GPS在城市地籍測量中的應用芻議

李東亮

【摘 要】城市地籍測量是數(shù)字技術(shù)與計算機技術(shù)聯(lián)合的工作形式，一般采用測繪儀器收集數(shù)據(jù)，并后期處理以數(shù)字或圖件格式存儲。GPS是城市地籍測量行業(yè)最為常見的技術(shù)手段，特別是GPS-RTK測繪技術(shù)可有效提高地籍測量的精度和縮短測量周期。本文根據(jù)案例闡述GPS技術(shù)與全站儀配合應用的城市地籍測量，對二者組合應用為確保地籍測量工作快速、高效和準確的完成進行探討，旨在提高城市地籍測量工作的社會效益和經(jīng)濟效益。

【關(guān)鍵詞】GPS，城市；地籍測量；應用

我國城市地籍測量工作長期以來一直采用全站儀和水準儀，它們的工作效率不高，且花費人、物力較大。近些年來，GPS測繪定位技術(shù)的普及與應用范圍越來越廣。在城市地籍測量中應用GPS測繪定位技術(shù)可大大提升工作效率，若輔以全站儀也可提升野外測繪工作的效率，尤其對于大量的地籍圖數(shù)據(jù)采集工作而言，可謂事半功倍。

1、GPS-RTK和全站儀的工作原理

1.1作業(yè)原理

RTK，即實時動態(tài)測量，是目前應用GPS測量較新的一種技術(shù)手段，它可以即時獲取測量點位的三維坐標值。GPS-RTK模式下，測量基準站的接收設備要架在已知測點（或基準點），持續(xù)接收全部的可視化GPS信號。流動站的接收設備在初始化后，以無線數(shù)據(jù)接收測量基準站的載波相位觀測值和偽距觀測值，同時觀測并采集GPS衛(wèi)星的載波相位數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)內(nèi)差分處理計算求得載波相位的整周模糊度，即時計算流動站的三維坐標值，可保證厘米精度級。

全站儀屬于電子測量儀器，該測量工作主要受限于測站之間的通視環(huán)境，除此以外，它的應用范圍極廣，目前很多大型工程建設的測量工作仍將全站儀作為主要的測量定位設備，技術(shù)相對比較成熟。它的作業(yè)原理是測站架全站儀，利用測角、測邊來計算測點的坐標值，或者將測點的坐標值直接測定，這是一種比較常規(guī)的測量手段。

1.2轉(zhuǎn)換坐標系統(tǒng)

GPS衛(wèi)星定位坐標系統(tǒng)是世界大地坐標系（WGS-84），我們應用在城市地籍測量中的標準有兩種，即1953年的北京坐標系和1980年的西安坐標系。這樣，兩種坐標系之間如何轉(zhuǎn)換的問題就形成了。通常，坐標系的轉(zhuǎn)換要根據(jù)工程實際特點決定采用七參數(shù)或三參數(shù)的轉(zhuǎn)換方式，靈活選擇。

全站儀在城市測量應用方面不存在參數(shù)轉(zhuǎn)換問題，涉及轉(zhuǎn)換可將控制網(wǎng)坐標系統(tǒng)進行統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，實際上與設備自身并無關(guān)系。

2、GPS-RTK和全站儀在城市地籍測量的應用

城市地籍測量的測區(qū)為城區(qū)，城區(qū)一般分為工業(yè)區(qū)和居民區(qū)兩部分，城區(qū)的建筑物或構(gòu)筑物分布密集，街道交通繁忙，林木密集，無線通訊信號受干擾復雜。如XX城市地籍測量項目，測區(qū)遍布整個城區(qū)，總測面積為20km2，而分布區(qū)域?qū)⒔?5km2，地籍權(quán)屬問題較為復雜，且用地性質(zhì)分門別類，宗地數(shù)量較多，權(quán)屬界址點數(shù)量龐大，采取常規(guī)的地籍測量手段可謂困難重重，在有限的工作時間內(nèi)無法完成對所有測區(qū)權(quán)屬界址點的測量，也就無法實現(xiàn)測區(qū)內(nèi)宗地權(quán)屬單位于地籍測量工作的基本目標。利用GPS-RTK和全站儀組合的地籍測量技術(shù)可作為本項目測量宗地權(quán)屬界址點的技術(shù)手段，在調(diào)研與論證后以試驗認證的方式全面施測，以此取得的測量效果不錯。

具體的操作過程有：RTK測量的基準點選擇精度較高且可靠的城市基本控制網(wǎng)點。而選擇GPS設備是根據(jù)測區(qū)情況將流動站的作用范圍設定在4km以內(nèi)。在此范圍內(nèi)，GPS-RTK的測量可保證高質(zhì)量、高清晰的接收衛(wèi)星信號。據(jù)此作為參考數(shù)據(jù)，布設分布在測區(qū)內(nèi)D級GPS三維控制點共11個，11個控制點共同組成本項目地籍測量的基準控制網(wǎng)，同時也可利用這11個控制點的WGS-84坐標和1954年北京坐標系成功分別計算得出可用于GPS-RTK測量的11組坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)。選用其中一個GPS-RTK測量基準點，架RTK基準站，而流動站距離基準站不超過4km，可對測區(qū)內(nèi)5級控制點和E級GPS控制點、宗地權(quán)屬界址點總共19個點進行測量。與此同時，利用靜態(tài)GPS技術(shù)和全站儀測量宗地權(quán)屬界址點的坐標，并計算結(jié)果，將結(jié)果與RTK測量得到的結(jié)果進行比對，較差點的實測邊長、實測高程差與反算邊長、反算高程差比對，最大的邊長較差為0.019m，最小的邊長較差為0.002m，而邊長間距中的誤差約為0.005m。高程差最大的較差為0.045m，高程差最小的較差為0.003m。因此，本次測量結(jié)果的精度符合要求。由此也可以看出，GPS-RTK技術(shù)在地籍測量中應用表現(xiàn)出來的實測精度可以滿足導線測量的精度要求，且誤差分布較為均勻，不會出現(xiàn)累積誤差過大的問題。應用GPS-RTK技術(shù)對城市地籍測量得到測區(qū)內(nèi)宗地權(quán)屬界址點的坐標值，GPS接收這些坐標值經(jīng)計算處理可直接輸入計算機，可快速準確地獲取權(quán)屬界址點的圖形數(shù)據(jù)，以此繪制宗地圖或地籍圖，并可以計算宗地的面積、邊長等。

3、GPS-RTK和全站儀的應用分析

從測量精度方面講，GPS-RTK技術(shù)的應用不會出現(xiàn)累積誤差。在大量實測數(shù)據(jù)中，我們對測點的精度進行分析，測量精度可以滿足圖根控制與碎部測量的基本要求，如要求達到一級導線的測量精度仍需采取一些其他的輔助措施。另外，通過分析它所獲取的坐標值中高程參數(shù)往往不夠穩(wěn)定，偶爾會出現(xiàn)高程測差。應用全站儀測量大可不必關(guān)心這一方面的問題，可利用全站儀對碎部測點進行符合性測量，可控制高程差在2～3cm以內(nèi)，最大不會超過5cm，由此可見GPS-RTK測量手段是合理可靠的，但須注意采用GPS-RTK測量手段要經(jīng)常校核臨近測點的坐標值。

從工作效率方面講，GPS-RTK測量手段需要的控制點數(shù)量不多，頻繁移動測站的情況會很少。一般情況下，一個基準站的數(shù)據(jù)鏈可操控10km以上的測量距離，無需頻繁移動測站即節(jié)省了大量時間另外，GPS-RTK測量所需人員也很少，每個班組僅需1～2人，而整個全站儀技術(shù)班組至少要配備4～5人。因此，采用GPS-RTK對城市地籍測量可有效提高外業(yè)工作的效率，現(xiàn)場所發(fā)生的成本也能降低不少。

GPS-RTK技術(shù)不斷得到推廣和普及，國產(chǎn)的GPS-RTK設備造價不到10萬元，而一臺性能良好的全站儀價格一般為3萬元，一般的測繪單位都具有配置的能力。對此，城市地籍測量中碎部的宗地權(quán)屬界址點測量應考慮優(yōu)先使用全站儀，GPS-RTK主要在控制測量中應用，其他困難或關(guān)鍵地區(qū)以全站儀輔助配合。此種GPS-RTK+全站儀的組合形式，從工程應用角度講，對人員配置、工作效率和協(xié)同關(guān)系都具有奇效，城市地籍測量工作的勞動強度大大降低。

4、結(jié)束語

現(xiàn)如今，測量行業(yè)的技術(shù)多依賴于GPS技術(shù)。從測量技術(shù)的發(fā)展歷史來看，GPS技術(shù)的便捷性和高效性多應用在控制測量和大地測量中。隨著時代變遷，GPS應用的領域越來越寬泛，如城市地籍測量等。GPS-RTK技術(shù)在城市地籍測量應用中作為一種經(jīng)濟合理和技術(shù)有效的高科技手段，徹底顛覆了傳統(tǒng)地籍測量對數(shù)據(jù)采集的作業(yè)形式。而全站儀是一種成熟的測量技術(shù)手段，在城市地籍測量中主要對碎部測量起關(guān)鍵作用。二者結(jié)合，可以解決城市地籍測量中的一些實際問題，互有補充，提高測量效率和降低工作成本。

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