RTK與全站儀聯(lián)合作業(yè)在城市地籍測(cè)量中的應(yīng)用

余淑君 杜小明

GPS測(cè)量技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比有很多優(yōu)點(diǎn),如提供全天候服務(wù)、點(diǎn)與點(diǎn)之間不需要通視、精度高、操作簡(jiǎn)單等。其中實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分測(cè)量(Real Time Kinematic,RTK)是一種精密的GPS測(cè)量方法,GPS RTK技術(shù)可用于控制測(cè)量或者碎部測(cè)量。但是在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中,RTK測(cè)量可能會(huì)面臨某些問(wèn)題而無(wú)法作業(yè),特別是在城市地區(qū),由于建筑物阻擋而無(wú)法接收GPS信號(hào)以及由于通訊鏈路失效造成RTK基站和流動(dòng)站之間無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。因此,必須考慮其他方法進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。

完成測(cè)量后的成果輸入地理信息系統(tǒng)軟件后,供土地利用監(jiān)控或地籍管理等。每一塊宗地對(duì)應(yīng)一種土地利用類(lèi)型,每一區(qū)域土地利用類(lèi)型改變,則宗地屬性同時(shí)改變,為了更新土地利用類(lèi)型變更后的土地?cái)?shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)土地利用類(lèi)型變化分析,找出需要重新測(cè)量的多邊形轉(zhuǎn)折點(diǎn)或邊界線等資料,然后交外業(yè)人員實(shí)施。本文目的是以變化宗地為對(duì)象,研究利用RTK和全站儀實(shí)施城市地區(qū)測(cè)量的方法,獲取城市土地利用信息。

1 RTK配合全站儀進(jìn)行土地測(cè)量

RTK是利用GPS差分原理,利用載波相位實(shí)現(xiàn)實(shí)施差分定位。RTK測(cè)量包括放置在已知坐標(biāo)點(diǎn)上的基準(zhǔn)站和用于測(cè)量的流動(dòng)站,并通過(guò)通訊設(shè)備(廣播鏈路、手機(jī)通訊鏈路、網(wǎng)絡(luò)鏈路等)將主站的觀測(cè)數(shù)值實(shí)時(shí)傳輸?shù)搅鲃?dòng)站接收機(jī),流動(dòng)站接收機(jī)在移動(dòng)的狀態(tài)下求解整周模糊度參數(shù),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)獲得流動(dòng)站測(cè)量的點(diǎn)位坐標(biāo)。與其他GPS測(cè)量方法比較,RTK除了具有其他GPS測(cè)量?jī)?yōu)點(diǎn)外,還有實(shí)施迅速、移動(dòng)快速且不需要后處理內(nèi)業(yè)計(jì)算工作等特性。RTK雖然有很多優(yōu)點(diǎn),但是也有一定限制,包括建筑物阻擋導(dǎo)致無(wú)法接收5顆以上的GPS信號(hào)、基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間無(wú)法進(jìn)行通訊等,都會(huì)影響RTK作業(yè)。因此,可以采用全站儀輔助配合方法進(jìn)行測(cè)量,具體方法是將RTK流動(dòng)站接收機(jī)放置在可以成功求解點(diǎn)位坐標(biāo)的位置。實(shí)施測(cè)量時(shí),可以利用全站儀來(lái)輔助。RTK輔以全站儀實(shí)施土地測(cè)量方法為:將RTK流動(dòng)站的接收機(jī)安置在可以成功求解點(diǎn)位坐標(biāo)處,并記錄坐標(biāo),按此要領(lǐng)以RTK實(shí)施全站作業(yè)所需的控制點(diǎn)點(diǎn)對(duì),然后在該點(diǎn)安置全站儀,以全站儀測(cè)量方法測(cè)算P點(diǎn)坐標(biāo)。

2 土地利用變化類(lèi)型分析

為了優(yōu)化土地測(cè)量作業(yè)方式,達(dá)到縮短外業(yè)時(shí)間的目的,需要事先分析目標(biāo)區(qū)域土地利用變化類(lèi)型,即從GIS角度建立目標(biāo)區(qū)域多邊形空間變化的概念模型,使得以RTK加全站儀從事目標(biāo)區(qū)域測(cè)量作業(yè)更迅速。

土地利用變化類(lèi)型可歸類(lèi)為:1)多邊形分裂,分裂后的各個(gè)子多邊形與其母多邊形相鄰多邊形無(wú)合并關(guān)系。這類(lèi)多邊形可分為島形、餅形、環(huán)形與全形四種。2)單一多邊形分裂,其子多邊形與母多邊形相鄰多邊形的子多邊形有合并關(guān)系。可分為相互擴(kuò)張型、單向擴(kuò)張型以及吞并型。常規(guī)上,RTK或全站儀作業(yè)方式是先確認(rèn)測(cè)量目標(biāo)區(qū)實(shí)體邊界(多邊形),然后再以RTK或全站儀測(cè)定構(gòu)成多邊形的主要地物,例如,目標(biāo)區(qū)域是一個(gè)四邊形,那么只要測(cè)量四邊形的頂點(diǎn)坐標(biāo)即可,將此項(xiàng)原則結(jié)合上述1),2)所討論的多邊形空間變化類(lèi)型,可進(jìn)一步將RTK或全站儀外業(yè)的工作量減少,以簡(jiǎn)化測(cè)量的外業(yè)流程。

3 RTK配合全站儀應(yīng)用實(shí)驗(yàn)與探討

3.1 都市土地利用變化類(lèi)型分析——以某地區(qū)為例

前面介紹了一般土地利用變化的類(lèi)型,為了進(jìn)一步了解城市地區(qū)的土地利用變化類(lèi)型,以某地區(qū)土地重劃前、后的地籍圖為研究對(duì)象,經(jīng)分析后將該地區(qū)的土地利用變化類(lèi)型歸納為以下三大類(lèi):1)重劃后,宗地分割以一條主軸為中心,如一般常見(jiàn)的將一塊宗地分割為兩部分。2)重劃后,宗地分割有兩條以上主軸為中心:大面積宗地分割時(shí)會(huì)產(chǎn)生此種情形。3)重劃后,為數(shù)塊宗地合并,原宗地邊界消失:多塊細(xì)碎宗地合并為一塊大宗地,這種情形在三期重劃區(qū)為最多。

表1 RTK與全站儀測(cè)量的坐標(biāo)較差與位置較差的比較 m

3.2 經(jīng)由土地利用變化類(lèi)型分析后,以RTK配合全站儀實(shí)施土地測(cè)量

本實(shí)驗(yàn)選取該區(qū)域內(nèi)的某大學(xué)新校區(qū)模擬都市地區(qū)土地測(cè)量,經(jīng)由分析目標(biāo)區(qū)的土地利用變化類(lèi)型后,簡(jiǎn)化RTK和全站儀土地測(cè)量的外業(yè)作業(yè)程序的狀況,結(jié)果顯示:1)配合GIS軟件(如ArcGIS)的功能與土地利用變化類(lèi)型分析,可以明確標(biāo)示需實(shí)施測(cè)量的界址點(diǎn),進(jìn)而簡(jiǎn)化RTK和全站儀的外業(yè)工作。2)RTK在土地分割及合并測(cè)量上,的確是較傳統(tǒng)測(cè)量方式來(lái)得迅速有效率;但在建筑物密集地區(qū),或?qū)νㄒ曈姓系K的地區(qū),RTK在測(cè)量時(shí)會(huì)無(wú)法接收到足夠的衛(wèi)星信號(hào),因此,必須以全站儀輔助;此時(shí)RTK應(yīng)在其他對(duì)空通視良好的地點(diǎn)布設(shè)點(diǎn)位,提供全站儀后續(xù)測(cè)量使用。

3.3 RTK和全站儀在城市地區(qū)土地測(cè)量的效能比較

為了比較RTK和全站儀在都市地區(qū)土地測(cè)量在精度、作業(yè)時(shí)間等效能,于該校區(qū)選取12個(gè)點(diǎn)位,作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,其中2點(diǎn)為導(dǎo)線控制點(diǎn),另外10點(diǎn)當(dāng)作檢核點(diǎn)。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以獲得單獨(dú)使用RTK與全站儀實(shí)施測(cè)量的優(yōu)缺點(diǎn)與精度的范圍,因此,可以判斷RTK與全站儀聯(lián)合測(cè)量時(shí)的測(cè)量中誤差應(yīng)該介于0.004 m～0.063 m之間,具體比較見(jiàn)表1,表2。

表2 RTK與全站儀作業(yè)優(yōu)缺點(diǎn)比較

4 結(jié)語(yǔ)

本文以某市某地區(qū)土地重劃前、后的地籍圖為研究對(duì)象,分析該區(qū)的土地利用變化類(lèi)型;并以某大學(xué)新校區(qū)為實(shí)驗(yàn)區(qū),探討RTK和全站儀在都市地區(qū)實(shí)施土地測(cè)量應(yīng)用的有關(guān)議題。由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:1)就GIS觀點(diǎn),每一塊土地都是由一個(gè)閉合的多邊形所組成。因此,在實(shí)施土地測(cè)量之前,可以就目標(biāo)區(qū)的土地利用變化類(lèi)型加以分析。2)使用GPS技術(shù)來(lái)取得土地使用變化空間信息的確較傳統(tǒng)的全站儀來(lái)得快速及有效率;但因GPS是靠著接收衛(wèi)星的信號(hào)來(lái)進(jìn)行定位,因此在對(duì)空通視不良地區(qū),使用RTK有其困難存在,此時(shí)必須以全站儀輔助施測(cè)。3)為使作業(yè)流程迅速,在事前需先了解目標(biāo)區(qū)的土地利用變化類(lèi)型、待測(cè)點(diǎn)位及無(wú)法利用RTK進(jìn)行量測(cè)點(diǎn)位,根據(jù)此三者做好流程規(guī)劃,即可縮短外業(yè)作業(yè)時(shí)間;而內(nèi)業(yè)處理方面,只要將土地使用類(lèi)型發(fā)生變化處的坐標(biāo)輸入,即可利用計(jì)算機(jī)對(duì)原圖形進(jìn)行更新,不需重新繪圖,以節(jié)省內(nèi)業(yè)處理時(shí)間。

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