城鎮地籍調查控制網的布設探討

趙建軍，鄭金水

(漳州市測繪設計研究院，福建漳州 363000)

城鎮地籍調查控制網的布設探討

趙建軍?，鄭金水

(漳州市測繪設計研究院，福建漳州 363000)

結合漳州市城鎮地籍調查控制網的布設，介紹采用GPS技術進行靜態布網以及采用RTK進行等級較高控制網觀測的具體實施方法、技術要求以及精度分析。提出在城鎮調查控制布網中采用GPS結合常規導線測量作業方法的可行性。同時針對在布網過程中遇到的問題提出幾點建議。

GPS；控制網；布設；RTK

1 引 言

隨著城市建設步伐的不斷加快，城市測量工作的壓力也越來越大，工作難度也日益加大，因此必須考慮采用新的測繪技術來提高城市測量的工作效率，滿足城市建設的需求。目前城市測量作業中應用比較普遍的測量儀器仍然是全站儀，采用全站儀進行數據采集必須要有兩兩通視的控制點作為作業保障，因此在日常測繪作業中，控制網的布設是一項無法逾越的工作環節，控制網的精度是否可靠決定了測繪成果的質量是否合格。那么在保證控制網成果可靠性的基礎上來提高控制網的觀測效率將可大大提高測繪作業的工作效率。本文通過結合漳州市城鎮地籍測量控制網的布設，介紹采用RTK結合全站儀在城鎮地籍控制測量作業中的具體實施方法和應該注意的事項。

漳州市位于福建省最南部，全市轄二區一市八縣，地域面積1.26萬平方千米，海域面積1.86萬平方千米，北連福建泉州市、廈門市，西接福建龍巖市，東臨臺灣海峽，與泉州、廈門一起素有閩南金三角之稱。

漳州市測繪設計研究院配合漳州市國土局于2008年10月開展漳州市市區約38 km2范圍的城鎮地籍調查工作。經過前期資料收集和野外實地踏勘后，于2008年11月啟動控制網布設工作。

2 布網方案的確定

目前城市測量控制布網主要采用GPS靜態觀測布網、全站儀導線觀測布網以及RTK觀測布網三種方法。

2.1 觀測方法的比較

(1)GPS靜態觀測布網觀測周期較短，點與點之間無需通視，布網面積可控范圍大，布網精度高，但接收機接收衛星信號容易受到周邊環境干擾，點位需埋設在比較開闊地帶，該方法適用于大面積控制網的布設。

(2)全站儀導線觀測布網是比較傳統的控制布網方法，該方法布網精度可靠，點與點之間可通視，點位布設靈活，但觀測計算比較耗時，而且在城市道路上進行觀測時容易受到車流和人流的遮擋等干擾，起算控制點必須有兩個以上通視點。

(3)RTK實時定位測量布控，該方法無需起算控制點具備通視條件，點位布設靈活，觀測時間短，觀測效率高，由于采用接受衛星信號和基準站差分信號為定位依據，因此在城市測量中容易受無線電信號和周邊環境干擾，并且采用RTK觀測布網的精度不穩定，尤其是高程觀測精度較差。

2.2 觀測方案的確定

綜合以上三種主要的布網手段，可以很清楚的理出一個控制網布網的方案:

(1)要利用高等級控制點作為起算依據，首先采用GPS靜態觀測手段布設一個首級控制網；

(2)為了提高布網效率，可采用RTK結合全站儀的方法在首級控制網的基礎上進行加密布網。核心城區采用全站儀導線觀測布網，精度可靠。城區周邊較開闊的區域(房屋密度不大)采用RTK進行布網觀測。

(3)為方便加密網的觀測，首級控制網的點位間距不能太大，否則難以保證RTK布網的觀測精度。

(4)為提高采用RTK進行控制布網的精度，必須考慮觀測時段的選擇，盡量選擇衛星分布較好的時段觀測，而且觀測的歷元和次數不能太少，有條件的話可采用不同型號的機器分時段觀測幾次進行比較。

3 首級控制網的組成

漳州市市區城鎮地籍測量首級控制網由32個D級GPS點組成，其中重合一個三等水準點和一個一等水準點。根據《GPS測量規范》和《全球定位系統城市測量技術規程》中的相應要求，結合測區的具體情況，以測區周邊已有C級GPS控制網為起算依據，以覆蓋測區范圍為原則，既保證本期地籍測量的實際需要，又適當考慮城區今后的發展等因素進行D級網的布設。按照工作靶區為1點/2 km2，聯測區以滿足規范對基線長度與圖形強度的要求為前提，適當兼顧坐標換算對點位的要求。圖1為D級網展點分布圖。

圖1 D級GPS控制網點位分布圖(三角形為C級點)

D級點的點位均按永久性固定標志設置，標石埋設時，其下方先鋪設約0.2 m厚的水泥沙石墊層。點位標石規格如圖2、圖3所示。

圖2 標石尺寸圖

圖3 標石現場正面圖

4 觀測與數據處理

D級GPS網采用6臺GPS接收機進行觀測，接收機型號為徠卡GPS500單頻機，其標稱精度為5 mm±2 ppm、華測X90雙頻機，其標稱精度為5 mm±1 ppm，觀測采用靜態模式進行，以邊連式或網連式構網，各項技術要求如表1所示。

D級GPS網觀測技術指標表 表1

觀測作業時，利用光學對點器進行精確對中，要求對中誤差不大于2 mm；每時段觀測前后各準確丈量天線高一次，兩次丈量結果之差不應大于3 mm，取其平均值記入GPS觀測手簿。

D級GPS網的數據處理采用HDS 2003 GPS數據處理軟件進行。由于采用兩種型號的接收機觀測，因此在將數據導入解算軟件之前需將兩種型號接收機采集的數據全部轉換為rinex格式，天線高統一采用相位中心高。

基線解算采用雙差固定解，通過計算同步環或獨立環的相對閉合差來檢驗基線解的質量，具體要求如下:

②獨立閉合環的坐標閉合差:

上式中標準差σ＝a2＋(bd)2，而a＝10 mm，b＝10 ppm，d為基線長度，以千米為單位(取閉合環中邊長的平均值)，n為閉合環的邊數。

控制網中各基線的精度達到規定的要求后，進行網平差。控制網經過無約束平差、約束平差后，得到各點的坐標成果。

D級網的各項精度如下:

無約束平差時，基線向量各分量的改正數絕對值應滿足:

約束平差與無約束平差同名基線相應分量的改正數較差的絕對值應滿足:

觀測共獲取195條基線數據，共剔除5條不合格基線，基線構網如圖4所示。

圖4 D級GPS網基線構網圖

點位平差精度統計表如表2所示。

點位平差精度統計表 表2

說明:表中自由誤差為三位無約束平差中誤差；擬合誤差為高程擬合中誤差；點位標識“固定”表示該點平面或高程為起算依據。

為保證整個控制網的高程精度，表2中擬合誤差一欄標有“固定”的點位均按四等水準要求獲取高程成果。另外通過漳州市似大地水準面精化軟件求得各點正常高與擬合高程進行對比，其對比精度統計如表3所示。

高程對比統計表/m 表3

表中三維誤差指三維約束平差點位中誤差，擬合高程與精化高程較差為擬合高程減去精化高程的差值。表中最大較差為0.070 2，最小較差為0.000 7，較差中誤差為0.022，通過對比擬合高程與精化后的高程相對吻合，決定采用擬合高程作為最終成果。

5 加密網的布設

D級網的點位平均距離約2 km，相鄰點位之間互不通視，因此需在D級網的基礎上布設加密網。加密網布設采用RTK觀測與全站儀導線觀測兩種方法相結合的手段進行，對于無法正常接受GPS信號或干擾較大區域采用全站儀導線觀測，其他區域則采用RTK觀測。這里主要介紹RTK觀測實施情況。

5.1 加密網點位標石埋設

加密網點位標石埋設尺寸如圖5、圖6所示。

對D級網的加密參照《GPS測量規范》和《全球定位系統城市測量技術規程》的相關要求，沿測區主干道便于GPS觀測區域布設，各加密點要求在1個～2個方向相互通視。

圖5 標石尺寸圖

圖6 標石現場正面圖

5.2 RTK觀測實施

為保證RTK觀測成果精度，特將測區劃分為7個片區，各個片區利用其周邊D級GPS點分別求解WGS－84與漳州城市坐標系的轉換參數。片區劃分示意圖如圖7所示。

圖7 RTK觀測片區劃分示意圖

圖7 中對7個片區分別求取的轉換參數能夠實際控制的范圍均有重疊，這樣便于對接邊區域的點位進行相互檢校。

5.3 觀測技術要求

采用RTK方式施測時，應注意獲取起算參數的準確性，以D級GPS點起算，基準站架設在高層建筑上或視野比較開闊的地方，求取轉換參數的已知點均勻分布在測區周圍且不少于4個點。實地觀測采用三腳架模式，不得采用單桿模式。每點至少獨立測量3次～5次，每次不少于20個歷元，兩次測量的平面坐標之差不應大于2 cm，高程之差不應大于3 cm，若較差過大則重新觀測，最終取多次測量的中數作為最后成果。

RTK成果的可靠性還取決于數據鏈傳輸質量、流動站的觀測環境等因素。要求RTK檢測已知點時，平面位置差值應≤±2 cm，高程差值應≤±5 cm。下列三種情況均需進行已知點檢測:①開始RTK流動站作業之前；②更換基準站時；③更換轉換參數時。另外各相鄰觀測片區接邊處的控制點要嚴格檢測。

5.4 加密網展點圖

本測區最終布設247個加密點，相鄰點位平均間距約240 m。圖8為將控制點成果導入漳州市控制測量成果系統之后的加密網展點圖。

圖8 加密網展點分布圖

5.5 精度評定

表4為相鄰點位邊長抽樣檢測統計結果。

邊長抽樣檢測表(單位/m) 表4

E 3 0－E 1 5 9 0 . 6 5 5 9 0 . 6 5 4 0 . 0 0 1 E 7 4－E 7 3 2 6 1 . 0 6 2 2 6 1 . 0 6 1 0 . 0 0 1 E 3 9－E 3 8 1 9 6 . 0 5 5 1 9 6 . 0 5 8－0 . 0 0 3 D 1 8－E 6 1 9 9 . 5 8 0 1 9 9 . 5 6 9 0 . 0 1 1 E 3 9－E 4 0 2 8 5 . 5 1 0 2 8 5 . 5 1 8－0 . 0 0 8 E 9 1－E 9 0 1 4 4 . 9 5 9 1 4 4 . 9 6 4－0 . 0 0 5 E 4 4－E 4 5 1 9 3 9 3 . 3 3 6 0 . 0 0 5 E 7 0－E 1 7 3 1 8 5 8 5 . 5 2 1 0 . 0 1 6 E 5 1－E 5 2 1 3 5 . 3 2 6 1 3 5 . 3 3 0－0 . 0 0 4 D 1 3－E 6 6 2 7 8 . 0 2 7 2 7 8 . 0 1 8 0 . 0 0 9 E 4 6－E 4 5 1 3 9 . 3 9 4 1 3 9 . 3 9 3 0 . 0 0 1 E 8 1－E 8 2 2 3 8 . 2 8 2 2 3 8 . 2 8 6－0 . 0 0 4

根據表4統計結果，最大距離較差為0.024 m，最小較差為0.001 m，中誤差為0.006 m。依據抽樣統計結果可大致判定整個加密網的精度符合規范要求。當然不能排除有粗差點存在的情況，若在作業過程中發現粗差點，則需要立刻對其進行點位校正。

6 總 述

通過本次布網項目的實施，總結以下幾點看法:

(1)GPS靜態布網必須充分考慮整個網的嚴密性，對于范圍較大的布網可以加測距離較大的基線對整個網形進行加固。靜態觀測一定要控制好時段觀測時長，盡量避開衛星分布不好的時間段。

(2)由于工期緊迫，本次加密網的布設采用了RTK觀測方法，最終觀測成果的精度比預計的要好很多。采用RTK布設等級較高的控制網時，一定要采用三腳架觀測模式，同時要注意進行已知點檢查。每個基站控制的觀測范圍建議控制在5 km2以內，轉換參數的求取要反復進行檢校。

(3)RTK觀測的高程精度很不穩定，因此加密網的高程需要進行水準觀測校正。

(4)由于城區建筑物密集以及無線電干擾嚴重，在這些區域只能采用傳統光電測距方法布設導線。

(5)近年來，國內很多城市鋪設了瀝青路面，這對控制點標石的埋設和保存帶來很大困難，雖然利用GPS觀測手段不需要很多起算點，但GPS測量技術在城市測量中不是萬能的。因此必須盡快解決如何在瀝青路面布設永久性標石的問題。

[1] CJJ8－99.城市測量規范.

[2] GB/T18314－2001.全球定位系統GPS測量規范.

[3] CJJ73－97.全球定位系統城市測量技術規程.

Discuss the Deployment of City Cadastral Survey Control Network

Zhao JianJun，Zheng JinShui
(Zhangzhou Surveying and Mapping Institute，Zhangzhou 363000，China)

In combination with the deployment of city cadastral survey control network in Zhangzhou，this paper introduces the concrete implement method，technology and accuracy analysis of adopting GPS technology to drop static network and adopting RTK to observe high－level control network.And this paper comes up with the feasibility of taking GPS technology joined routine traverse surveying method in urban investigation control netting.At the same time some advice on the problems in view of the procedure of netting are offered.

GPS；control network；deploy；RTK

1672－8262(2011)02－80－05

P228

B

2010—08—23

趙建軍(1982—)，男，工程師，主要從事GPS測量相關應用與研究。