基于GPS技術(shù)的增城某城鎮(zhèn)平面控制測(cè)量技術(shù)研究

賴文勝

摘 要：本文基于筆者多年從事控制測(cè)量的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，以增城某城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)字測(cè)量為研究背景，論文首先概要分析了GPS-RTK測(cè)量技術(shù)要素，進(jìn)而探討了平面控制測(cè)量的技術(shù)思路方法及圖根控制測(cè)量的具體實(shí)施流程，包括如何進(jìn)行GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)處理及平差精度分析等。

關(guān)鍵詞：GPS 地籍測(cè)量 平差精度 分析

中圖分類號(hào)：P228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）06（a）-0033-02

1 任務(wù)概述

（1）測(cè)繪區(qū)范圍：測(cè)繪區(qū)分為新測(cè)區(qū)與補(bǔ)測(cè)區(qū)，新測(cè)區(qū)域包括24.46 km2。

（2）測(cè)繪內(nèi)容：調(diào)查內(nèi)容主要包括：控制測(cè)量、地形圖測(cè)繪、權(quán)屬調(diào)（核）查、地籍圖測(cè)繪、土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、數(shù)據(jù)入庫(kù)等內(nèi)容。

控制測(cè)量工作：包括測(cè)區(qū)踏勘、已有控制測(cè)量資料收集和分析、控制測(cè)量方案設(shè)計(jì)、加密控制網(wǎng)布設(shè)、圖根控制測(cè)量及控制測(cè)量資料整理工作。地形圖測(cè)繪工作：對(duì)于新測(cè)區(qū)采用全解析（即全野外數(shù)字化）方法測(cè)制地形圖；對(duì)于修補(bǔ)測(cè)區(qū)采用全解析方法對(duì)發(fā)生變化的地物進(jìn)行測(cè)繪，確保新測(cè)區(qū)域、修補(bǔ)測(cè)區(qū)域地形圖現(xiàn)勢(shì)性相一致。①新測(cè)區(qū)域：無(wú)地形圖區(qū)域，則開展全要素地形圖測(cè)繪，同時(shí)開展界址點(diǎn)測(cè)繪，確保其數(shù)學(xué)精度完全滿足地籍權(quán)屬調(diào)查界址點(diǎn)的精度要求。②修補(bǔ)測(cè)區(qū)域：本項(xiàng)目補(bǔ)測(cè)區(qū)域內(nèi)已有2003年完成的地籍測(cè)量成果資料，整個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)有部分2003年后宗地測(cè)量成果，供修補(bǔ)測(cè)使用。修補(bǔ)測(cè)區(qū)域地形圖的數(shù)學(xué)精度應(yīng)與已有地形圖的精度相一致，新老地物之間空間關(guān)系合理。

2 平面控制測(cè)量

該項(xiàng)目分?jǐn)?shù)字化實(shí)測(cè)、數(shù)字化修補(bǔ)測(cè)兩種情況。以上兩種情況的地籍測(cè)量工作流程都是一致的，需完成基礎(chǔ)控制網(wǎng)測(cè)量、圖根控制測(cè)量、數(shù)字化采集碎部數(shù)據(jù)、地籍要素采集等工作。基礎(chǔ)控制測(cè)量是以國(guó)土局提供的已有GPS三、四等控制測(cè)量成果為基礎(chǔ)，加密控制網(wǎng)布設(shè)為GPS一級(jí)網(wǎng)，滿足地籍測(cè)量圖根控制加密要求。控制網(wǎng)布設(shè)遵循從整體到局部、從高級(jí)到低級(jí)的布網(wǎng)原則。本項(xiàng)目平面控制網(wǎng)布網(wǎng)等級(jí)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.1 GPS一級(jí)控制點(diǎn)選點(diǎn)與埋石要求

GPS控制點(diǎn)的點(diǎn)位選取，與以往的控制點(diǎn)的點(diǎn)位選取方法不完全一致，GPS控制點(diǎn)原則上不要求相鄰點(diǎn)位之間需要通視，但是對(duì)地籍測(cè)量而言，考慮到進(jìn)行地籍測(cè)量時(shí)全站儀對(duì)控制點(diǎn)的使用要求，在選點(diǎn)時(shí)盡量做到至少應(yīng)該保證在一個(gè)控制點(diǎn)上應(yīng)該能與另一個(gè)控制點(diǎn)之間相互通視。對(duì)于地籍測(cè)量滿足圖根加密需要的基礎(chǔ)控制測(cè)量GPS點(diǎn)的選埋，還應(yīng)根據(jù)具體情況作出具體的要求。

GPS一級(jí)控制點(diǎn)的標(biāo)石規(guī)格按照《城市測(cè)量規(guī)范》中的有關(guān)要求執(zhí)行，實(shí)地選埋時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）點(diǎn)位盡量選在交通便利、便于作業(yè)觀測(cè)和穩(wěn)固、易于長(zhǎng)期保存的地方，并應(yīng)考慮能方便其它測(cè)量手段利用。點(diǎn)位應(yīng)選在基礎(chǔ)穩(wěn)定，并易于長(zhǎng)期保存的地點(diǎn)。（2）點(diǎn)位周圍應(yīng)視野開闊、便于安全操作。點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離高大建筑物，遠(yuǎn)離大片平靜水面，避開大面積幕墻玻璃的反射和折射，以降低多路徑效應(yīng)對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的影響。（3）點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離高壓線、大功率無(wú)線電發(fā)射源或強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號(hào)的裝置。點(diǎn)位距大功率無(wú)線電發(fā)射源（如電視臺(tái)、微波站等）的距離不應(yīng)小于400 m；距220 kV以上電力線的距離不應(yīng)小于50 m。（4）實(shí)地點(diǎn)號(hào)標(biāo)繪時(shí)須注意維護(hù)城市景觀，不得隨意在明顯的公共建筑、標(biāo)志性建筑等處用油漆涂繪。

2.2 GPS一級(jí)控制網(wǎng)外業(yè)數(shù)據(jù)獲取

GPS一級(jí)控制網(wǎng)外業(yè)觀測(cè)時(shí)，應(yīng)該首先編寫外業(yè)調(diào)度表，明確每一個(gè)測(cè)量員的任務(wù)，嚴(yán)格按照調(diào)度表中規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)要遵守以下要求：（1）外業(yè)GPS觀測(cè)采用中海達(dá)V8GNSS雙頻接收機(jī)，接收機(jī)應(yīng)在檢定有效期內(nèi)，并提交檢定合格的儀器檢定資料。（2）GPS觀測(cè)采用快速靜態(tài)定位模式進(jìn)行作業(yè)。觀測(cè)時(shí)，應(yīng)視衛(wèi)星信號(hào)情況、點(diǎn)位環(huán)境和基線長(zhǎng)度等因素的影響，必要時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間。（3）觀測(cè)過程中，人員應(yīng)盡量不靠近天線，且不要在天線附近走動(dòng)和使用對(duì)講機(jī)，使用對(duì)講機(jī)應(yīng)離天線10 m以上；雷雨天氣應(yīng)停止觀測(cè)，關(guān)閉儀器。（4）正確量取并記錄天線高，并要求測(cè)前、測(cè)后量取兩次，取平均值為天線高，兩次量取差值不得超過3 mm，否則應(yīng)重新設(shè)站觀測(cè)。

2.3 GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)的處理

2.3.1 新建項(xiàng)目

靜態(tài)數(shù)據(jù)處理使用的是中海達(dá)HDS2003后處理軟件，在進(jìn)行數(shù)據(jù)解算之前，首先要新建一個(gè)項(xiàng)目，確定好項(xiàng)目的名稱。對(duì)項(xiàng)目的細(xì)節(jié)的項(xiàng)目單位、施工單位、負(fù)責(zé)人、測(cè)量員、計(jì)算員等細(xì)節(jié)進(jìn)行設(shè)置。對(duì)控制網(wǎng)等級(jí)進(jìn)行設(shè)置，本項(xiàng)目控制網(wǎng)的等級(jí)為一級(jí)，規(guī)范依據(jù)是《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范2009版》。然后對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置坐標(biāo)系的原橢球?yàn)閃GS84坐標(biāo)系橢球，目標(biāo)橢球?yàn)閲?guó)家80坐標(biāo)系橢球。地圖投影選擇高斯3度帶投影，中央子午線輸入120°，同時(shí)對(duì)新建坐標(biāo)系進(jìn)行命名。

2.3.2 靜態(tài)基線解算

GPS觀測(cè)原始數(shù)據(jù)的記錄、存貯及格式轉(zhuǎn)換，須嚴(yán)格保證數(shù)據(jù)的正確與可靠。然后采用嚴(yán)密、可靠的GPS基線處理軟件解算和檢核GPS基線向量。

首先導(dǎo)入外業(yè)靜態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)文件分別輸入點(diǎn)名和儀器高度，然后對(duì)所有基線進(jìn)行處理。軟件對(duì)基線處理完后在計(jì)算區(qū)對(duì)話框里顯示基線的精度，若有不合格的則顯示出不合格基線的條數(shù)，在主界面的網(wǎng)圖里，算合的基線顯示為黑色，不合的基線顯示為灰色。在主界面的列表區(qū)，顯示所有基線的觀測(cè)時(shí)間、長(zhǎng)度、精度等信息，若有不合的基線則在前面顯示紅色的嘆號(hào)，Ratio值小于3，整數(shù)解誤差過大達(dá)到厘米級(jí)或更大，是基線不合的主要原因。

2.3.3 GPS網(wǎng)平差計(jì)算

在進(jìn)行網(wǎng)平差之前，對(duì)網(wǎng)圖的連通性進(jìn)行檢查，保證網(wǎng)圖完全連通后再進(jìn)行網(wǎng)平差。如果網(wǎng)圖沒有連通就開始進(jìn)行網(wǎng)平差，將出現(xiàn)網(wǎng)平差無(wú)法收斂的情況，對(duì)于網(wǎng)圖沒有連通，要逐步檢查，先檢查網(wǎng)圖是否被分割成幾部分，是否有孤立的測(cè)站點(diǎn)或基線，若有則必須刪除孤點(diǎn)或分塊進(jìn)行平差。再檢查是否有關(guān)鍵基線沒有解算成功或被禁止參與網(wǎng)平差，若有則必須進(jìn)行重新處理，甚至重測(cè)。再次，檢查網(wǎng)圖中是否有相同的測(cè)站而用了不同的測(cè)站名，在網(wǎng)圖上的反應(yīng)就是統(tǒng)一測(cè)站點(diǎn)上在非常接近的位置有另一個(gè)測(cè)站點(diǎn)，這兩點(diǎn)由于是同一點(diǎn)在不同時(shí)段觀測(cè)的，故他們之間不構(gòu)成任何基線，使網(wǎng)圖不連續(xù)，解決方法是在觀測(cè)數(shù)據(jù)屬性中將錯(cuò)誤的站名修改正確。

2.4 平差精度分析

等級(jí)控制網(wǎng)平差計(jì)算完成后，應(yīng)進(jìn)行控制網(wǎng)精度評(píng)定、統(tǒng)計(jì)計(jì)算，精度統(tǒng)計(jì)包括以下內(nèi)容：

（1）控制網(wǎng)中同級(jí)相鄰點(diǎn)間最小、最大距離如表1，滿足一級(jí)網(wǎng)最小距離大于150 m，最大距離小于1200 m的要求。

（2）最大非同步觀測(cè)基線向量邊獨(dú)立閉合環(huán)或附合路線邊數(shù)如表2，滿足小于10條的要求。

（3）獨(dú)立基線構(gòu)成的獨(dú)立環(huán)坐標(biāo)分量閉合差和全長(zhǎng)閉合差及限差如表3和表4，滿足限差的要求。

3 結(jié)論

GPS技術(shù)的迅速發(fā)展，給測(cè)繪工作帶來(lái)了革命性變化，也對(duì)地籍測(cè)量工作，特別是控制測(cè)量工作帶來(lái)巨大的影響。通過平差精度分析，證明了基于GPS技術(shù)的地籍測(cè)量精度達(dá)到了一級(jí)控制網(wǎng)的精度要求。

參考文獻(xiàn)

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