèi)蒙古某城區(qū)的地籍測(cè)量工作，介紹了網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍控制測(cè)量中的應(yīng)用，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)獲取的城鎮(zhèn)地籍控制測(cè)量數(shù)據(jù)與全站儀導(dǎo)線測(cè)量獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行精度比較和分析。

1 網(wǎng)絡(luò)RTK與NMCORS簡(jiǎn)介

網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)是近年來(lái)在常規(guī)RTK和差分GPS技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新技術(shù)，通常把在一個(gè)區(qū)域內(nèi)建立多個(gè)的GPS參考站，對(duì)該區(qū)域構(gòu)成網(wǎng)狀覆蓋，并通過(guò)廣域差分GPS和具有多個(gè)基準(zhǔn)站的局域差分GPS中的基本原理和方法來(lái)設(shè)法消除或削弱各種系統(tǒng)誤差的影響，從而對(duì)該地區(qū)內(nèi)的GPS用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)改正，獲取高精度的定位方式。

CORS系統(tǒng)由基準(zhǔn)站子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)播發(fā)子系統(tǒng)、用戶應(yīng)用子系統(tǒng)5個(gè)部分組成，基準(zhǔn)站采集的觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)通過(guò)鏈路匯集到數(shù)據(jù)處理中心，有數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行綜合處理，由定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)播發(fā)子系統(tǒng)向用戶提供移動(dòng)定位、動(dòng)態(tài)連續(xù)的空間框架等空間位置服務(wù)[3]，各子系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)連接成一體，形成專用網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)蒙古連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“NMCORS”）是內(nèi)蒙古城市空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分，也是建立信息化測(cè)繪體系的重要舉措。NMCORS運(yùn)用了分布式系統(tǒng)技術(shù)，能夠獨(dú)立運(yùn)行也能與其他城市的系統(tǒng)互聯(lián)形成跨市、跨地的系統(tǒng)，高效地利用了系統(tǒng)資源。該系統(tǒng)不僅能夠向各級(jí)測(cè)繪用戶提供精度、連續(xù)的空間基準(zhǔn)，并可向?qū)Ш健r(shí)間、災(zāi)害防治等部門(mén)提供各種數(shù)據(jù)服務(wù)，廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、地籍測(cè)量、氣象監(jiān)測(cè)、市政工程以及搶險(xiǎn)救災(zāi)等領(lǐng)域[4]。

2實(shí)驗(yàn)概述與網(wǎng)絡(luò)RTK精度檢驗(yàn)

該研究選取內(nèi)蒙古某城區(qū)作為實(shí)驗(yàn)測(cè)區(qū)，測(cè)區(qū)內(nèi)建筑物樓層較高且密集，街道兩旁樹(shù)木繁多，區(qū)域內(nèi)交通發(fā)達(dá)，傳統(tǒng)的單基站RTK作業(yè)模式已不能滿足該區(qū)域的地籍測(cè)量工作。該研究采用NMCORS作為該區(qū)域地籍測(cè)量的首級(jí)控制測(cè)量，由于在《城鎮(zhèn)地籍測(cè)量規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范中并沒(méi)有關(guān)于CORS技術(shù)的具體應(yīng)用要求，為確保精度要求，在測(cè)區(qū)內(nèi)選取4 km2的范圍進(jìn)行精度測(cè)試和分析。選取原4個(gè)E級(jí)GPS控制點(diǎn)，并加密8個(gè)圖根控制點(diǎn)，8個(gè)宗地權(quán)屬界址點(diǎn)。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量時(shí)需要選取基準(zhǔn)站和流動(dòng)站同時(shí)接收到5顆以上的GPS衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)間；在同一個(gè)點(diǎn)需進(jìn)行2個(gè)時(shí)段的觀測(cè)，并符合限差要求后，取2次觀測(cè)的平均值作為該控制點(diǎn)的坐標(biāo)。在對(duì)選取的這些點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK定位之后，再使用全站儀導(dǎo)線測(cè)量進(jìn)行復(fù)測(cè)。最后，將NMCORS已知成果、復(fù)測(cè)結(jié)果與網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)測(cè)量成果進(jìn)行比較，得到如表1所示的坐標(biāo)檢查對(duì)比結(jié)果。

式中，pdpi為點(diǎn)位較差權(quán)；σp為單位權(quán)中誤差。通過(guò)這2個(gè)參數(shù)相應(yīng)的計(jì)算公式和式（1）可計(jì)算出每個(gè)網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量點(diǎn)的點(diǎn)位較差中誤差。結(jié)果顯示表1中20個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)位較差中誤差均沒(méi)有超過(guò)5 mm，這完全達(dá)到了城市測(cè)量規(guī)范中的精度要求。因此網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)完全可以代替全站儀導(dǎo)線測(cè)量用于該區(qū)域的地籍控制測(cè)量。

3 網(wǎng)絡(luò)RTK地籍控制測(cè)量應(yīng)用及精度分析

測(cè)區(qū)地籍測(cè)量的開(kāi)始，首先要從地籍控制測(cè)量開(kāi)始。此次城鎮(zhèn)地籍控制測(cè)量按照《城鎮(zhèn)地籍測(cè)量規(guī)范》的要求，選點(diǎn)埋石參照《城鎮(zhèn)地籍測(cè)量》要求，在測(cè)區(qū)內(nèi)共施測(cè)埋石圖根點(diǎn)182個(gè)，臨時(shí)圖根點(diǎn)約800個(gè)。

利用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)的982個(gè)圖根控制點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)位測(cè)量，其中點(diǎn)位精度大于5 cm的點(diǎn)只有18個(gè)，圖根點(diǎn)的利用率達(dá)到了98.17%。利用合格的964個(gè)圖根控制點(diǎn)分別制作了網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量圖根控制點(diǎn)X坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差分布圖（圖1）、Y坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差分布圖（圖2）和平面精度分布圖（圖3）。從圖1～3中的數(shù)據(jù)可以計(jì)算出X坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差不超過(guò)3 cm的點(diǎn)占總數(shù)的99.17%，Y坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差不超過(guò)3 cm的點(diǎn)站總點(diǎn)數(shù)的100%，平面點(diǎn)位精度小于3 cm的點(diǎn)占總點(diǎn)數(shù)的99.05%?？芍?，此次利用網(wǎng)絡(luò)RTK計(jì)算進(jìn)行的城鎮(zhèn)地籍控制測(cè)量能夠達(dá)到《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》所規(guī)定的精度要求。

4結(jié)論

單基站CORS系統(tǒng)在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中具有十分重要的作用，特別是利用網(wǎng)絡(luò)RTK進(jìn)行控制測(cè)量可以不受天氣、通視、地形的影響，機(jī)動(dòng)性很強(qiáng)，在工作效率、測(cè)量精度和人力分配上，比傳統(tǒng)方法具有明顯的優(yōu)勢(shì)，克服了單基站作業(yè)半徑的限制問(wèn)題，為測(cè)區(qū)建立精度較高的大地水準(zhǔn)面模型提供便利條件。該研究分別使用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)和全站儀導(dǎo)線測(cè)量對(duì)一定數(shù)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，驗(yàn)證了網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)可以代替全站儀導(dǎo)線測(cè)量用于該區(qū)域的地籍控制測(cè)量。

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責(zé)任編輯徐麗華責(zé)任校對(duì)況玲玲