余淑君 杜小明

GPS测量技术与传统测量技术相比有很多优点,如提供全天候服务、点与点之间不需要通视、精度高、操作简单等。其中实时动态差分测量(Real Time Kinematic,RTK)是一种精密的GPS测量方法,GPS RTK技术可用于控制测量或者碎部测量。但是在现实环境中,RTK测量可能会面临某些问题而无法作业,特别是在城市地区,由于建筑物阻挡而无法接收GPS信号以及由于通讯链路失效造成RTK基站和流动站之间无法进行数据传输。因此,必须考虑其他方法进行补测。

完成测量后的成果输入地理信息系统软件后,供土地利用监控或地籍管理等。每一块宗地对应一种土地利用类型,每一区域土地利用类型改变,则宗地属性同时改变,为了更新土地利用类型变更后的土地数据库,实现土地利用类型变化分析,找出需要重新测量的多边形转折点或边界线等资料,然后交外业人员实施。本文目的是以变化宗地为对象,研究利用RTK和全站仪实施城市地区测量的方法,获取城市土地利用信息。

1 RTK配合全站仪进行土地测量

RTK是利用GPS差分原理,利用载波相位实现实施差分定位。RTK测量包括放置在已知坐标点上的基准站和用于测量的流动站,并通过通讯设备(广播链路、手机通讯链路、网络链路等)将主站的观测数值实时传输到流动站接收机,流动站接收机在移动的状态下求解整周模糊度参数,实现实时获得流动站测量的点位坐标。与其他GPS测量方法比较,RTK除了具有其他GPS测量优点外,还有实施迅速、移动快速且不需要后处理内业计算工作等特性。RTK虽然有很多优点,但是也有一定限制,包括建筑物阻挡导致无法接收5颗以上的GPS信号、基准站与流动站之间无法进行通讯等,都会影响RTK作业。因此,可以采用全站仪辅助配合方法进行测量,具体方法是将RTK流动站接收机放置在可以成功求解点位坐标的位置。实施测量时,可以利用全站仪来辅助。RTK辅以全站仪实施土地测量方法为:将RTK流动站的接收机安置在可以成功求解点位坐标处,并记录坐标,按此要领以RTK实施全站作业所需的控制点点对,然后在该点安置全站仪,以全站仪测量方法测算P点坐标。

2 土地利用变化类型分析

为了优化土地测量作业方式,达到缩短外业时间的目的,需要事先分析目标区域土地利用变化类型,即从GIS角度建立目标区域多边形空间变化的概念模型,使得以RTK加全站仪从事目标区域测量作业更迅速。

土地利用变化类型可归类为:1)多边形分裂,分裂后的各个子多边形与其母多边形相邻多边形无合并关系。这类多边形可分为岛形、饼形、环形与全形四种。2)单一多边形分裂,其子多边形与母多边形相邻多边形的子多边形有合并关系。可分为相互扩张型、单向扩张型以及吞并型。常规上,RTK或全站仪作业方式是先确认测量目标区实体边界(多边形),然后再以RTK或全站仪测定构成多边形的主要地物,例如,目标区域是一个四边形,那么只要测量四边形的顶点坐标即可,将此项原则结合上述1),2)所讨论的多边形空间变化类型,可进一步将RTK或全站仪外业的工作量减少,以简化测量的外业流程。

3 RTK配合全站仪应用实验与探讨

3.1 都市土地利用变化类型分析——以某地区为例

前面介绍了一般土地利用变化的类型,为了进一步了解城市地区的土地利用变化类型,以某地区土地重划前、后的地籍图为研究对象,经分析后将该地区的土地利用变化类型归纳为以下三大类:1)重划后,宗地分割以一条主轴为中心,如一般常见的将一块宗地分割为两部分。2)重划后,宗地分割有两条以上主轴为中心:大面积宗地分割时会产生此种情形。3)重划后,为数块宗地合并,原宗地边界消失:多块细碎宗地合并为一块大宗地,这种情形在三期重划区为最多。

表1 RTK与全站仪测量的坐标较差与位置较差的比较 m

3.2 经由土地利用变化类型分析后,以RTK配合全站仪实施土地测量

本实验选取该区域内的某大学新校区模拟都市地区土地测量,经由分析目标区的土地利用变化类型后,简化RTK和全站仪土地测量的外业作业程序的状况,结果显示:1)配合GIS软件(如ArcGIS)的功能与土地利用变化类型分析,可以明确标示需实施测量的界址点,进而简化RTK和全站仪的外业工作。2)RTK在土地分割及合并测量上,的确是较传统测量方式来得迅速有效率;但在建筑物密集地区,或对通视有障碍的地区,RTK在测量时会无法接收到足够的卫星信号,因此,必须以全站仪辅助;此时RTK应在其他对空通视良好的地点布设点位,提供全站仪后续测量使用。

3.3 RTK和全站仪在城市地区土地测量的效能比较

为了比较RTK和全站仪在都市地区土地测量在精度、作业时间等效能,于该校区选取12个点位,作为实验对象,其中2点为导线控制点,另外10点当作检核点。根据上述实验结果,可以获得单独使用RTK与全站仪实施测量的优缺点与精度的范围,因此,可以判断RTK与全站仪联合测量时的测量中误差应该介于0.004 m～0.063 m之间,具体比较见表1,表2。

表2 RTK与全站仪作业优缺点比较

4 结语

本文以某市某地区土地重划前、后的地籍图为研究对象,分析该区的土地利用变化类型;并以某大学新校区为实验区,探讨RTK和全站仪在都市地区实施土地测量应用的有关议题。由上述实验结果显示:1)就GIS观点,每一块土地都是由一个闭合的多边形所组成。因此,在实施土地测量之前,可以就目标区的土地利用变化类型加以分析。2)使用GPS技术来取得土地使用变化空间信息的确较传统的全站仪来得快速及有效率;但因GPS是靠着接收卫星的信号来进行定位,因此在对空通视不良地区,使用RTK有其困难存在,此时必须以全站仪辅助施测。3)为使作业流程迅速,在事前需先了解目标区的土地利用变化类型、待测点位及无法利用RTK进行量测点位,根据此三者做好流程规划,即可缩短外业作业时间;而内业处理方面,只要将土地使用类型发生变化处的坐标输入,即可利用计算机对原图形进行更新,不需重新绘图,以节省内业处理时间。

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