淺談北斗三號全球衛星導航定位技術在常規測繪領域中的應用

河南省地質礦產勘查開發局第三地質礦產調查院 河南 鄭州 450000

1 前言

2020年7月31日,北斗三號全球衛星導航系統正式建成開通并投入應用。北斗三號全球衛星導航系統是國之大器,利國惠民,服務全球,造福人類。北斗三號全球衛星導航定位的精度:靜態為厘米級、動態為分米級。千尋CORS系統就是北斗定位技術的具體應用。通過千尋CORS系統RTK對已知的D級GPS控制點進行校核比較,利用北斗定位技術的RTK平面精度≤5cm、高程精度≤10cm,能夠滿足河南省轄區內的工程測量、不動產測繪、測繪航空攝影、海洋測繪等常規領域的測繪工作需要。

2 北斗定位技術在測繪領域進行常規控制測量時應注意事項

北斗定位技術進行控制測量作業時必須注意以下事項:①控制點點位所在的區域應被北斗衛星信號有效覆蓋,確保接收機能夠通過北斗衛星穩定地連接千尋CORS系統。②控制點點位所在的位置必須在千尋CORS系統有效覆蓋范圍內。③控制點點位視野開闊,視場內連續障礙物的高度角不宜大于15°。④控制點點位遠離微波塔、發射天線等大功率無線電發射源200m以上,遠離高壓輸電線路100m以上。⑤控制點點位遠離反射電磁波信號強烈的物體50m以上。⑥控制點位置交通方便,并有利于其他測量手段的擴展應用。⑦千尋CORS網絡RTK在利用北斗定位技術進行控制測量作業時,必須使用三腳架,對中、整平后量測儀器高度,并正確設置儀器高類型和量取位置。同時,實時在作業區內或者靠近作業區采集兩個及以上已知點的坐標和高程,并加以比較檢核,當平面差值≤5cm、高程差值≤10cm時,可以施測待定的加密控制點。每個待定加密控制點均要求采集三組點位坐標和高程,在滿足限差要求時取平均值提供給內業和外業進行合理利用。

3 北斗定位技術在測繪領域進行常規控制測量的實戰案例比較分析

2020年9月,我院實施羅山縣農村房屋不動產登記(第二標段)項目的彭新鎮曾店村權籍調查,開展地籍測繪和房產測量工作。本項目基礎比例尺1:500,2000國家大地坐標系,1985國家高程基準,中央子午線114°,高斯-克呂格投影,3°分帶。測區主要為分散的村莊(農村居民點),地勢起伏較大,建筑物和構筑物呈散列狀分布,分布不均勻,視野狹小。

首先,利用測區附近已知的D級或者E級GPS控制點,利用北斗定位技術的RTK[思拓力S311雙頻測地型GPS接收機,其RTK平面定位精度為±(5+1ppm×D)mm、高程測量精度為±(10+1ppm×D)mm]進行一級、二級圖根控制點定測,每次采集坐標前均對已知E級GPS點進行了坐標檢測,共定測一級圖根控制點30個、二級圖根控制點18個。

其次,借助上述控制點合理布設一級、二級圖根導線網1個,利用中海達ZTS-121R型全站儀[測角精度2″、測距綜合標準差為±(2+1ppm×D)mm]進行導線水平角觀測,水平角觀測一測回;邊長往返觀測一測回;累計布測一級圖根導線網點10個,平均邊長208.58m;布測二級圖根導線點6個,平均邊長158.26m。內業平差計算后,一級圖根導線網最弱點點位中誤差為Mxy=±3.6cm,二級圖根導線網最弱點點位中誤差最大值為Mxy=±4.8cm。

最后,內業對兩種方法獲得的同一個控制點成果進行比較分析:一級圖根控制點的點位誤差最大值±3.8cm、二級圖根控制點的點位誤差最大值±4.9cm、高程誤差最大值±8.5cm。可見,北斗定位技術(千尋CORS)RTK可以代替地籍測繪控制測量的常規一級圖根點導線測量及二級圖根點加密控制測量。實際作業在滿足一級圖根點間距≥200m,二級圖根點間距≥150m的條件時,可以利用北斗定位技術(千尋CORS)RTK直接加密圖根級控制點。

4 北斗定位技術在測繪領域數字化地形圖測繪方面的應用分析

在測繪領域各種大比例尺、中比例尺紙質圖件和電子版圖件是測繪項目必須提交的成果之一。例如:地形圖、宗地圖、地塊分布圖、勘測定界圖、規劃圖等圖件。上述圖件必須通過碎部測量獲得。根據不同圖件的需要,分別利用北斗定位技術(千尋CORS)RTK測量無需通視性和全天候的特點,按流水號依次采集需要測量碎部點的精確三維坐標,并保存到GPS手簿中。例如:地物點、地形地貌特征點、界址線、界址點、規劃設計點位等。通過北斗定位技術(千尋CORS)RTK外業采集的數據,內業借助計算機進行相應處理,然后利用南方CAIS9.0繪圖制圖軟件或其它成圖軟件在電腦上進行人工互動編制測繪項目需要提交的圖件;各種圖件均采用數字化機助制圖與輸出打印,方便快捷,便于利用。

2020年9月,利用北斗定位(千尋CORS)RTK技術,對我院實施的羅山縣農村房屋不動產登記(第二標段)項目彭新鎮曾店村的一些能夠接受衛星信號的全站儀已經測量過的地籍圖的界址點、明顯地物點進行檢測,同一區域,共檢測界址點30個、地物點60個。內業對兩種方法獲得成果相比較,其X,Y差值也符合偶然誤差的特性,界址點點位最大誤差差值為4.5 cm,地物點點位最大誤差差值為4.9 cm、高程誤差最大值±9.5cm。可見,在觀測條件具備的情況下,北斗定位技術(千尋CORS)RTK可以用來進行界址點坐標采集和碎部點坐標采集等,內業根據采集數據編輯制圖并成圖。

5 結束語

通過北斗定位(千尋CORS)RTK技術在一些測繪領域中的具體應用,可以看出北斗定位(千尋CORS)RTK技術具備下列優點:①無需架設參考站,實現單機作業,減少了設備投入費用。②大面積覆蓋連續基站,可以隨時隨地觀測,使用方便,提高了工作效率。③改進了初始化時間,擴大了有效工作的范圍。④使用的是固定可靠的數據鏈通訊方式,減少了噪聲干擾。⑤能夠隨時隨機輸入輸出測量數據,減少了人為記錄產生的粗差,提高了測繪成果的質量和利用效率,能夠做到成果應用管理自動化、智能化。

總之,實踐證明北斗三號全球衛星導航定位(千尋CORS)RTK技術不僅能夠在測繪領域進行一些常規測繪應用,而且在陸上交通工具定位導航領域、空中無人機航飛導航領域、電腦和手機等網絡通信工具定位領域都具有廣泛的應用前景。仰望星空,北斗璀璨,腳踏實地,行穩致遠。未來,許多基于北斗定位功能的新業務、新業態、新模式將發展壯大起來。北斗夢圓,星耀全球。人們相信,北斗三號全球衛星導航定位技術將會為中國經濟建設和測繪事業發展做出巨大貢獻。