應用RTK技術的城市圖根控制測量研究

朱臘臘

摘 要：某市人口稠密，城區擴建改建頻繁，商住公土地逐年增多，地籍信息變更頻繁。針對測區偏北水洼、土堆較多，植被覆蓋較高，視線阻擋較多，使用傳統方法作業難度大無法保證時效性。本文利用全球 GPS 衛星定位技術觀測站間不要求通視、定位精度高、觀測時間短的技術特點，對該測區進行了圖根測量。

關鍵詞：GPS 城市 圖根 控制測量

中圖分類號：P228 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）05（c）-0000-00

1應用衛星定位布設控制網

1.1 測區概況

某市人口稠密，城區擴建改建頻繁，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，施測地段不太平坦。東部市區為老城區，樓宇雜立，巷道密布；測區偏北水洼、土堆較多，植被覆蓋較高，視線阻擋較多，使用傳統方法作業難度大無法保證時效性。根據以上情況，利用全球 GPS 衛星定位技術觀測站間不要求通視、定位精度高、觀測時間短的技術特點，進行了 1：500 的地籍測繪。該市建成區約 26km2。

1.2 測量方案

本測量分為兩個階段，第一時段觀測使用 GPS 接收機 6 臺進行，觀測 50 分鐘，在觀測前、中、后分別記錄 3 次儀器高；第二時段的觀測固定 2 部定位接收裝置點位，利用剩下 4 部接收裝置測定其余位置，以邊連的方式實施測量，依據此施測規則精確定位所有設定測點。GPS 靜態定位裝置的誤差限度為：水平 5mm±1ppm，高度±1cm±1ppm。共布設控制點 16 個，其中，最短邊為 0.6km，最長邊為 2.1km，平均邊長為 1.25km，平均設站數為 16 個。

1.3 GPS 網數據平差結果精度分析

起算點選取國家 02 等級三角控制點，為校驗測量精度對已知節點首先進行了復測，對平差后的定位數據進行了驗算。首先對 WGS-84 坐標施以平差（無約束）。各項精度指標均符合規范要求，GPS 四等級定位控制網精準度本控制網已經滿足，對所有控制節點的北京-54 數據計算水平約束平差，地籍測量所定規范要求均滿足。

（1） 基線解算情況。全網總觀測點數 16 個，總共觀測基線 34 條，采用重復 21條基線，站點實測網點共 27 個，重測 21 條線，復測網點率≥65%。

（2） WGS-84 自由網平差精度統計情況。1）自由網平差基線相對中誤差最大值。這里給出了所有測量得到的基線中誤差與測得邊長之比中的前兩個最大值。實際測量中所用接收設備標定比例誤差為 5ppm，固定誤差為 10mm，計算得14.39mm，基線分量修正絕對誤差上限為 3，約為 43.16mm，說明本次測量符合地籍測繪規程。2） 最弱點點位中誤差最大值。

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

根據平差結果，可得出最弱點坐標誤差和最短邊的邊長相對標準誤差，完全符合四等級地籍測量的要求 50mm 和 1：450000，表明采用 GPS 技術進行地籍控制測量具有相對較好的精度，滿足城鎮大比例尺規劃測量、地籍測量和工程測量的精度要求。

2 應用 RTK 進行圖根點加密

控制點的加密按下述原則，根據測點條件首選 RTK 兼用 TS 對首級控制網點加密。GPS 衛星定位信號強的施測點，選擇 RTK 方法測定控制節點的坐標。對于定位信號不夠強，以 RTK 方法定位存在實際困難時，依托已經精確定位的高等級控制節點，鋪置導線（一級或二級），可利用 TS 光電技術人工施測。實測共加密圖根點 1361個，其中采用 RTK 技術布設圖根點 739 個，占圖根點總數 54.3%，采用全站儀技術布設二級導線圖根點 622 個。

2.1 測量方案

選取了 3 臺測地 Trimble 雙頻收發裝置，其測量精度：水平上±1cm±5ppm，高度上±2cm±5ppm。測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備、強磁場、大功率發射源等擾動信號源影響。對于測量的控制節點，設定時主要考慮：要有利于開展細節處理；盡量選在道路中間，視野較開闊的地方，并遠離信號干擾源，以免對 RTK 測量成果造成影響。

（1） 基站一般設于在首級控制節點，考慮到無線電信號的強弱，常在測區最高點架置。測取基站的接收機的天線高度，調試好數據發送信道并輸入基站坐標。

（2） 機動站設立在控制測量點上，水平坐標換算常數和精確度標準在數據處理終端要設置好、含高度換算常數等。（3） 機動站與基站同時接收 GPS 定位信號，機動站通過無線傳輸接收基站播發的 GPS 定位修正信息，收到的衛星定位數據及基站播發的數據通過機動站傳輸到數據處理終端并且加以綜合優化，計算得測量點坐標，同時檢驗此計算精度是否優于規定的精確度，如果測量數據的精確度滿足要求，數據端存儲結果，開始下一點的工作。

需要說明的是，密集建筑物區域地籍測量，16：00 至 18：00 間時段定位衛星分布均衡，通常 GPS 定位信號較好，此時段 RTK 測量，所得數據穩定性好。

2.2 RTK 測量的質量控制

為了保證 RTK 測量成果符合測圖要求，采取了核校已知點及復測對比方法：

（1） 檢核已知點法。即在首級控制網點上進行 RTK 測量，與首級控制網坐標比較校核，精度達標才開始實際測量。（2） 復測比較法。在每次實測前，均須對某些已測坐標點進行 RTK 復測，當精確度符合要求后才能開始實際測量。

在本次圖根控制測量過程中，實測前均依據對特定點復測情況對測量精度進行嚴格的校驗，符合要求進行后續測量。每一控制點均須進行二次測量，RTK 重復測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 RTK 測量的精確度，就重復測量精確度、對比精確度兩方面進行分析。

2.3.1 重復測量精確度分析

本文對 739 個 RTK 測量控制點進行了復測并進行較差統計分析。RTK 圖根點的兩次觀測較差平面方向最大為 19.6mm，高程方向最大為 40mm，均符合地籍調查限差要求（限差：平面 20mm，高程 50mm）。

2.3.2 橫向對比精確度分析

為了評價 RTK 圖根控制測量坐標成果的精度，在利用高精度全站儀布設導線圖根點時對部分 RTK 圖根點進行了檢核。本次檢核共記使用 TS 對 43 個 RTK 控制節點進行了測量，所有施測節點水平差異均不大于 2cm，全部測點高度誤差都小于 5cm，均符合測量精確度規定。控制節點上 RTK 測量值與 TS 測量值對比發現，無論是 RTK 前后多次測量結果間的相互比較，還是 RTK 方法測量結果與 TS 測量結果互相比較，均符合地籍確權的精度要求，因而本測繪實踐的圖根測量節點坐標可以取為RTK測量值。事后的碎部測圖表明，用RTK技術所布設的圖根控制點均能滿足測圖的要求。因此，RTK 方法在準確度方面符合地籍確權的要求，在效率方面大大提升，可以顯著節約外測量時間，工作量很小，實際使用成效顯著。

參考文獻

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