全站儀和GPS-RTK聯合數字測圖在地籍測量中的應用

王旭兵任遠田威

（1.許昌市襄城縣住房和城鄉建設局，河南 襄城 461000；2.河南省測繪地理信息局信息中心，河南 鄭州 450003；3.正陽縣土地勘測所，河南 正陽，463600）

全站儀和GPS-RTK聯合數字測圖在地籍測量中的應用

王旭兵1任遠2田威3

（1.許昌市襄城縣住房和城鄉建設局，河南 襄城 461000；2.河南省測繪地理信息局信息中心，河南 鄭州 450003；3.正陽縣土地勘測所，河南 正陽，463600）

城鎮地籍測量是城鎮土地管理工作的重要基礎。本文在地籍基本控制網和加密控制網布測中，引進了GPS-RTK 技術測量方法布設圖根控制點，對地籍碎部測量的核心部分——界址點的測量使用全站儀，通過極坐標方法進行平面界址點坐標測量，提高了界址點測量精度，最終得到了廊坊市的城市變化圖層。

RTK；全站儀；地籍測量

1 研究背景

目前在城鎮地籍測量中，最先進最有效率的測量方法是GPSRTK技術測量法（在控制測量中）和全站儀極坐標測量法（在碎部測量中）[1]。隨著測繪儀器精度的不斷提高，常規的城鎮地籍測圖方法已逐漸被數字化測圖所代替。從控制測量到碎部測量整個作業過程都由先進的精密電子儀器來完成。如：控制測量方面，從經緯儀與鋼尺結合導線控制測量轉變為全站儀導線控制測量或GPS-RTK結合控制測量；碎部測量方面，從平板儀測量方法轉變為全站儀坐標測量方法。可是事實上精密電子儀器的應用，觀測中系統誤差的影響越來越小，但偶然誤差并沒有明顯減小，反而在觀測值中占主導地位，例如棱鏡偏心誤差對界址點測量精度的影響還較嚴重，這一直是測量人員棘手的難題。

本文以廊坊市城市地籍調查作為整體研究對象，通過實地調查、測量，搜集相關資料，對RTK和全站儀在測量中的配合使用進行探討，提出一些RTK和全站儀的使用方法及細節問題，最終得到了廊坊市的城市變化圖層。

2 廊坊市城區地籍測量

因經濟發展、測繪技術水平提高及區域調查研究的深入，對已測制的各種比例尺地形圖、普通地理圖和各種專題地圖進行更新是必要的。更新周期視地圖種類、比例尺和具體技術條件而定。一般10年左右更新一次，可在全要素黑圖上進行修補。目前航空像片與衛星像片為地圖更新提供了良好條件。今后利用地圖數據庫和機助制圖系統可更快速適時地進行地圖更新。廊坊市城區街坊調查圖如圖1所示。

圖1 廊坊市城區街坊調查圖

局部更換地理內容，對原有地圖進行修測或改編，其目的是使地圖及時反映地理景觀的最新變化，或地圖測繪和專題調查研究的最新成果，以保證地圖內容的現勢性。

廊坊市經過近年的發展，城區內的地物發生了一定的變化，比如以前的村莊變成了新建的小區，一些原有的建筑物結構發生了變化。這些都是在更新范圍之內的，要通過實地調查進行補測和刪除。

2.1 城區測量過程

城區地籍測量以“街坊”為單位，主要分為四個階段：街坊調繪；RTK布圖根控制點和測量；碎部測量；4.內業圖形處理。

2.1.1 街坊調繪

外業調繪是內業編輯及制作最終地形圖的主要依據[2]。此次調查所用的全部是紙圖調繪，所以對像片調繪不做分析評價。進行紙圖調繪的目的是為了了解廊坊市城區內哪些地物發生了變化，對圖上所有地物定性調繪。

（1）對已拆除或實地不存在的地物（地貌）逐個打“×”。圖上不能出現既沒有打“×”又沒定性的線條。

（2）逐個調繪建筑物結構性質、房屋層次、量注房屋。

（3）調繪房屋附屬設施，如陽臺、檐廊、廊房、柱廊、門廊等。

（4）補測必要的新增地物（主要指一些小房屋，通過參照物能量出長寬的）。

（5）調注地理名稱，如單位、街道、河流、湖泊、水庫、鐵路、橋梁及其他專有名稱。

（6）對電力線、通信線、各種檢修井、污水篦子按規定進行定位、定性，遺漏的要補調。

2.1.2 RTK布設控制點并測量

根據調繪成果進行分析，對需要測量的地物布設圖根控制點。

分析表4得出雷擊密度較高的地區為寧鄉縣、望城區、長沙縣等地；雷擊災害頻度較高的地區位于長沙縣；經濟易損指數較高的地區是長沙市天心區；生命易損指數較高的是長沙市芙蓉區。綜合風險值較高的地區為長沙縣、寧鄉縣、望城區，綜合指數表明，雷擊災害易損度較高的地區既有雷擊密度較高也有社會經濟相對較發達地區。

布設控制點一般用河北省CORS站和在未知點架設基準站兩種方法。在布設控制點的過程中操作程序都是一樣的，需要先進行點校正，點校正所用的控制點是河北省城市規劃設計院做的城區控制點，一般誤差在2厘米之內。以其中一個街坊為例，布設控制點的時候要對控制點進行拍照，并做點位記錄表，如圖2所示。

圖2 某街坊調查圖

圖中空白的地方就是需要進行補測的小區，需要在小區四周和內部布設控制點，進行測量。

2.1.3 使用全站儀進行碎部測量

城鎮地籍測量最主要的工作就是使用全站儀進行碎部測量，碎部測量也是這幾個過程中最系統、最完整的一項工作，耗費的人力物力和時間也是最多的，因為它是對前兩個步驟的承接和完善[3]。碎部測量首先要調整好儀器，在測量前必須將要測量的區域內的圖根控制點數據導入儀器內。在測量時畫好草圖，方便內業處理時畫圖。

3 使用GPS-RTK技術在地籍測量中布設圖根控制點

3.1 基準站的選定和建立

基準站的安置是順利進行RTK測量的關鍵，因此在選址時需要注意：避免選擇在無線電干擾強烈的地區；基準站站址及數據鏈電臺發射天線必須具有一定的高度；為防止數據鏈丟失以及多路徑效應的影響，周圍無GPS信號反射物（大面積水域、大型建筑物等）[4-6]。

3.2 外業施測

外業人員在基準站架好儀器即可開始測量，一般為兩人一組,一人在基準站上，一人背著儀器到每個界址上立桿并記錄數據，一般取3秒作為一個記錄單元，在記錄數據時要求測量人員立點要準確，盡量穩住對中桿，同時畫出草圖，以便為內業整圖時提供參考。

3.3 作業方法及步驟

（1）選擇好坐標系：當前已知點是什么坐標系就采用什么坐標系，不清楚的可采用國家基本坐標系（圖3）。

圖3 控制點照片

（2）設置好投影參數：知道已知點坐標中央子午線的，采用實際中央子午線，不知道的則選取當地經度作為中央子午線，X常數用0，Y常數用500000，投影尺度比用1。

（4）設置基準站，通常有兩種情況設在非已知點上和設在已知點上。

（5）進入“求轉換參數”，按T鍵取出Prt1坐標，按R鍵取出Pt1坐標，按Enter鍵進入取第二點坐標，按T鍵取出Pt2坐標，按R鍵取出R2坐標，按Enter鍵轉換參數計算完畢，并自動存儲到“轉換參數”中，進入轉換參數，查看轉換參數，打開轉換參數。

（6）重測P1或P2點坐標，檢查點坐標是否與已知點一致(在2cm誤差內)。有條件的還可以到第三已知點去檢驗轉換參數的正確性。

4 全站儀在碎部測量中的應用

4.1 界址點測定

準確地測定界址點的位置是土地產權管理的前提。界址點是地籍圖中最重要的要素。使用全站儀，通過極坐標方法進行平面界址點坐標測量是將全站儀安置在測站點，選擇儀器上的二維坐標測量模式，輸入測站點的二維坐標（Xcz，Ycz）、定向點的二維坐標（Xdx，Ydx），瞄準定向點進行后視定向并檢查，然后照準目標點（界址點）上的棱鏡，按坐標測量鍵，儀器就利用自帶程序計算并顯示界址點的二維坐標值（Xj，Yj）。

4.2 地籍圖測繪

地籍圖測繪中主要包括制作地籍圖和宗地圖。地籍圖是專題圖，它首先要反映地籍要素以及與地籍有密切關系的地物，其次在圖面載荷允許的條件下，適當反映其他內容。地籍要素要反映充分、明顯，其他要素摘要表示，一般可舍去細部、次要的部分。地籍圖內容主要有地籍要素、地物要素和數學要素。

4.3 面積量算

在城鎮地籍測量中，一般面積量算以宗地為單位，利用測量的界址點計算面積。目的是摸清城鎮土地利用現狀，以便為城鎮建設作參考。全站儀測量之后的數據也要在Excel表格中進行處理，需要先將數據導出到電腦上，導出數據如圖4。

圖4 碎部測量原始數據（.txt文件）

5 結論

本文在地籍基本控制網和加密控制網布測中，引進了 GPS-RTK 技術測量方法布設圖根控制點，對地籍碎部測量的核心部分——界址點的測量使用全站儀，通過極坐標方法進行平面界址點坐標測量，提高了界址點測量精度。

在進行內業數據處理時，將RTK和全站儀所測得的數據導入Cass7.0當中進行繪圖，繪圖時所有地物都不需符號化，只要按圖層分開就能進行入庫處理。

在初步處理完成以后，外業要將成果提交給內業進行入庫處理，外業只需要提交變化部分的圖層就可以，其余沒有變化的圖層要關閉，最終成果見圖5。

圖5 廊坊市城市變化圖層

[1]胡志剛,花向紅,韓紅超,等．GPS-RTK技術在地籍測量中的應用研究[J]．測量信息與工程,2007(5)：46-47．

[2]劉娟,郝建新,張金榜．淺談GPS-RTK技術在地籍測量中的應用[J]．科技信息：科學·教研,2007(3)：60-64．

[3]李天文．GPS 原理及應用[M]．北京：科學出版社，2004：89．

[4]張鳳錄,陳品祥．GPS RTK 在城市導線測量中的應用研究[J]．測繪通報,2005(7)：13-16．

[5]吳風華．GPS 在地籍測繪中的應用研究[D]．武漢：武漢大學,2003．

[6]王瓊．RTK 測量精度分析與研究[D]．長春：吉林大學，2008．

王旭兵（1986—），男，漢族，助理工程師，主要從事數字化土地測量工作。E-mail:418799841@qq.com