應(yīng)用RTK技術(shù)的城市圖根控制測(cè)量研究

朱臘臘

摘 要：某市人口稠密，城區(qū)擴(kuò)建改建頻繁，商住公土地逐年增多，地籍信息變更頻繁。針對(duì)測(cè)區(qū)偏北水洼、土堆較多，植被覆蓋較高，視線阻擋較多，使用傳統(tǒng)方法作業(yè)難度大無法保證時(shí)效性。本文利用全球 GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)觀測(cè)站間不要求通視、定位精度高、觀測(cè)時(shí)間短的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)該測(cè)區(qū)進(jìn)行了圖根測(cè)量。

關(guān)鍵詞：GPS 城市 圖根 控制測(cè)量

中圖分類號(hào)：P228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）05（c）-0000-00

1應(yīng)用衛(wèi)星定位布設(shè)控制網(wǎng)

1.1 測(cè)區(qū)概況

某市人口稠密，城區(qū)擴(kuò)建改建頻繁，商住公土地逐年增多，地籍信息變更頻繁。該市東偏北低西偏南海拔高，海拔較低，施測(cè)地段不太平坦。東部市區(qū)為老城區(qū)，樓宇雜立，巷道密布；測(cè)區(qū)偏北水洼、土堆較多，植被覆蓋較高，視線阻擋較多，使用傳統(tǒng)方法作業(yè)難度大無法保證時(shí)效性。根據(jù)以上情況，利用全球 GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)觀測(cè)站間不要求通視、定位精度高、觀測(cè)時(shí)間短的技術(shù)特點(diǎn)，進(jìn)行了 1：500 的地籍測(cè)繪。該市建成區(qū)約 26km2。

1.2 測(cè)量方案

本測(cè)量分為兩個(gè)階段，第一時(shí)段觀測(cè)使用 GPS 接收機(jī) 6 臺(tái)進(jìn)行，觀測(cè) 50 分鐘，在觀測(cè)前、中、后分別記錄 3 次儀器高；第二時(shí)段的觀測(cè)固定 2 部定位接收裝置點(diǎn)位，利用剩下 4 部接收裝置測(cè)定其余位置，以邊連的方式實(shí)施測(cè)量，依據(jù)此施測(cè)規(guī)則精確定位所有設(shè)定測(cè)點(diǎn)。GPS 靜態(tài)定位裝置的誤差限度為：水平 5mm±1ppm，高度±1cm±1ppm。共布設(shè)控制點(diǎn) 16 個(gè)，其中，最短邊為 0.6km，最長邊為 2.1km，平均邊長為 1.25km，平均設(shè)站數(shù)為 16 個(gè)。

1.3 GPS 網(wǎng)數(shù)據(jù)平差結(jié)果精度分析

起算點(diǎn)選取國家 02 等級(jí)三角控制點(diǎn)，為校驗(yàn)測(cè)量精度對(duì)已知節(jié)點(diǎn)首先進(jìn)行了復(fù)測(cè)，對(duì)平差后的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)算。首先對(duì) WGS-84 坐標(biāo)施以平差（無約束）。各項(xiàng)精度指標(biāo)均符合規(guī)范要求，GPS 四等級(jí)定位控制網(wǎng)精準(zhǔn)度本控制網(wǎng)已經(jīng)滿足，對(duì)所有控制節(jié)點(diǎn)的北京-54 數(shù)據(jù)計(jì)算水平約束平差，地籍測(cè)量所定規(guī)范要求均滿足。

（1） 基線解算情況。全網(wǎng)總觀測(cè)點(diǎn)數(shù) 16 個(gè)，總共觀測(cè)基線 34 條，采用重復(fù) 21條基線，站點(diǎn)實(shí)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)共 27 個(gè)，重測(cè) 21 條線，復(fù)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)率≥65%。

（2） WGS-84 自由網(wǎng)平差精度統(tǒng)計(jì)情況。1）自由網(wǎng)平差基線相對(duì)中誤差最大值。這里給出了所有測(cè)量得到的基線中誤差與測(cè)得邊長之比中的前兩個(gè)最大值。實(shí)際測(cè)量中所用接收設(shè)備標(biāo)定比例誤差為 5ppm，固定誤差為 10mm，計(jì)算得14.39mm，基線分量修正絕對(duì)誤差上限為 3，約為 43.16mm，說明本次測(cè)量符合地籍測(cè)繪規(guī)程。2） 最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差最大值。

（3） 西安-80 坐標(biāo)下平差精度分析（水平約束）：1） 基線邊相對(duì)中誤差最大值。相對(duì)中誤差滿足地籍測(cè)量要求的 1/70000。2） 最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差。

根據(jù)平差結(jié)果，可得出最弱點(diǎn)坐標(biāo)誤差和最短邊的邊長相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差，完全符合四等級(jí)地籍測(cè)量的要求 50mm 和 1：450000，表明采用 GPS 技術(shù)進(jìn)行地籍控制測(cè)量具有相對(duì)較好的精度，滿足城鎮(zhèn)大比例尺規(guī)劃測(cè)量、地籍測(cè)量和工程測(cè)量的精度要求。

2 應(yīng)用 RTK 進(jìn)行圖根點(diǎn)加密

控制點(diǎn)的加密按下述原則，根據(jù)測(cè)點(diǎn)條件首選 RTK 兼用 TS 對(duì)首級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)加密。GPS 衛(wèi)星定位信號(hào)強(qiáng)的施測(cè)點(diǎn)，選擇 RTK 方法測(cè)定控制節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。對(duì)于定位信號(hào)不夠強(qiáng)，以 RTK 方法定位存在實(shí)際困難時(shí)，依托已經(jīng)精確定位的高等級(jí)控制節(jié)點(diǎn)，鋪置導(dǎo)線（一級(jí)或二級(jí)），可利用 TS 光電技術(shù)人工施測(cè)。實(shí)測(cè)共加密圖根點(diǎn) 1361個(gè)，其中采用 RTK 技術(shù)布設(shè)圖根點(diǎn) 739 個(gè)，占圖根點(diǎn)總數(shù) 54.3%，采用全站儀技術(shù)布設(shè)二級(jí)導(dǎo)線圖根點(diǎn) 622 個(gè)。

2.1 測(cè)量方案

選取了 3 臺(tái)測(cè)地 Trimble 雙頻收發(fā)裝置，其測(cè)量精度：水平上±1cm±5ppm，高度上±2cm±5ppm。測(cè)量前考慮到了無線電定位易受地面建筑物、水源等地形地貌以及高壓設(shè)備、強(qiáng)磁場(chǎng)、大功率發(fā)射源等擾動(dòng)信號(hào)源影響。對(duì)于測(cè)量的控制節(jié)點(diǎn)，設(shè)定時(shí)主要考慮：要有利于開展細(xì)節(jié)處理；盡量選在道路中間，視野較開闊的地方，并遠(yuǎn)離信號(hào)干擾源，以免對(duì) RTK 測(cè)量成果造成影響。

（1） 基站一般設(shè)于在首級(jí)控制節(jié)點(diǎn)，考慮到無線電信號(hào)的強(qiáng)弱，常在測(cè)區(qū)最高點(diǎn)架置。測(cè)取基站的接收機(jī)的天線高度，調(diào)試好數(shù)據(jù)發(fā)送信道并輸入基站坐標(biāo)。

（2） 機(jī)動(dòng)站設(shè)立在控制測(cè)量點(diǎn)上，水平坐標(biāo)換算常數(shù)和精確度標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)據(jù)處理終端要設(shè)置好、含高度換算常數(shù)等。（3） 機(jī)動(dòng)站與基站同時(shí)接收 GPS 定位信號(hào)，機(jī)動(dòng)站通過無線傳輸接收基站播發(fā)的 GPS 定位修正信息，收到的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)及基站播發(fā)的數(shù)據(jù)通過機(jī)動(dòng)站傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理終端并且加以綜合優(yōu)化，計(jì)算得測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)，同時(shí)檢驗(yàn)此計(jì)算精度是否優(yōu)于規(guī)定的精確度，如果測(cè)量數(shù)據(jù)的精確度滿足要求，數(shù)據(jù)端存儲(chǔ)結(jié)果，開始下一點(diǎn)的工作。

需要說明的是，密集建筑物區(qū)域地籍測(cè)量，16：00 至 18：00 間時(shí)段定位衛(wèi)星分布均衡，通常 GPS 定位信號(hào)較好，此時(shí)段 RTK 測(cè)量，所得數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好。

2.2 RTK 測(cè)量的質(zhì)量控制

為了保證 RTK 測(cè)量成果符合測(cè)圖要求，采取了核校已知點(diǎn)及復(fù)測(cè)對(duì)比方法：

（1） 檢核已知點(diǎn)法。即在首級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)上進(jìn)行 RTK 測(cè)量，與首級(jí)控制網(wǎng)坐標(biāo)比較校核，精度達(dá)標(biāo)才開始實(shí)際測(cè)量。（2） 復(fù)測(cè)比較法。在每次實(shí)測(cè)前，均須對(duì)某些已測(cè)坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行 RTK 復(fù)測(cè)，當(dāng)精確度符合要求后才能開始實(shí)際測(cè)量。

在本次圖根控制測(cè)量過程中，實(shí)測(cè)前均依據(jù)對(duì)特定點(diǎn)復(fù)測(cè)情況對(duì)測(cè)量精度進(jìn)行嚴(yán)格的校驗(yàn)，符合要求進(jìn)行后續(xù)測(cè)量。每一控制點(diǎn)均須進(jìn)行二次測(cè)量，RTK 重復(fù)測(cè)量值的水平誤差要小于 2cm、高度的誤差不大于 5cm。

2.3 RTK 精確度分析

為了檢驗(yàn) RTK 測(cè)量的精確度，就重復(fù)測(cè)量精確度、對(duì)比精確度兩方面進(jìn)行分析。

2.3.1 重復(fù)測(cè)量精確度分析

本文對(duì) 739 個(gè) RTK 測(cè)量控制點(diǎn)進(jìn)行了復(fù)測(cè)并進(jìn)行較差統(tǒng)計(jì)分析。RTK 圖根點(diǎn)的兩次觀測(cè)較差平面方向最大為 19.6mm，高程方向最大為 40mm，均符合地籍調(diào)查限差要求（限差：平面 20mm，高程 50mm）。

2.3.2 橫向?qū)Ρ染_度分析

為了評(píng)價(jià) RTK 圖根控制測(cè)量坐標(biāo)成果的精度，在利用高精度全站儀布設(shè)導(dǎo)線圖根點(diǎn)時(shí)對(duì)部分 RTK 圖根點(diǎn)進(jìn)行了檢核。本次檢核共記使用 TS 對(duì) 43 個(gè) RTK 控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量，所有施測(cè)節(jié)點(diǎn)水平差異均不大于 2cm，全部測(cè)點(diǎn)高度誤差都小于 5cm，均符合測(cè)量精確度規(guī)定?？刂乒?jié)點(diǎn)上 RTK 測(cè)量值與 TS 測(cè)量值對(duì)比發(fā)現(xiàn)，無論是 RTK 前后多次測(cè)量結(jié)果間的相互比較，還是 RTK 方法測(cè)量結(jié)果與 TS 測(cè)量結(jié)果互相比較，均符合地籍確權(quán)的精度要求，因而本測(cè)繪實(shí)踐的圖根測(cè)量節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)可以取為RTK測(cè)量值。事后的碎部測(cè)圖表明，用RTK技術(shù)所布設(shè)的圖根控制點(diǎn)均能滿足測(cè)圖的要求。因此，RTK 方法在準(zhǔn)確度方面符合地籍確權(quán)的要求，在效率方面大大提升，可以顯著節(jié)約外測(cè)量時(shí)間，工作量很小，實(shí)際使用成效顯著。

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