GPS连续运行参考站系统(CORS)在建设用地勘测定界中的应用

1 GPSGPS 连续运行参考站系统 连续运行参考站系统 CORSCORS 在建设用地勘测定界中的 在建设用地勘测定界中的 应用应用 乔利鹏 1 徐瑞英1 2 鲁小红1 侯莉1 2 1 山西省矿山调查测量队 山西 太原 030024 2 太原理工大学 山西 太原 030000 摘要 摘要 本文介绍了 GPS CORS 测量技术在建设用地勘测定界 项目中的应用 通过坐标系统转换 点位较差 中误差及限差的确 定 边长较差计算及限差的确定 面积较差计算及限差的确定论证 了 GPS CORS 测量技术在建设用地勘测定项目中的可行性 关键词 关键词 GPS CORS 勘测定界 精度分析 ApplicationApplication ofof GPS CORS TechnologyGPS CORS Technology inin SurveyingSurveying BoundaryBoundary Qiao lipeng1 Xu Ruiying1 2 Lu Xiaohong1 Hou Li1 2 1 Shanxi Survey of Mines TaiYuan 030024 ShanXi 2 Tai yuan university of technology TaiYuan 030000 ShanXi Abstract this paper is aimed to introduce the application of GPS CORS Technology for demarcation ways of construction land The feasibility of GPS CORS Technology in the demarcation ways of construction land is proved by coordinate system transformation point difference the determination of quadratic mean deviation and tolerance the determination of the calculation of the difference of 2 length of a side and its tolerance and the determination of the computation of the difference of area and its tolerance Keyword GPS CORS demarcation ways of construction land accuracy analysis 1 1 引言引言 RTK Real Time Kinematic 技术是在 GPS 技术基础上发展而 来时载波相位差分测量技术 它在测量过程中可以实时提供厘米级 精度的三维坐标 其优点是不受通视条件限制 速度快 精度高 各测量结果之间误差不累积 其局限性在于测量过程中要求基准站 与流动站共同观测五颗以上 GPS 卫星 容易受到测站周围地形地物 的影响 RTK 基准站的差分数据是通过无线电台发射的数据链传送 的 因此对无线电造成干扰的各种因素都会对 RTK 作业造成影响 地物反射造成的多路径效应也是影响测量精度的重要因素 1 连续运行参考站系统 CORS Continuously Operational Reference Stations 是指在一定区域内建立一个或多个基准站 对该地区构成网状覆盖 并以这些基准站中的一个或多个为基准 计算和播发误差改正信息 对该区域内的卫星定位用户进行实时改 正 GPS CORS 系统有效克服了 RTK 作业的局限性 从而提高了 大中城市基础测绘的精度 并具有实用经济等优点 2 2 2 工程概况工程概况 建设项目用地审批工作是国土资源管理的日常工作 建设用地 3 勘测定界是确保土地利用合理 准确 可持续的技术保障 针对农 地转用 土地征用 划拨和有偿使用等方式提供用地的各类建设项 目 开展划定土地使用范围 确定土地权属 测定界桩位置 标定 用地界线 调绘土地利用现状 进行面积量算汇总等工作 3我单位 采用 Leica Geosystems AG Heerbrugg Switzerland 生产的双频 GPS 1230 Leica TPS800 全站仪 计算机及 Cass 软件完成了山西 省某市经济技术开发区某宗地的勘测定界任务 3 3 GPSGPS CORSCORS 测量成果的坐标精度估计 测量成果的坐标精度估计 3 13 1 坐标系统转换的精度分析坐标系统转换的精度分析 勘测定界通常采用当地独立坐标 而 GPS CORS 提供的是 WGS 84 大地坐标 本次项目采用 Bursa 模型 7 个数迭代计算已知点 公式 1 建立坐标转换关系 4 5 6 1 i i i xy xz yz i i i Z Y X z y x Z Y X 0 0 0 100 010 001 0 0 0 式中 分别为任意点 在 WGS 84 大地坐标和当 iiiiii ZYXZYX i 地独立坐标中的坐标 为绕三个坐标轴的旋转角 称其 x y z 为旋转参数 的尺度为 称为尺度参数 2222 ZYXO 1 为三个平移参数 000 ZYX 表表 1 1 七参数转换求得的网点坐标与已知点坐标较差统计表七参数转换求得的网点坐标与已知点坐标较差统计表 TabTab 1 1 TheThe statistisstatistis ofof differencedifference betweenbetween thethe coordinatecoordinate calculatedcalculated usingusing 7 7 parametersparameters conversionconversion modelmodel andand knownknown valuevalue 4 点号点号 mm mmX mm mmY mm mmh JA01210 49 JA027 3 11 JA03 69 17 JA04 40 37 JA057 42 JA0610 558 JA07 111079 表中 为已知独立坐标和高程减去转换后得到的X Y Z 结果之差值 对放样作业误差影响较小 mmXm11 mmYm10 3 23 2 点位较差 中误差计算及限差的确定点位较差 中误差计算及限差的确定 设有作业点平面坐标成果为 用 GPS CORS 测量技术实 i x i y 测的平面坐标成果为 1 2 二者的纵 横坐标较差为 i x i yin 2 iii xxdx iii yydy 点位较差为 22 iii dydxdp 把 分别代入 3 式中可得中误差 i dx i dy i dp i m 3 nn m n 22 2 2 1 表 2 点位中误差差计算表 Tab2 The computation sheet of difference of point quadratic mean deviation 已知点坐标GPS CORS 测量坐标 点 名 纵坐标 m x 横坐标 m y 纵坐标 mx 横坐标 my x m mm y m mm p m mm 1 96917 2270 4772 8070 96917 2230 4772 8156 5 66 9 95 11 44 2 96774 8280 5065 3960 96774 8381 5065 4019 11 27 7 73 13 67 3 96698 0360 4717 2690 96698 0363 4717 2624 0 58 8 28 8 30 4 96657 1970 4849 1000 96657 2030 4849 1129 11 66 13 84 18 09 5 96463 3800 4895 0330 96463 3883 4895 0341 8 41 1 48 8 54 5 6 96725 4900 5038 4080 96725 5055 5038 4037 16 29 6 59 17 57 7 96647 4280 5075 0060 96647 4254 5075 0091 5 64 5 88 8 15 8 96595 0540 5165 3950 96595 0500 5165 4021 6 40 7 34 9 74 9 96529 6720 5280 4870 96529 6575 5280 4825 15 34 5 17 16 19 根据我国 土地勘测定界规程 规定 解析法测定的界址点坐 标与原拟用地界址点坐标之差的中误差应控制在范围内 允许cm5 误差应控制在范围内 6 7 表 2 中 点位较差 cm10 mmdxm5 20 计算结果均小于限差要求 点位中误差mmdym9 17 mmdpm 0 24 计算结果均小于限差要mmmxm29 16 mmmym84 13 mmmpm09 18 求 达到了我国 土地勘测定界规程 的精度要求 3 33 3 边长较差计算及其限差的确定边长较差计算及其限差的确定 设两个作业点之间的边长为 用 GPS CORS 平面坐标成果 i S 算的两点间相应边长为 1 2 二者的较差为 i Sin 4 iii SSdS 由式 4 计算结果可计算边长较差的相对误差为 1 1 i i N dS 表 3 边长较差计算表 Tab3 The computation sheet of the difference of length of a side 边号实测边长坐标反算边长 Ds mmDs s 1 2325 394325 40161 49245 2 3356 499356 496 31 108159 3 4138 006138 01141 28794 4 5199 191199 185 51 33558 5 6298 770298 760 91 32126 6 786 23186 215 161 5261 7 8104 472104 466 51 18277 8 9132 372132 366 51 25521 9 1638 712638 700 111 53979 根据我国 土地勘测定界规程 规定 两相邻界址点间 坐标 6 反算距离与实地丈量距离的较差应控制在范围内 6 7 表 3 中 cm10 的各项计算结果 均达到了国家勘测定界规mmDm16 5261 1 m sD 范的限差要求 3 43 4 面积较差计算及其限差的确定面积较差计算及其限差的确定 作业点平面坐标成果为 用 GPS CORS 测量技术实测平 i x i y 面坐标成果为 1 2 二者的面积较差为 i x i yinS 5 n i iii xxyP 1 11 2 1 6 6 n i iii xxyP 1 11 2 1 7 n i iii yyxP 1 11 2 1 8 PPS 由 8 式计算结果得出面积较差为 0 902m2 图解法量算面积须进行两次 较差在限差之内时 取两次量算 的均值 两次面积量算的较差应满足下式 7 8 8 PM0003 0 为量算面积 勘测定界图纸比例尺分母 P 2 mM 经量算面积 本次勘测定界项目面积计算结果到了国家勘测定 界规范的限差要求 4 4 结论结论 结果表明 此放样成果的精度较高 质量可靠 山西省 GPS CORS 连续运行参考站系统性能稳定 技术指标能达到了设计 7 的要求 该系统初始化及得到固定解平均收敛时间为 20s 左右 双 星接收机有相对优势且具有良好的兼容性 系统定位精度方面 平 面内符合精度不超过 2cm 高程内符合精度较大 但鉴于勘测定界 规程对高程无明确要求 本文不做讨论 综上 GPS CORS 定位技术可大大提高作业效率 测量精度 所有界址点均在实地进行放样和定测 而且界址点间的精度基本上 是独立的 没有误差传播和误差积累 相比常规测量来说 其精度 和作业效率大大提高 随着 GPS CORS 技术的更加成熟 其应用 前景将会更加广阔 5 GPS5 GPS CORSCORS 勘测定界中应注意的问题 勘测定界中应注意的问题 在采用 Bursa 模型 7 个数迭代计算及已知点回代误差统计中可 以发现 已知点中的个别差点 会扭曲与降低转换参数的确定精度 建议把粗差点剔除后重新计算 9 进行坐标系统转换后 需到已知控 制点上进行检测 一是为了确认坐标转换系数的正确 二是为了检 验已知控制点间的兼容性 三是为了方便图根控制的精度评定 GPS CORS 作业过程中 有效卫星个数应不少于 5 个 点位几 何图形因子 PDOP 值应不大于 6 实际作业中 应在同时兼顾工 作效率与定位精度的情况下 尽可能将接收机的定位中误差设置小 一些 10 参考文献参考文献 1 张子江 徐军 RTK 实时动态测量可靠性的检验 J 勘察科学与 技术 2002 4 49 51 8 2 徐文兵 GPS 连续运行参考站系统 CORS 定位精度的可靠性研 究 2009 3 辜寄蓉 韩光聪 张孟冬 邓晶 建设用地勘测定界功能探讨 测绘科学 2007 32 1 4 王兵海 姚连璧 七参数坐标转换的迭代算法与精度分析 第二 届全国土木工程研究生学术论坛论文集 5 顾胜东 刘长义 浅述 GPS RTK 在建设用地勘测定界中的应用 黑龙江科技信息 2008 11 6 丁文利 王怀念 黄良 动态 GPS RTK 测量的精度分析 地 矿测绘 20