基于CORS的城鎮地籍測量技術研究

摘 要：本文基于筆者多年從事地籍測量的相關工作經驗，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缺點及應用精度差異，結合某市地籍測量工程案例，重點探討了基于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：P27 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0029-02

地籍測量為土地管理提供精確、可靠的地理參考系統，且不同于一般地形圖測繪，地籍控制網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量的前提和關鍵一環。地籍控制測量可采用三角網、測邊網、導線網和靜態GPS相對定位測量、GPS-RTK測量等方法，而隨著GPS技術的進一步發展，有更多的新方法應用于城鎮地籍控制測量工作，如城市CORS系統等。筆者根據多年從事地籍測量的相關工作經驗，并結合實際工作，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缺點（圖1）

1.1 靜態GPS控制測量

靜態GPS控制網具有定位精度高，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等特點，在城鎮地籍測量中常用于基本控制測量，即首級控制網。有時為了提高整網的可靠性及均勻性，城市一級（或二級）控制網也采用靜態或快速靜態相對定位測量方法。靜態GPS網可通過GPS高程擬合（即利用已知高程點建立區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，可較長時間觀測待求點WGS84坐標，內插似大地水準面，可得到較高精度的高程值。

靜態GPS控制網的不足之處：（1）GPS測量受衛星分布狀況限制、天氣環境影響及GPS信號受多種無線信號干擾、儀器上空受電磁波影響及光反射造成多路徑誤差等，GPS測量數據的可靠性和精度有待進一步提高；（2）使用受到限制，特別是在城市測量中，高樓林立，建筑物裝飾幕墻較多，道路上車流量大，人行道上樹多，胡同較多，干擾信號較多，這些地方不適宜使用GPS；（3）相對其它方法作業效率低，對人員、設備要求較高，所以靜態GPS測量一般不用于城市二級以下的控制測量。

1.2 導線測量

導線測量作為城鎮地籍控制測量最為經典的方法之一，仍廣泛應用于城鎮地籍控制測量。在城鎮地籍測量中，施測的范圍多為建成區，導線測量能充分發揮優勢，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；（2）布設靈活方便，只需相鄰兩點相互通視，特別適合城鎮地籍測量隱蔽地區及城市建筑區的控制測量；（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。根據不同等級精度也規定了所有儀器能達到的測角、測邊精度，起始數據精度，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誤差、外界觀測條件、作業人員技能等，所以在導線測量作業前，盡量根據技術要求選定好作業人員和設備，并做好設備的檢校。

導線測量也有其明顯的缺點：（1）觀測要素多，控制范圍較小，導線精度受導線總長度的影響；（2）相對于GPS-RTK等作業方法，需要投入人員較多，推進速度較慢；（3）導線測量要分級布網，逐級加密，還要考慮有較好的網形結構等。如在城市導線測量中，不僅要構成一定的網形，且兩點間必須通視，才能進行導線點間的傳算，即便是在不需要布設控制點的地區，為了導線點間的傳遞和網形，還必須布設和測量導線點，增加了一些不必要的工作。

1.3 GPS-RTK控制測量

利用GPS-RTK技術實施控制測量能夠實時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射距離及基準站能夠接收到更多的GPS衛星信號；其次，基準站要遠離大功率無線電發射源、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，每次作業前測量已知點或重復點，在誤差許可范圍內再繼續作業。

RTK技術的控制測量具有以下優點：（1）誤差分布均勻、相互獨立，不存在誤差積累，精度可靠度較高；（2）RTK測量技術能夠實時地提供測量成果，不需要像常規控制測量那樣分級布網，可以直接在所需點位的地區進行布設和測量，可以大大減少生產成本，減輕測量員的勞動強度，提高測量速度和效益。其缺點也有以下幾點：（1）受遮擋物影響，造成信號失鎖，定位延遲；（2）控制范圍較小，作業半徑一般不超過15 km，定位精度隨距離的增加而顯著降低；（3）受時間段影響，在某些時間段接收到衛星個數較少，在電離層高峰期作業會影響作業精度。

1.4 CORS控制測量

多基站網絡RTK技術建立的連續運行衛星定位服務綜合系統（CORS），作為GPS技術在測繪、導航等行業發展利用的方向，在我國許多地區迅速發展并部分建成使用。

CORS系統提供的網絡RTK定位精度一般在厘米級甚至更高精度，完全可以滿足城鎮地籍控制測量要求，在已建成CORS系統的地區或城市，利用其進行控制測量作業非常便利。CORS系統徹底改變了傳統RTK測量作業方式，其主要優勢體現在：（1）采用連續基站，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，真正實現單機作業，減少設備購置費用；（4）數據監控系統完善，可以有效地消除系統誤差和周跳，增強差分作業的可靠性；（5）數據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提供的網絡RTK測量采用多個參考站聯合解算數學模型，其測量精度和可靠性遠高于單個參考站RTK；（7）作業效率高，相對于靜態GPS測量的先外業聯合觀測后內業數據處理模式，CORS在服務范圍內作業可得到即時坐標，更省時；（8）建立CORS系統后，可長期提供穩定、統一的參考坐標系，并規范基礎測繪數據等。

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

2 在城鎮地籍測量中幾種控制測量方法應用比較

以筆者參與施測的某市1∶500數字化地籍測量項目為例。測區位于某市某風景區以南，以居民區和山地、丘陵地、水庫區為主，該工程屬于全國二調城鎮地籍測量部分。布設四等GPS網一個作為測區首級控制，施測四等控制點12個；并布設城市一級GPS網作為首級網加密，施測一級控制點81個；GPS網采用四等水準聯測約70%網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、CORS控制測量等方法進行。及為了檢驗各種作業方法在不同環境精度及相互精度，通過二種以上方法測同一組控制點進行比較分析，操作嚴格執行規范。

2.1 CORS與靜態GPS網點比較

在不同范圍選擇四等或一級GPS靜態測量網控制點，與利用CORS系統提供的網絡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，CORS提供的網絡RTK測量結果精度完全符合《城市測量規范》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類方法與常規方法對比

利用全站儀實測相互通視的GPS靜態網點、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。統計結果如下：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。幾種方法的對比結果，平面差值在許可范圍內，個別RTK控制點高差較值稍大，考慮城鎮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、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分較顯著，在建成區由于建筑物的遮擋和反射，較差值最大；在較開闊的丘陵地，較差值最小；山地由于山體對部分衛星信號遮擋，較差值稍大；大面積水域對RTK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，筆者認為每種作業方法各有其優缺點，不同的等級及不同地形條件適用不同的作業方法。概括來說，靜態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或較隱蔽區域，RTK或CORS適宜于開闊、遮擋物少地區。在實際作業中，可根據測區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.城鎮地籍測量實施方案探討[J].地理空間信息，2009（S1）.