GPS-RTK与全站仪在城镇地籍测量中的应用

徐建英

(长江工程职业技术学院 测绘工程系，湖北 武汉 430212)

0 引言

地籍测量在我国才刚刚兴起，城镇地籍测量是城镇土地管理工作中的一项重要工作。它与地形测量有着严格的区别，其核心任务是测量城市各类土地的位置、大小、界址点坐标、宗地面积以及城市地籍图。

地籍测量工作主要由地籍控制测量和地籍碎部测量两部分组成。常规的地籍测量方法通常是应用全站仪配合测图软件进行，即首先在测区布设首级控制网，然后布设图根控制网，最后在控制点上安置仪器进行界址点的碎部测量。这种方法原则上要求测站点与碎部点必须通视，视距不允许超过400m，且工作效率不高，精度不均匀，需投入大量的时间、人力和财力［1］。

GPS-RTK定位技术具有高精度、高效率、施测方便、点间不需要通视、能够全天候进行观测等优点，但在某些区域、位置受到信号的限制，如在高大建筑物或在隐蔽的树下时，就很难接收到卫星的信号，或接收的信号不够稳定，无法进行准确的测量［6］。若对空旷地区的地形、地物用GPS-RTK测图，对树木或房屋密集地区的建筑物则先用GPS-RTK实时给出所测图根点的三维坐标，再使用全站仪进行测图，这样就可发挥出GPS 与全站仪两种仪器各自的优势，大大提高工作效率，同时又可以保证测量成果的精度。

1 GPS-RTK技术基本思路、定位原理及在地籍测量中的应用

1．1 GPS-RTK技术基本思路

RTK 技术是集计算机技术、无线电技术和GPS 测量技术等为一体的组合系统，它能够实时地确定未知点的三维坐标，可进行全天候作业，且每个点的误差均不累计，精度高［4］。

RTK(Real Time Kinematic)动态测量技术简化了外业操作，只需要1 人就可以完成大部分的测量工作。其基本的思路是:在基准站安置1 台GPS 仪器作为基准站，对所有可见的GPS 卫星进行连续的观测，将所测的数据以及测站坐标信息通过无线电设备及时准确地发送给流动站;流动站不仅接收基准站所传输的测量数据，还要采集GPS 观测数据，然后依据相对定位原理实时动态地计算并显示流动站的三维坐标和精度［3］。

1．2 GPS-RTK技术定位原理

GPS 卫星系统主要包括三大部分:地面监控部分、空间卫星部分和用户接收部分。在进行静态GPS 测量时，一般至少需要两台接收机进行同步观测，对记录的数据需要用相关处理软件进行基线向量的解算、平差、坐标转换等工作后，求出未知点的三维坐标。静态GPS 测量系统在测量现场不能实时地求得待定点的三维坐标，因此不能直接应用于具体的测绘项目［6］。

RTK 动态相对定位原理如图1 所示，基准站把所接收到的卫星信息和基准站的信息传递到流动站，流动站可同时接收卫星数据和基准站传递的数据。在流动站完成初始化程序后，把所接收到的基准站信息传递到控制器内并把基准站的载波信号与本身接受的信号进行差分处理，即可求出未知点的坐标［2］。

2 GPS-RTK与全站仪在城镇地籍测量中的应用实例

应用GPS-RTK技术可测定每一宗土地的权属界线以及地籍图，能实时地测定有关界址点及地物点的坐标，可达厘米级的精度，能够很好地满足地籍测量精度要求;还可将获得的数据实时地进行保存、处理，并直接录入GPS 系统，可及时、准确地获得地籍图。但在GPS 卫星信号不能接收的地方，应使用全站仪，采用图解法或解析法进行细部测量，GPSRTK 与全站仪的联合应用简化了工作程序，提高了外业观测速度，省时省力［6］。

下面以宝鸡市金台区城镇地籍(变更)测量(1∶500)实践为例予以说明。

2．1 工作范围

本次地籍测量任务:东起南坡村，西至福临堡，南起金渭两区分界线，北至八里桥，面积共计约33 平方公里，其中补测地籍图16．5平方公里。区内涉及7 个街道办事处和1 个乡镇，主要为工厂、医院、商业、铁路等国有用地单位，也有农村集体用地、城镇居民用地，国有土地与集体土地相互交错插花，由于近几年城市化发展迅速，城镇变更地籍调查工作难度较大。本次地籍调查涉及8 个街区、153 个街坊、1 658宗地，界址点17 322个。如果采用全站仪进行控制点测量和界址点测量，按照每天测量45 个界址点计算，则需要385 天(超过一年)才能完成任务，无法保证在3 个月内结束外业测量任务，如果采用GPS-RTK配合全站仪进行测量，如按平均每天可测量250 个界址点计算，则外业测量时间可压缩到90天以内，能按期完成任务。

2．2 地籍测量

2．2．1 控制测量

本测区以四等GPS 网作为首级平面控制，在此基础上加密E 级GPS 网和二级导线网。在充分利用原有四等GPS 网的基础上，布设E 级GPS 点17 个，起算点分布合理，从平差结果看，其最弱点点位中误差(5115)Mp= ±1．91cm，最弱边边长相对中误差为1/39 937(5102—5101)，网中同步环最大相对闭合差为5．696 ppm，异步环最大相对闭合差为8．838 ppm，其各项精度指标均优于规程中的精度要求。为了满足测定界址点的要求，在原有四等GPS 网和E 级GPS 网的基础上布设了两个二级电磁波测距导线网，经计算测区控制测量成果可靠，完全满足《城镇地籍调查规程》［5］的要求。

2．2．2 RTK 加密图根点

界址点坐标的测量是在二级导线点的基础上进行的，如二级导线点不足时，则利用GPS 图根导线进行加密。具体作法是:作业人员以4 人为一组，负责4 台GPS 测量仪器，其中一台GPS 作为基站，基站应架设在地势较高、地形比较开阔、附近没有强电磁信号干扰的地方;另外3 台仪器可作为3 个流动站分别到每个待定点上测量并记录数据。每个流动站上的作业员可在同一点进行3 次独立观测，比较其观测成果，如差值小于±5cm，则认为精度符合要求，取其平均值，并将其最终的测量结果记录在手簿中，注意最后需复测到另外一个已知的控制上，完成图根控制测量。

2．2．3 界址点测量

对于接收卫星信号较好的平坦地区采用RTK 进行界址点测量，对于树木较多或房屋密集的村庄等地区先采用RTK技术进行图根点定位，然后利用全站仪采用极坐标法直接测定界址点坐标，完成数据的采集，将采集的数据存储于仪器内存中，在室内将测量数据由全站仪和软件传输到计算机，再利用数字化成图软件参考宗地草图编辑界址线，生成全数字化界址线图。这种方法自动化程度高，大大提高了数据的可靠性和作图的效率。

2．3 GPS-RTK成果的检验

用GPS-RTK测量出的点位精度，最大点位中误差为4cm，所测边长与钢尺量距相比最大差值为5cm，界址点对邻近图根点点位中误差不大于5cm，相邻界址点间距中误差不大于4cm，界址点与邻近地物点间距不大于5cm，所绘地籍图的精度均满足《城镇地籍调查规程》［5］的要求。

3 结语

通过利用GPS-RTK与全站仪相配合的方法进行城市地籍测绘，可得出如下结论:

(1)测量精度高、点位精度分布均匀。由于GPS 测量是通过地面接收设备接收卫星信号来确定地面点的三维坐标，测量误差随机分布，因而GPS-RTK测绘的各点之间不存在误差的累积，有效地避免了传统地籍测绘中由于边长、角度等原因产生的误差积累，提高了观测精度。其平面精度不超过3cm，完全能够满足地籍测图和控制测量精度的要求。

(2)作业范围大。RTK 的作业半径一般情况下可达7—9km，不受通视条件的制约。可将半径范围内所有点一次性进行测量，操作十分灵活、简便。

(3)作业效率高。普通等级点在城市中破坏较大且测量中车、人容易阻挡视线，完全利用全站仪测量必须考虑通视的要求，需要多次迁站，且受距离的限制。利用RTK+全站仪的方法可以形成优势互补，很好地解决市区环境的测量问题。

［1］喻华．GPS RTK 技术在地籍测量中的应用［J］．测绘通报，2007，(4):51—52．

［2］段曙光．GPS-RTK技术在地籍测量中的应用［J］．测绘与空间地理信息，2010，(2):107—109．

［3］李东荣．GPS-RTK联合免棱镜全站仪在矿山数字化测图中的应用效果［J］．甘肃科技，2013，8(15):45—47．

［4］刘爱辉．GPS-RTK配合全站仪数字测图技术的应用［J］．交通标准化，2009，(9):159—161．

［5］TD1001-93，城镇地籍调查规程［S］．

［6］吴学伟，伊晓东．GPS 定位技术与应用［M］．北京:科学出版社，2010．