全数字化坐标放样在规划监督测量中的应用

杜学华

(1.石嘴山市规划管理局,宁夏石嘴山 753000; 2.石嘴山市城市测绘队,宁夏石嘴山 753000)

全数字化坐标放样在规划监督测量中的应用

杜学华1,2∗

(1.石嘴山市规划管理局,宁夏石嘴山 753000; 2.石嘴山市城市测绘队,宁夏石嘴山 753000)

基于规划监督测量中放线测量工作的特殊性,结合本单位的测绘生产平台,提出全数字化坐标放样的方法和思路。通过实例介绍了利用CASS地形地籍成图软件自动提取放样点坐标、采用GPS RTK或全站仪放样的具体流程,验证了全数字化坐标放样方法的可行性和优越性。该方法可以大幅度提高作业效率和放样精度,不仅能充分满足规划监督测量中放线测量的需要,对其他工程中的放样测量工作也具有一定的借鉴价值。

规划监督;测量;全数字化;坐标放样;CASS;GPS RTK

1 引 言

规划监督测量是加强城市建设和规划管理的一项重要基础性工作,规划监督测量的内容主要包括放线测量,灰线验线测量、±0层验线测量和验收测量。作为规划监督测量工作的首要环节,放线测量的重要性不言而喻。规划放线测量的特殊性在于必须采用城市统一的平面坐标系统,需要根据城市规划主管部门出具的条件、条件点坐标和施工图等资料,获取建(构)筑物外墙角点坐标;桩点必须统一编号,同一项目内的桩点编号不能重复。

放线测量以往主要采用解析法,如解析实钉法和解析拨钉法。但解析法放样内业、外业都需要大量的手工计算,坐标数据手工输入,无法完全避免人为因素导致的错误,作业效率较低,难以满足建设规模大、单体建筑数量多、放样点数多的工程项目。而利用专业绘图软件预先采集到待测设点的基于城市坐标系的平面坐标,并将其转换成相应格式的坐标数据文件,上传到GPS RTK的电子手簿或者全站仪中,利用仪器的坐标放样功能,就可以实现任意设站测设待放样点位,无需人工进行任何计算,我们称这种测设方法为全数字化坐标放样。全数字化坐标放样方法较解析法放样自动化程度大幅度提高,作业效率高,精度可靠,可以很好地满足规划放线测量的需要,尤其对于建设规模大、单体建筑数量多、放样点数多的项目,更能体现出其优越性。

2 基于CASS和GPS RTK的全数字化坐标放样

2.1 CASS

CASS地形地籍成图软件是基于AutoCAD平台技术进行二次开发的GIS前端数据处理系统,广泛应用于地形成图、地籍成图、工程测量应用、空间数据建库等领域。因其功能强大、操作界面简单方便,自软件推出以来,已经成长业内认可度较高的主流成图系统。

2.2 GPS RTK

RTK(Real Time Kinematic)技术是GPS实时动态定位的简称,是以载波相位观测值为根据的实时差分技术。RTK定位是通过基准站接收机实时地把观测数据(如伪距或相位观测值)及已知数据(如基准站坐标)传输给流动站接收机,流动站快速求解整周模糊度,在观测到4颗以上卫星后,可以在1 s～2 s的时间里实时地求解出厘米级流动站动态位置坐标。这项技术自20世纪90年代初一经问世,极大地拓展了GPS的使用空间,使GPS从只能做控制测量的局面中摆脱出来,开始广泛运用于工程测量。由于该技术具有点与点之间不需要通视,可大幅度提高作业效率、节省劳动成本和劳动力等优点,在一、二、三级平面控制和图根控制、碎部测量、规划定线、验线以及城市道路测量等方面得到了广泛应用。

目前大部分GPS RTK设备都是采用PDL电台来进行基准站和流动站之间的数据通讯。PDL电台采用UHF波段进行数据通讯,容易受到测区内其他电磁波信号的干扰,造成流动站无法稳定地接收到基准站发送的差分改正数,导致长时间无法得到RTK固定解,影响作业效率。

随着GSM网络的完善及其覆盖范围的不断扩大,在城区及其周边地区采用GSM网络来替代电台进行RTK差分改正的数据通讯已经达到了实用化。

近年来,笔者基于CASS和GPS RTK,利用GSM网络,采用全数字化坐标放样方法,完成1 000余件规划放线测量工作,放样条件坐标点4 000余个,没有出现错漏,取得了较好的实用效果。

3 全数字化坐标放样流程

全数字化坐标放样流程(以GPS RTK为例)如图1所示:

图1 全数字化坐标放样流程图

3.1 放样数据准备

目前,建设单位报批规划放线手续,除了提供纸质的规划平面图,同时提供电子版图件,一般均可利用CASS软件读取和处理。使用CASS软件的缩放、平移、旋转等操作对电子版规划平面图进行修改和编辑,使图上标注的坐标值与查询的坐标值一致。利用CASS软件的指定点生成数据文件功能,提取各设计条件点准确坐标,数据格式为*.dat,然后转换成GPS RTK可识别*.tsk坐标文件格式,通过数据线或者蓝牙上传至GPS RTK的电子手簿。

3.2 绘制放线点位示意图

利用CASS软件的展点号功能,将生成的数据文件的点号展绘在经编辑和修改过的电子版规划平面图上,标注相关尺寸,并检查坐标数据、尺寸关系,确保其正确。打印带有点号、坐标及尺寸的放线图,以备现场放样时检核使用。

3.3 GPS RTK设置

如果测区附近有现成的RTK基准站点,只需要架设基准站进行相关设置,并检查附近高等级控制点,误差在允许范围之内时即可开始放样。

如果测区附近没有可利用的现成基准站点,则可以就近架设基准站。选择基准站应注意以下几点:

(1)卫星高度角在15°以上,四周开阔,无大型遮挡物;

(2)没有强电磁波干扰(200 m内没有微波站、雷达站等,100 m内无高压线);

(3)使用PDL电台作业时,基准站尽量架设在较高位置,基准站和流动站之间最好无大型遮挡物,否则差分传播距离会迅速缩短;

(4)基准站点应做固定标记,以备今后验线、验收测量时使用。

基准站完成设置后,流动站采集两个已知高等级控制点的坐标,然后在电子手簿上现场进行关联解算,获得转换参数,并以城市坐标替换当前坐标;检查第三个高等级控制点,误差在允许范围之内时方可开始作业。

3.4 坐标放样

进入GPS RTK电子手簿的点放样模式,打开预先上传的*.tsk格式坐标文件,根据手簿提示逐一放样条件坐标点。每完成一个点的放样,实时采集当前点实际坐标,将其编码为“s+点号”,并和该点条件坐标比对,误差值不超限再进行下一个点的放样。

3.5 绘制放线成果图及坐标成果表

完成外业坐标放样后,需要在放线示意图的基础上绘制放线成果图,并以放线坐标数据为基础制作放线坐标成果表。放线成果图应与规划平面图保持一致,要全面反映出建设项目名称、建筑物的坐落位置、四至关系、北方向、长宽尺寸、条件点点号、放线单位名称及放线日期等相关信息。

3.6 提交放线成果

规划放线单、规划平面图、放线成果图及放线坐标成果表共同组成一份完整的规划放线成果资料,经质检审核后及时存档并提交给建设单位。

4 实例应用

以红领喜来小区规划放线为例介绍全数字化坐标放样过程。

红领喜来小区项目是政府安居工程项目,规模较大,单体建筑多达42栋。采用本文所述方法,共提取条件点290个,数据文件命名为“红领喜来放线坐标.dat”,数据格式为“点名,编码,Y(E),X(N),H”,如图2所示:

将“红领喜来放线坐标.dat”用自编程序或Excel转换成“红领喜来放线坐标.tsk”文件,数据格式为“点名_, X(N),Y(E),H”,如图3所示:

图2 红领喜来放线坐标.dat

图3 红领喜来放线坐标.tsk

将“红领喜来放线坐标.tsk”文件上传至GPS RTK的电子手簿,绘制并打印放线点位示意图(存储格式为DWG格式),如图4所示:

图4 红领喜来放线点位示意图(局部)

将基准站架设在距离测区不足1 km的原有基准站点“GRSJ”(基准站点名)上,利用GSM网络进行数据通讯,完成设置和检查后即进入测区开始放线测量。由于点数较多,该项目放线测量分两次进行,两次作业总计用时4 h,较以往的解析放样法提高效率5倍以上。

完成外业放线后,需及时绘制规划放线成果图,放线成果图直接在点位示意图的基础上补充完善相关信息即可,如图5所示:

图5 红领喜来放线成果图(局部)

将“红领喜来放线坐标.dat”文件导入Excel,自动生成放线坐标成果表,以附表形式附在放线成果图后,如图6所示:

图6 红领喜来放线成果表

绘制放线成果图及生成放线坐标成果表,单人操作几分钟内就可以轻松完成。

5 精度分析

RTK基准站点的可靠性直接影响着放线测量的精度,因此,除了在选择基准站点位、设置基准站时严格按照3.3节所述要求进行外,起算点尽量选择较高等级已知点。前述基准站点“GRSJ”(基准站点名)起算点为2012年更新的石嘴山市四等GPS点,精度可靠,充分保证了基准站点的解算精度。

为了进一步了解全数字化坐标放样方法的可靠性,在“红领喜来放线坐标.dat”文件的1～100、101～200、201～290三个号段各随机选取了20个点(共计60个点)作为样本,以实地放样时采集的校核坐标为参照,简单分析一下放样精度。

6 结 语

由于∗.dat文件、∗.tsk文件、放线点位示意图、放线点位成果图等都是以电子版文件形式进行存储,因而在桩点遭到破坏或有特殊情况需要重新放样时,可以十分方便地重新传输数据和实施放样。在后期的灰线验线测量、±0层验线测量和竣工验收测量等环节,DWG格式的电子版放线成果图可以和验线测量、竣工验收测量等成果进行直观的叠加比对和检核,将为规划监察部门的执法监督工作带来很多便利。

随着测绘技术的进步和社会经济的发展,许多城市建立了CORS系统,并得到了迅速的发展,有些已经基本实现了城市区域覆盖,为城市基础地理空间信息的采集和应用提供了极大便利。可以预见,基于CORS系统的GPS RTK测量技术在今后将得到更为广泛的应用。除规划监督测量外,在施工测量、拨地测量和道路定线测量等领域,全数字化坐标放样方法的应用价值也将得到进一步体现,它将逐步替代传统的放样方法,成为一种新的发展趋势。需要注意的是,在内业处理电子版图件、提取坐标数据、转换数据等环节,要仔细进行检核校对,以免出现错漏。实地放样时,在一些高大建筑物附近和树木密集的区域,受多路径效应、卫星高度角及流动站上方遮挡物的影响,GPS信号会受到不同程度的干扰,获得窄带固定解的速度会变得十分缓慢,甚至无法获得窄带固定解,难以保证较高的放样效率和精度。这种情况下,可以采用GPS RTK在相对空旷处测设临时控制点,配合全站仪进行放样,同样可以保证较高的放样效率和足够的精度。

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Fully Digital Coordinate Lofting in Planning the Application of the Supervision and Measurement

Du Xuehua1,2
(1.Shizuishan City Planning Administration,Shizuishan 753000,China; 2.Shizuishan City Mapping Team,Shizuishan 753000,China)

Based on measurements of the planning authority actinomycetes measurements particularity,production platform combining mapping of the unit,proposed all-digital coordinate stakeout methods and ideas.CASS by example describes the use of land by the terrain mapping software automatically extracts stakeout point coordinates,specific processes using GPS RTK or total station loft,verified all digital coordinates lofting feasibility and superiority.The method can greatly improve the working efficiency and accuracy staked,not only can fully meet the program monitoring measurements actinomycetes measurement needs,on other projects in the loft measurements also has some reference value.

planning authority;measurement;fully digital;coordinate stakeout;CASS;GPS RTK

2014—03—21

杜学华(1973—),男,工程师,主要从事工程测量和GIS应用研究工作。