數(shù)字化測圖技術(shù)在墾造水田項(xiàng)目中的應(yīng)用
——以連州市保安村墾造水田項(xiàng)目為例

敖湘亮

（連州市土地整理中心，廣東 清遠(yuǎn) 513400 ）

1 數(shù)字化地形圖測量技術(shù)要求

數(shù)字化地形圖測量技術(shù)作為制作大比例尺地形圖的重要測繪技術(shù)，主要利用GPS-RTK 測量儀器采集地形圖的要素信息，以數(shù)字形式記錄測量數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳到計(jì)算機(jī)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理后，利用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、繪圖，形成數(shù)字地形圖。該技術(shù)測量精度高、繪圖快，便于成果更新、加工利用，能夠避免因圖紙伸縮帶來的各種誤差，已成為測量人員繪制大比例尺地形圖的主要手段。為保證測量的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性，測量人員在采用數(shù)字化地形圖測量技術(shù)進(jìn)行大比例尺地形測量時(shí)，需要遵循下列技術(shù)要求：

（1）在野外數(shù)字化測量作業(yè)時(shí)，按測站繪制草圖，對測點(diǎn)進(jìn)行編號。測點(diǎn)編號與儀器記錄點(diǎn)號一致，繪制草圖宜簡化標(biāo)示地形要素的位置、屬性和相互關(guān)系等。

（2）在建筑物密集區(qū)作業(yè)時(shí)，地形圖上地物點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差、間距中誤差需按表1 執(zhí)行；高程注記點(diǎn)相對于鄰近圖根點(diǎn)的高程中誤差：鋪裝地面不超過±0.07m，一般高程注記不超過±0.15m；等高線插求點(diǎn)相對于鄰近圖根點(diǎn)的高程中誤差：平地不超過1/3等高距[1]，丘陵地不超過1/2 等高距，山地不超過2/3 等高距。

表1 圖上地物點(diǎn)點(diǎn)位中誤差與間距中誤差

（3）使用全站儀采集碎部點(diǎn)時(shí)，首先將儀器安置在測站點(diǎn)上，輸入測站點(diǎn)、后視點(diǎn)、檢測點(diǎn)坐標(biāo)高程及儀器高后開始對中整平建站；瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)進(jìn)行測量（起定向作用），然后測量檢測點(diǎn)并檢核精度（一般2cm 限差），精度合格后方可進(jìn)行碎步點(diǎn)測量。最后根據(jù)比例尺要求，利用圖根控制點(diǎn)對地物、地貌等地形圖要素的特征點(diǎn)進(jìn)行測定，并對照實(shí)地用等高線、地物、地貌符號和高程注記、地理注記等繪制地形圖。

（4）地形測量時(shí)，房屋測量應(yīng)以墻基為準(zhǔn)，且不計(jì)樓層，以暈線表示，獨(dú)立地物無法以比例尺表示的用相應(yīng)符號表示，如橋梁、道路應(yīng)加注路名、橋名、鋪面材料等 ；水塘不管是否有養(yǎng)殖，在圖上均注記“塘”，有名稱的山塘、養(yǎng)殖場應(yīng)加注名稱 ；河流、溪流、渠道邊為陡坎時(shí)以陡坎符號表示。

（5）地形圖上高程注記點(diǎn)應(yīng)分布均勻，山地、丘陵注記點(diǎn)間距為圖上3cm，建成區(qū)、平坦及地形簡單的地方適當(dāng)放寬，地貌變化較大的山地適當(dāng)加密。在道路交叉口、道路中間、橋面、雙線水溝底等位置適當(dāng)測注高程點(diǎn)，且高程注記至0.1m。建成區(qū)及建筑物內(nèi)不便繪等高線的地方，可以不繪；用地類界區(qū)分的旱地及其他地類均應(yīng)繪出等高線 ；單一等高線及計(jì)曲線均應(yīng)注記高程[2]，等高距1m。

2 GPS-RTK 在數(shù)字化地形圖測量中的應(yīng)用

2.1 測區(qū)概況

保安村墾造水田項(xiàng)目位于清遠(yuǎn)市連州市保安鎮(zhèn)西南部，屬于粵北地區(qū)，介于東經(jīng)112°23′22″～112°24′43″，北緯24°54′25″～24°54′56″，具體位置如圖1 所示。項(xiàng)目區(qū)地處廣東省西北部、小北江上游，東南毗鄰陽山縣，西南連接連南縣，西北與湖南省藍(lán)山、江華兩縣相連，北與湖南省臨武縣交界，東北靠湖南省宜章縣境，距離連州城19 公里。

圖1 項(xiàng)目區(qū)位置

根據(jù)連州市土地變更調(diào)查成果資料顯示，項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為8.0580hm2，土地多為水澆地、公路用地、農(nóng)村用地和溝渠，面積分類如表2 所示。目前，項(xiàng)目區(qū)農(nóng)田基本建設(shè)不配套，農(nóng)田水利設(shè)施年久失修，灌溉、排水系統(tǒng)不統(tǒng)一，溝渠、道路布局散亂，且溝渠多為土質(zhì)，排灌不暢，耕地質(zhì)量差、分散，導(dǎo)致項(xiàng)目區(qū)土地利用不夠充分，耕地集約利用和產(chǎn)出率較低。為提升耕地質(zhì)量，促進(jìn)土地集約化利用，幫助當(dāng)?shù)剞r(nóng)民實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收，亟須對保安村進(jìn)行墾造水田建設(shè)。

表2 土地利用現(xiàn)狀面積分類統(tǒng)計(jì)

2.2 資料分析利用

項(xiàng)目采用連州市CORS 站系統(tǒng)布設(shè)控制點(diǎn)，共設(shè)3個(gè)點(diǎn)作為測區(qū)平面和高程起算點(diǎn)，控制點(diǎn)成果平面坐標(biāo)系統(tǒng)為2000 國家大地坐標(biāo)系，高程系統(tǒng)為1985 國家高程基準(zhǔn)，具體如表3 所示。測區(qū)有衛(wèi)星影像圖，供后續(xù)GPS-RTK 圖根點(diǎn)設(shè)計(jì)、選點(diǎn)及地形圖分幅使用。

表3 起算點(diǎn)成果

2.3 GPS-RTK 技術(shù)測量方法

連州市保安村墾造水田數(shù)字化地形圖測量面積為126131 m2，考慮到項(xiàng)目區(qū)面積較大，為了保證測圖精度，需在起算點(diǎn)基礎(chǔ)上加密足夠的圖根點(diǎn)，并采用GPSRTK 方法完成，具體測量如下：

2.3.1 準(zhǔn)備工作

在對項(xiàng)目區(qū)測量之前，需進(jìn)行現(xiàn)場勘察，全面了解項(xiàng)目區(qū)測量情況，為布控基準(zhǔn)點(diǎn)制定科學(xué)方案。

2.3.2 基準(zhǔn)站選點(diǎn)、埋石

結(jié)合測區(qū)實(shí)情，將GPS-RTK 圖根點(diǎn)選在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、便于拓展的地方，并在點(diǎn)位區(qū)域合理安置GPS 接收機(jī)，方便后續(xù)測量操作。選點(diǎn)時(shí)，首先要將圖根點(diǎn)附近的樹木、灌木等植物砍去，確保場地測量視野開闊，高度角大于15°；其次，對選好的圖根點(diǎn)進(jìn)行編號，從BA01 按自然數(shù)順序往后編，且所有點(diǎn)號實(shí)地進(jìn)行刻字，字頭朝北；最后，GPS-RTK 圖根點(diǎn)多數(shù)應(yīng)為刻石點(diǎn)，少數(shù)為鐵釘點(diǎn)，以充分發(fā)揮GPS-RTK 技術(shù)優(yōu)勢。

2.3.3 外業(yè)觀測

利用GPS-RTK 測量平面坐標(biāo)時(shí)，流動(dòng)站需結(jié)合測區(qū)實(shí)際采集衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，本項(xiàng)目衛(wèi)星采集4 顆以上，有效衛(wèi)星截止高度角大于15°。為接收基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，安置儀器時(shí)將天線嚴(yán)密居中整平，天線對中精度為2mm，天線方向指北，觀測時(shí)天線高應(yīng)在測前、測后用專用尺各量取一次，兩次量高較差≤3mm，且附近不能有強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體，盡量避開大面積水域，防止多路徑效應(yīng)影響。此外，當(dāng)接收機(jī)內(nèi)存數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿C(jī)時(shí)，不得進(jìn)行任何改動(dòng)或刪除，方便系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理；將觀測到的地心坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為指定坐標(biāo)系的平面坐標(biāo)，參數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)采用4 參數(shù)。外業(yè)觀測結(jié)束后，采用軟件處理外業(yè)觀測數(shù)據(jù)。

2.3.4 基準(zhǔn)站及流動(dòng)站的設(shè)置

精確計(jì)算各基準(zhǔn)站站點(diǎn)坐標(biāo)，并將其輸入電子手簿，選擇RTK 模式發(fā)射差分?jǐn)?shù)據(jù)及波特率，便可完成基準(zhǔn)站設(shè)置。設(shè)置流動(dòng)站時(shí)，在電子手簿中輸入流動(dòng)站的高度、基準(zhǔn)站站點(diǎn)坐標(biāo)及已知控制點(diǎn)等信息，并轉(zhuǎn)換參數(shù)，將轉(zhuǎn)換出的數(shù)據(jù)進(jìn)行解算及接收。流動(dòng)站設(shè)置完成后，開始對測區(qū)地形進(jìn)行碎部測量。

2.3.5 圖根控制測量

項(xiàng)目采用合眾思狀G950 ⅢRTK 儀器，一臺作為基站，一臺作為流動(dòng)站，按1∶1000 比例尺進(jìn)行測圖。利用G950 ⅢRTK 儀器進(jìn)行圖根點(diǎn)測量時(shí)，通過現(xiàn)場點(diǎn)校正的方法獲取地心坐標(biāo)系與地方坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，再利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法將其轉(zhuǎn)換成平面坐標(biāo)；然后通過流動(dòng)站測得的大地高，減去流動(dòng)站的高程異常，獲得圖根點(diǎn)高程。當(dāng)RTK 圖根點(diǎn)測量時(shí)，平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換殘差應(yīng)小于或等于圖上±0.7mm，兩次測量點(diǎn)位較差應(yīng)小于或等于圖上±0.1mm，高程測量各次測量高程較差應(yīng)≤1/10 等高距，兩次結(jié)果取中數(shù)作為最后成果，圖根控制點(diǎn)成果如表4 所示。

表4 保安村墾造水田項(xiàng)目1∶1000圖根控制點(diǎn)成果

2.4 成果數(shù)據(jù)處理及檢查

2.4.1 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

完成外業(yè)測量后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理。為實(shí)現(xiàn)RTK 坐標(biāo)數(shù)據(jù)與CASS7.0 展點(diǎn)數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一，將軟件輸出數(shù)據(jù)格式設(shè)置為自定義，再將軟件與RTK 測量手簿進(jìn)行連接，把采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)出并上傳到計(jì)算機(jī)，同時(shí)將導(dǎo)出的數(shù)據(jù)編輯為dat 格式，為成圖打好基礎(chǔ)。

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理后，開始繪制地形圖。首先打開成圖軟件，將圖式比例尺改成需要的比例尺，然后啟用展點(diǎn)命令，將導(dǎo)出的成果數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中用相應(yīng)的成圖軟件編輯成圖[3]。

2.4.2 成果質(zhì)量檢查

采用GPS-RTK 技術(shù)施測的圖根點(diǎn)成果還需要進(jìn)行100%內(nèi)業(yè)檢查和不少于總點(diǎn)數(shù)10%的外業(yè)檢測，具體檢查內(nèi)容如下：

（1）內(nèi)業(yè)檢查。項(xiàng)目共布設(shè)了3 個(gè)CORS 站系統(tǒng)，因此，以3 個(gè)CORS 站系統(tǒng)控制點(diǎn)作為本次加密的起算點(diǎn)，求轉(zhuǎn)換四參數(shù)，以其中BA1 為基點(diǎn)，其他兩個(gè)點(diǎn)作為檢查，具體檢查結(jié)果如表5、表6 所示。GPSRTK 平面坐標(biāo)與已知點(diǎn)位之差或與原測成果點(diǎn)位之差≤±5cm，GPS-RTK 高程與原測成果之差≤±10cm，其成果精度需達(dá)到圖根點(diǎn)平面與高程的精度要求，方可用于測圖。

表5 保安村墾造水田項(xiàng)目已知點(diǎn)檢測結(jié)果

表6 項(xiàng)目GPS-RTK圖根點(diǎn)的原始觀測數(shù)據(jù)檢查結(jié)果

（2）外業(yè)檢查。外業(yè)測圖結(jié)束后要進(jìn)行全面檢查，如 ：對地形圖內(nèi)容接邊、野外巡視、野外打點(diǎn)檢查等。測區(qū)打點(diǎn)檢查74 點(diǎn)，其中平面點(diǎn)數(shù)24 個(gè)，高程點(diǎn)數(shù)50 個(gè)。經(jīng)檢查，平面位置最大點(diǎn)位誤差0.9cm；高程誤差在-4～7cm，根據(jù)1∶1000 地形圖相關(guān)規(guī)定，本次1∶1000 全野外數(shù)字化地形圖成果精度符合用圖要求。

3 總結(jié)

本文將GPS-RTK 技術(shù)應(yīng)用到保安村墾造水田項(xiàng)目地形圖測量中，可充分發(fā)揮GPS-RTK 測量時(shí)間短、作業(yè)效率快、測量精準(zhǔn)高的優(yōu)勢，為后續(xù)成果數(shù)據(jù)處理、質(zhì)量檢查、繪制成圖提供技術(shù)保障。GPS-RTK 技術(shù)在項(xiàng)目中應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)較多，但受GPS 總體設(shè)計(jì)的技術(shù)限制及電離層干擾，在山林、建筑物密集區(qū)域作業(yè)時(shí)極易出現(xiàn)測量緩慢、無法順利開展的現(xiàn)象。因此，在實(shí)際項(xiàng)目測量中，測量人員需挑選衛(wèi)星信號較好的時(shí)間段展開作業(yè)，確保測量作業(yè)順利完成。