GPS在城市地籍測量中的應用芻議

李東亮

【摘 要】城市地籍測量是數字技術與計算機技術聯合的工作形式，一般采用測繪儀器收集數據，并后期處理以數字或圖件格式存儲。GPS是城市地籍測量行業最為常見的技術手段，特別是GPS-RTK測繪技術可有效提高地籍測量的精度和縮短測量周期。本文根據案例闡述GPS技術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濟效益。

【關鍵詞】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據采集工作而言，可謂事半功倍。

1、GPS-RTK和全站儀的工作原理

1.1作業原理

RTK，即實時動態測量，是目前應用GPS測量較新的一種技術手段，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，以無線數據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衛星的載波相位數據，利用系統內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，技術相對比較成熟。它的作業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，這是一種比較常規的測量手段。

1.2轉換坐標系統

GPS衛星定位坐標系統是世界大地坐標系（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換的問題就形成了。通常，坐標系的轉換要根據工程實際特點決定采用七參數或三參數的轉換方式，靈活選擇。

全站儀在城市測量應用方面不存在參數轉換問題，涉及轉換可將控制網坐標系統進行統一轉換，實際上與設備自身并無關系。

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為城區，城區一般分為工業區和居民區兩部分，城區的建筑物或構筑物分布密集，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，測區遍布整個城區，總測面積為20km2，而分布區域將近45km2，地籍權屬問題較為復雜，且用地性質分門別類，宗地數量較多，權屬界址點數量龐大，采取常規的地籍測量手段可謂困難重重，在有限的工作時間內無法完成對所有測區權屬界址點的測量，也就無法實現測區內宗地權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可作為本項目測量宗地權屬界址點的技術手段，在調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點。而選擇GPS設備是根據測區情況將流動站的作用范圍設定在4km以內。在此范圍內，GPS-RTK的測量可保證高質量、高清晰的接收衛星信號。據此作為參考數據，布設分布在測區內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，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組坐標轉換參數。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，可對測區內5級控制點和E級GPS控制點、宗地權屬界址點總共19個點進行測量。與此同時，利用靜態GPS技術和全站儀測量宗地權屬界址點的坐標，并計算結果，將結果與RTK測量得到的結果進行比對，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，本次測量結果的精度符合要求。由此也可以看出，GPS-RTK技術在地籍測量中應用表現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，不會出現累積誤差過大的問題。應用GPS-RTK技術對城市地籍測量得到測區內宗地權屬界址點的坐標值，GPS接收這些坐標值經計算處理可直接輸入計算機，可快速準確地獲取權屬界址點的圖形數據，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技術的應用不會出現累積誤差。在大量實測數據中，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往往不夠穩定，偶爾會出現高程測差。應用全站儀測量大可不必關心這一方面的問題，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，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，一個基準站的數據鏈可操控10km以上的測量距離，無需頻繁移動測站即節省了大量時間另外，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工作的效率，現場所發生的成本也能降低不少。

GPS-RTK技術不斷得到推廣和普及，國產的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屬界址點測量應考慮優先使用全站儀，GPS-RTK主要在控制測量中應用，其他困難或關鍵地區以全站儀輔助配合。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、工作效率和協同關系都具有奇效，城市地籍測量工作的勞動強度大大降低。

4、結束語

現如今，測量行業的技術多依賴于GPS技術。從測量技術的發展歷史來看，GPS技術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技術在城市地籍測量應用中作為一種經濟合理和技術有效的高科技手段，徹底顛覆了傳統地籍測量對數據采集的作業形式。而全站儀是一種成熟的測量技術手段，在城市地籍測量中主要對碎部測量起關鍵作用。二者結合，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。

參考文獻

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