余淑君 杜小明

GPS測量技術與傳統(tǒng)測量技術相比有很多優(yōu)點,如提供全天候服務、點與點之間不需要通視、精度高、操作簡單等。其中實時動態(tài)差分測量(Real Time Kinematic,RTK)是一種精密的GPS測量方法,GPS RTK技術可用于控制測量或者碎部測量。但是在現(xiàn)實環(huán)境中,RTK測量可能會面臨某些問題而無法作業(yè),特別是在城市地區(qū),由于建筑物阻擋而無法接收GPS信號以及由于通訊鏈路失效造成RTK基站和流動站之間無法進行數(shù)據(jù)傳輸。因此,必須考慮其他方法進行補測。

完成測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。每一塊宗地對應一種土地利用類型,每一區(qū)域土地利用類型改變,則宗地屬性同時改變,為了更新土地利用類型變更后的土地數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)土地利用類型變化分析,找出需要重新測量的多邊形轉折點或邊界線等資料,然后交外業(yè)人員實施。本文目的是以變化宗地為對象,研究利用RTK和全站儀實施城市地區(qū)測量的方法,獲取城市土地利用信息。

1 RTK配合全站儀進行土地測量

RTK是利用GPS差分原理,利用載波相位實現(xiàn)實施差分定位。RTK測量包括放置在已知坐標點上的基準站和用于測量的流動站,并通過通訊設備(廣播鏈路、手機通訊鏈路、網(wǎng)絡鏈路等)將主站的觀測數(shù)值實時傳輸?shù)搅鲃诱窘邮諜C,流動站接收機在移動的狀態(tài)下求解整周模糊度參數(shù),實現(xiàn)實時獲得流動站測量的點位坐標。與其他GPS測量方法比較,RTK除了具有其他GPS測量優(yōu)點外,還有實施迅速、移動快速且不需要后處理內業(yè)計算工作等特性。RTK雖然有很多優(yōu)點,但是也有一定限制,包括建筑物阻擋導致無法接收5顆以上的GPS信號、基準站與流動站之間無法進行通訊等,都會影響RTK作業(yè)。因此,可以采用全站儀輔助配合方法進行測量,具體方法是將RTK流動站接收機放置在可以成功求解點位坐標的位置。實施測量時,可以利用全站儀來輔助。RTK輔以全站儀實施土地測量方法為:將RTK流動站的接收機安置在可以成功求解點位坐標處,并記錄坐標,按此要領以RTK實施全站作業(yè)所需的控制點點對,然后在該點安置全站儀,以全站儀測量方法測算P點坐標。

2 土地利用變化類型分析

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

土地利用變化類型可歸類為:1)多邊形分裂,分裂后的各個子多邊形與其母多邊形相鄰多邊形無合并關系。這類多邊形可分為島形、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系?？煞譃橄嗷U張型、單向擴張型以及吞并型。常規(guī)上,RTK或全站儀作業(yè)方式是先確認測量目標區(qū)實體邊界(多邊形),然后再以RTK或全站儀測定構成多邊形的主要地物,例如,目標區(qū)域是一個四邊形,那么只要測量四邊形的頂點坐標即可,將此項原則結合上述1),2)所討論的多邊形空間變化類型,可進一步將RTK或全站儀外業(yè)的工作量減少,以簡化測量的外業(yè)流程。

3 RTK配合全站儀應用實驗與探討

3.1 都市土地利用變化類型分析——以某地區(qū)為例

前面介紹了一般土地利用變化的類型,為了進一步了解城市地區(qū)的土地利用變化類型,以某地區(qū)土地重劃前、后的地籍圖為研究對象,經(jīng)分析后將該地區(qū)的土地利用變化類型歸納為以下三大類:1)重劃后,宗地分割以一條主軸為中心,如一般常見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:大面積宗地分割時會產(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與全站儀測量的坐標較差與位置較差的比較 m

3.2 經(jīng)由土地利用變化類型分析后,以RTK配合全站儀實施土地測量

本實驗選取該區(qū)域內的某大學新校區(qū)模擬都市地區(qū)土地測量,經(jīng)由分析目標區(qū)的土地利用變化類型后,簡化RTK和全站儀土地測量的外業(yè)作業(yè)程序的狀況,結果顯示:1)配合GIS軟件(如ArcGIS)的功能與土地利用變化類型分析,可以明確標示需實施測量的界址點,進而簡化RTK和全站儀的外業(yè)工作。2)RTK在土地分割及合并測量上,的確是較傳統(tǒng)測量方式來得迅速有效率;但在建筑物密集地區(qū),或對通視有障礙的地區(qū),RTK在測量時會無法接收到足夠的衛(wèi)星信號,因此,必須以全站儀輔助;此時RTK應在其他對空通視良好的地點布設點位,提供全站儀后續(xù)測量使用。

3.3 RTK和全站儀在城市地區(qū)土地測量的效能比較

為了比較RTK和全站儀在都市地區(qū)土地測量在精度、作業(yè)時間等效能,于該校區(qū)選取12個點位,作為實驗對象,其中2點為導線控制點,另外10點當作檢核點。根據(jù)上述實驗結果,可以獲得單獨使用RTK與全站儀實施測量的優(yōu)缺點與精度的范圍,因此,可以判斷RTK與全站儀聯(lián)合測量時的測量中誤差應該介于0.004 m～0.063 m之間,具體比較見表1,表2。

表2 RTK與全站儀作業(yè)優(yōu)缺點比較

4 結語

本文以某市某地區(qū)土地重劃前、后的地籍圖為研究對象,分析該區(qū)的土地利用變化類型;并以某大學新校區(qū)為實驗區(qū),探討RTK和全站儀在都市地區(qū)實施土地測量應用的有關議題。由上述實驗結果顯示:1)就GIS觀點,每一塊土地都是由一個閉合的多邊形所組成。因此,在實施土地測量之前,可以就目標區(qū)的土地利用變化類型加以分析。2)使用GPS技術來取得土地使用變化空間信息的確較傳統(tǒng)的全站儀來得快速及有效率;但因GPS是靠著接收衛(wèi)星的信號來進行定位,因此在對空通視不良地區(qū),使用RTK有其困難存在,此時必須以全站儀輔助施測。3)為使作業(yè)流程迅速,在事前需先了解目標區(qū)的土地利用變化類型、待測點位及無法利用RTK進行量測點位,根據(jù)此三者做好流程規(guī)劃,即可縮短外業(yè)作業(yè)時間;而內業(yè)處理方面,只要將土地使用類型發(fā)生變化處的坐標輸入,即可利用計算機對原圖形進行更新,不需重新繪圖,以節(jié)省內業(yè)處理時間。

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