数字摄影测量系统在高速公路测绘中的应用

第一篇：数字摄影测量系统在高速公路测绘中的应用

数字摄影测量系统在高速公路测绘中的应用

[摘 要] 随着信息技术和计算机技术的迅猛发展，数字摄影测量已取代传统的模拟摄影测量和解析摄影测量，使摄影测量进入数字化时代。本文论述了利用VirtuoZo NT全数字摄影测量系统在高速公路测绘中的应用，利用VirtuoZo NT系统测绘的高速公路数字线划图（DLG）、数字高程模型（DEM）、数字正射影像（DOM），能够满足公路设计的需要。[关键词] 数字摄影测量 DEM DOM 公路测绘 1 引言

随着信息技术和计算机技术的迅猛发展，航空摄影测量技术也有了前所未有的发展和进步。全数字摄影测量系统取代传统的摄影测量内业仪器，作为基础地理数据获取的作业平台，已成为必然的发展趋势。为适应数字摄影测量的需要，我单位自引进了VirtuoZo NT全数字摄影测量系统，经过技术培训和试生产之后，全面投入了实际生产工作。利用VirtuoZo NT全数字摄影测量系统，先后完成了青岛市1:2000、1:500比例尺 DLG测图，广西百色水利枢纽库区312国道改建1:2000 比例尺DLG测图、DEM制作，青海省塔拉滩生态治理区1:10000比例尺DLG测图、安徽省蚌-宁高速公路测绘等项目。现就VirtuoZo NT系统在蚌-宁高速公路测绘中的应用作一论述。2 工程概况

蚌-宁（蚌埠-南京）高速公路安徽段途径蚌埠、凤阳、明光、来安等县，全长约170公里。测区内有平地、丘陵、山地，地物、地形复杂，植被茂密，给测绘工作带来一定的困难。为满足该高速公路安徽段设计的需要，我单位承担了该条公路的测绘工作，主要内容包括：高速公路选址的1:10000比例尺正射影像图制作、1:2000比例尺数字线划图（DLG）测绘以及符合CARD-1公路设计软件要求的数字高程模型制作。

由于公路选线设计要求在正射影像上进行，因而需要在摄影以后首先制作正射影像，根据正射影像，确定公路中心以及测量范围。数字高程模型的数据格式必须满足CARD-1软件的要求。由于世界紧，任务重，为如期完成任务，我们决定使用VirtuoZo NT全数字摄影测量系统来完成这项工作。3 正射影像图制作

正射影像图具有信息量丰富，现势性强的特点，能够最大限度反映地表信息。本项目制作正射影像图的目的，就在于利用正射影像图来确定蚌-宁高速公路的初设平面位置，划定1:2000比例尺地形图及数字高程模型的测绘范围。

由于没有进行外业像片控制测量，我们在1:5000比例尺地形图上量取部分明显地物点的三维坐标作为像片控制点，使用VirtuoZo NT空三加密模块（AATM+PATB）进行空三加密，创建模型，从而利用VirtuoZo NT进行正射影像图制作。这样做，能够充分利用VirtuoZo NT的自动化程度高，运算速度快的特点，在最短的时间内为用户提供高质量的正射影像图。

使用VirtuoZo NT制作正射影像图，与常规的使用纠正仪进行像片纠正相比，提高效率5倍以上。而且使用纠正仪无法制作山区正射影像图，也无法解决无缝镶嵌的问题。可见，使用VirtuoZo NT制作正射影像图的优势相当突出。4 数字线划地形图测绘

利用正射影像图确定了1:2000比例尺地形图的测绘范围后，我们对全测区进行了全野外像片控制和像片调绘。然后使用VirtuoZo NT进行数字线划地形图测绘。

VirtuoZo NT可以测绘各种比例尺的数字地形图，从1:10000、1:5000至1:500甚至更大比例尺的数字地形图。其实用的数字测图模块，线划半自动提取功能，可大大提高作业效率。

蚌-宁高速公路测绘项目共完成247幅1:2000比例尺数字地形图。VirtuoZo NT以其完美的界面设计，方便的操作功能，快速的运算及可靠的精度，为我们按时完成这项任务提供了保证。高精度数字高程模型制作

CARD-1软件是专门用于公路、铁路、管道工程设计的CAD系统。它是一种能够满足各设计阶段工程要求的、全新高效的CAD软件。CARD-1软件所要求的数字高程模型，实际上是不规则三角网数字地面模型（TIN），它的特点是能够很好的顾及地貌特征点、线，表示复杂地形表面比规则格网（grid）精确。要制作的数字高程模型数据为两类文件：点文件(*.asc)与线文件(*.pol)。点文件是能够反映实际地形的按一定规则排列的地形点。线文件是地形断裂线，即地形变换处的连线，如陡坎上、下边沿线；路堤、路堑的上、下边沿线；山脊线；山谷线等。断裂线上的点必须是点文件已经采集的点。

制作数字高程模型的方法有许多种：野外实测、在地形图上量取、利用摄影测量方法等。野外实测投入高，费工费时。在地形图上量取精度差,不能满足用户要求。利用摄影测量方法是目前最好的方法。在实际工作中，我们使用VirtuoZo NT的数字测图模块进行点、线提取，在进行线提取时全部使用折线而不能使用流线。点线提取完成后，利用VirtuoZo NT的导出文本文件功能生成文本文件（*.txt），再使用我们自己编制的转换程序，将该文本文件（*.txt）转换为符合CARD-1软件要求的点文件（*.asc）和线文件（*.pol）。

采用本方法测制的蚌-宁高速公路数字高程模型，经有关专家鉴定和业主的实际应用，数据完全能够满足CARD-1软件进行道路设计的要求，点、线密度合理、位置正确、精度可靠，为高速公路设计提供了可靠保证。6 结论

全数字摄影测量系统在生产实际中的应用，是摄影测量内业的一次革命。传统的航测内业是一个复杂的系统工程，而且产品单一，功效落后。现在，运用全数字摄影测量系统，在一台微机上就能完成航测内业的各个工序的工作，而且操作简单，工效翻倍，精度可靠，产品多样。VirtuoZo NT以其强大的功能，友好的界面，方便的操作，已成为全数字摄影测量系统中的佼佼者，被越来越多的用户所认可。

VirtuoZo NT全数字摄影测量系统用于高速公路测绘，不仅可以测绘符合精度要求的数字线划图，而且可以快速制作正射影像，按规定格式制作高精度数字高程模型，为高速公路设计提供各种精度可靠、现实性强的数字产品，满足高速公路设计的需要。

第二篇：数字摄影测量系统实验报告

数字摄影测量系统实验报告

专业：测绘工程

姓名：刘吉羽

学号：20083108011

2一．实验目的：

体会数字摄影测量系统进行立体测图的主要功能及主要作业步骤。从像对的内定向,相对定向,绝对定向到自动绘等高线,绘地形图等。

二．理论基础：

1．摄影测量系统的主要功能:

数字摄影测量系统是用来实现数字影像自动测图的系统。它除了可以胜任解析测图仪可完成的一切任务外，尚具有许多新的功能，如影相位移的去除，任意方式的纠正，反差的扩展，多幅影像的比较分析，图像识别，影像数字相关以及数据库的管理等等；通过显示器还可观察数字图像以及框标，控制点，DEM及其他所需特征；在空中三角测量中通过附加参数由自检校确定的系统误差的改正数可直接赋给图像，从而最终改善结果的精度；可转换成透视图像；可进行立体显示；可对图像自动进行所需要的特征提取，生成数字正射影像，数字高程模型或直接为机器人视觉系统服务等等。

2．VirtuoZo软件概况：

Virtuozo是武汉测绘科技大学全数字化自动测图系统WuDAMS的商品化名称，是国际同类五大著名软件系统之一。其核心技术处于国际领先水平。其主要功能为从输入的数字地面模型制作带高线的正射影像图与三维立体模型与交叉式全自动地物量测，可用于摄影测量、遥感与地理信息系统的数据采集与更新、测图与地图修测等。

三．实验步骤

1． 数字摄影测量数据准备

相机参数：应该提供相机主点理论坐标X0、Y0，相机焦距f0，框标距或框标点标 控制资料：外业控制点成果及相对应的控制点位图

航片扫描数据：符合VirtuoZo图像格式及成图要求扫描分辨率的扫描影像数据。VirtuoZo可接受多种图像格式：如TIFF、BMP、JPG等。一般选TIFF格式。

2． 建立测区与模型的参数设置

要建立测区与模型，VirtuoZo系统要设置很多参数，这些参数需要在参数设置界面上逐一设置。如测区（Block）参数、模型参数、影像参数、相机参数、控制点参数、地面高程模型(DEM)参数、正射影像参数和等高线参数等。其中有些参数在VirtuoZo系统中有其固有的数据格式，需要按照VirtuoZo规定的格式进行填写，如相机参数、控制点参数等。

3． 航片的内定向、相对定向与绝对定向

内定向：建立影像扫描坐标与像点坐标的转换关系，求取转换参数；VirtuoZo可自动识别框标点，自动完成扫描坐标系与相片坐标系间变换参数的计算，自动完成相片内定向，并提供人机交互处理功能，方便人工调整光标切准框标。

相对定向：通过量取模型的同名像点，解算两相邻影像的相对位置关系；VituoZo利用二维相关，自动识别左、右像片上的同名点，一般可匹配数十至数百个同名点，自动进行相对定向。并可利用人机交互功能，人工对误差大的定向点进行删除或调整同名点点位，使之符合精度要求。

绝对定向：通过量取地面控制点或内业加密点对应的像点坐标，解算模型的外方位元素，将模型纳入到大地坐标系中；①人工定位控制点进行绝对定向。相对定向完成后（即自动匹配完成后），由人工在左、右像片上确定控制点点位，并用微调按钮进行精确定位，输入相应控制点点名。每个像对至少需要三个控制点，一般为六个。定位完本像对所有的控制点后，即可进行绝对定向。②利用加密成果进行绝对定向。VirtuoZo可利用加密成果直接进行绝对定向，将加密成果中控制点的像点坐标按照相对定向像点坐标的坐标格式拷贝到相对定向的坐标文件（*.pcf）中,执行绝对定向命令，完成绝对定向，恢复空间立体模型。

4． 同名核线影像的采集与匹配

非水平核线：非水平核重采样是基于模型相对定向结果，遵循核线原理对左右原始影像沿核线方向保持X不变在Y方向进行核线重采样

水平核线：水平核重采样使用了绝对定向结果，将核线置平

两种核线的区别：非水平核重采样所生成的核线影像保持了原始影像同样的信息量和属性，因此当原始影像发生倾斜时，核线影像也会发生同样的倾斜，而水平核线避免这个倾斜情况。两种不同的核线形式匹配结果是迥然不同的，在实际作业时，一定要保证每个作业步骤使用都是同一种核线影像。（建议一个测区都使用一种采样方式）

影像匹配：影像匹配是数字摄影测量系统的关键技术，是沿核线一维影像匹配，确定同名点。生成核线影像。完成了模型的相对定向后就可生成非水平核线影像，但是要生成水平核线影像必须先完成模型的绝对定向。核线影像的范围可由人工确定，也可由系统自动生成最大作业区。影像按同名核线影像进行重新排列，形成按核线方向排列的核线影像。以后的处理，如影像匹配、等高线编辑等，都将在核线影像上进行。

影像匹配。按照参数设置确定的匹配窗口大小和匹配间隔，沿核线进行影像匹配, 确定同名

点。计算机进行自动匹配的过程中，有些特殊地物或地形匹配可能会出现错误，比如：影像中大片纹理不清晰的区域或没有明显特征的区域。如：湖泊、沙漠和雪山等区域可能会出现大片匹配不好的点，需要对其进行手工编辑；由于影像被遮盖和阴影等原因，使得匹配点不在正确的位置上，需要对其进行手工编辑；城市中的人工建筑物，山区中的树林等影像，它们的匹配点不是地面上的点，而是地物表面上的点，需要对其进行手工编辑；大面积平地、沟渠和比较破碎的地貌等区域的影像，需要对其进行手工编辑。匹配结果会影响以后生成的DEM的质量，所以进行匹配结果编辑是很有必要的，实习过程如图17所示。

5． DEM、DOM与等高线等数字产品的生成数字地面高程模型（DEM）：数字地面（高程）模型(Digital Elevation Model)；数字正射影像（DOM）：数字正射影像模型(Digital Ortho-Image Model)；

VirtuoZo 系统根据影像匹配后产生的视差数据、定向处理后得到的结果参数以及用户为建立 DEM 所定义的参数等，自动建立 DEM。VirtuoZo提供两种生成数字地面高程模型的方法。

（1）直接利用编辑好的匹配结果生成地面高程模型，如图20所示。（2）进入DEMMaker模块，利用特征点、线、面构成三角网，内插生成DEM，如图21所示。

数字地面高程模型（DEM）是制作正射影像的基础。当DEM 建立后，既可自动内插生成相应的等高线影像。也可以进行正射影像（DOM）的生成，利用上面生成的单模型的DEM生成该模型的正射影像。

6． 基于立体影像的数字化测图（IGS数字测图）

交互式数字影像测图系统（Interactive Graphics System，IGS）是利用计算机代替解析测图仪、用数字影像代替模拟像片、用数字光标代替光学光标，直接在计算机上进行数字化测图的作业方法。在立体或正射影像上进行地物数据采集和编辑，生成数字测图文件（*.xyz），在匹配预处理中被叠加到了立体影像上，然后参与影像匹配，设置作业环境，就可进行地物量测和图素编辑等。

7．多个模型的拼接、成果图输出

一个测区不只有一个模型，它可能是有很多模型组成的，前六部分的处理均是单模型处理，我们可以得到每个模型的DEM、DOM、等高线等成果。要得到整个测区的成果数据，还需要进行拼接操作。

四．实验总结

总体来说，通过几次的上机实验，熟悉了VirtuoZo软件的基本功能，对于图象的内定向相对定向以及绝对定向有一个明确的认识，同时学会了立体测图的操作过程。经过实验和考核，意识到要较好的完成该实验，准备工作即控制到的采集和测量至关重要，因为控制点的数据

质量好坏直接决定相对定向的残差结果。上机操作过程中，操作步骤要明确并且不能随意颠倒，否则可能出错或者达不到想要的结果。在考核的时候也是做了很多次才成功，每次都是换了电脑就不行了。原因就是自己对于步骤的顺序不够仔细不够熟练，所以会出现许多未预料的错误。

第三篇：测绘新技术在地籍测量中应用

测绘新技术在地籍测量中的应用

姓名：班级：学号： 陈 松 115121-05 20121000846

目录

摘要：...................................................3 第一章 引言..............................................4 第二章 地籍测量基本方法..................................4

2.1、地籍测量的发展.............................................4

2.2、现代地籍测量的内容和特点...................................5

2.2.1、现代地籍测量的内容.........................................................................................5

2.2.2、现代地籍测量的特点.........................................................................................7

2.3、地籍测量精度要求...........................................8

2.3.1、地籍控制测量精度要求.....................................................................................9

2.3.2、地籍碎部测量精度要求.....................................................................................9

第三章 现代地籍技术的测量模式...........................10

3.1、野外数字测量模式..........................................10

3.2、GPS 测量模式..............................................12 3.3、数字摄影测量与遥感模式....................................12 3.4、内业扫描数字化测量模式....................................13

第四章 GPS RTK技术在地籍测量中的应用....................14

4.1、GPS RTK技术的原理及方法...................................14

4.1.1、GPS RTK技术的原理........................................................................................14 4.1.2、GPS RTK的基本组成........................................................................................14 4.1.3、GPS RTK的测量方法........................................................................................15 4.1.4、流动站距基准站的距离...................................................................................15 4.2、GPS RTK测量的技术设计.....................................16

4.2.1、GPS 网形设计规范要求...................................................................................16 4.2.2、GPS 的精度密度及设计依据...........................................................................17 4.2.3、GPS 网的基准设计...........................................................................................18 4.2.4、GPS 网的图形设计...........................................................................................18 第五章 基于遥感影像的地籍测量方法.......................19

5.1、基本思想和技术流程........................................20

5.2、遥感影像处理..............................................20 5.3、遥感图像解译及精度分析....................................21

结语....................................................23 参考文献................................................24

摘要：

随着现代3S技术的快速发展，4D产品和高精度以及高效率的测绘仪的产生，地籍测量将逐渐与现代的测绘技术紧密结合起来，从而让地籍测绘从根本上发生转变。GPS以其测量精度和自动化程度都比较高的优势，成为地籍测绘中的重要技术手段之一。现代地籍测量主要是指利用现代测绘技术以一定的精度测定土地境界、土地权属位置、土地面积并以反映土地利用类型、分布状况以及质量等级的专门测量，它为国家土地管理部门提供具有现时性的土地详查资料，并为土地登记提供依据。本文研究了包括GPS、RTK 技术的原理，分析了新技术的特点，明确了 GPS、RTK技术的施测条件，针对地籍测量的要求，在介绍地籍测绘基本方法的基础上，从经济、精度、时间方面探讨GPS地籍控制测量的技术问题，提出切实可行的技方案。此外还介绍了现代遥感技术在地籍调回中的相关应用等。

本文分为六个部分，其中依次介绍了地籍测量的发展和特点，现代地籍测绘的方法与精度要求，重点探讨了GPS、RTK用于地籍碎部测量的可行性，分析了各种误差来源对定位精度的影响，提出有效的减弱或消除措施。并且论证了使用遥感图像处理来进行地籍调绘的可能性，精度是否符合要求的分析，对于困难地区，采用本文所提出的集成思想是能够解决地籍碎部测量问题，满足地籍测量的精度要求。

关键词:地籍测绘、现代测量、GPS RTK、遥感、第一章 引言

地籍测量是以一定的精度测定土地境界、土地权属界位置、土地面积, 并以反映土地利用类型、分布状况以及质量等级为主要目的的测量工作。地籍测量必须为进一步建立地籍数据库和地籍管理系统提供准确、合理、规范、全面的基础数据，传统的地籍测量手段已经难以满足实际工作的需要，现代测绘技术和方法在地籍测量中正发挥着巨大的作用。随着现代测绘技术的发展, 高精度、高效率的新型测绘仪器的出现, 地籍测量与现代测绘新技术的结合逐渐紧密, 地籍测量的仪器和方法都有了较大的改变。传统的地籍测量手段已经难以满足实际工作的需要, 现代测绘技术和方法在地籍测量中正发挥着巨大作用。与传统的测绘技术相比, 现代测绘可以让测绘产品更加多样化, 技术含量和应用水平更高, 产品的使用与维护更加方便、快捷、直观, 其产品具有明显的优越性。

第二章 地籍测量基本方法

2.1、地籍测量的发展

地籍这个名词的出现和不断发展是人类社会进步、经济发展、生产力和科技术水平不断提高的结果，而地籍产生最基本的原因是因为国家的出现。在人类原始社会当中，土地处于大家“予取予求”的状态，那时的人们共同劳动，按照氏族的内部规则分享人们的劳动产品，并不需要去了解土地所处的状况及人与地的关系。但是随着生产力的发展和社会的进步，国家这个凌驾在劳动人民群众之上的机器出现了。这个时侯，地籍这个作为为维护国家机器正常运转的工具也随之出现了。而且它在保障国家的税收、维护国家土地制度等方面发挥了非常重要的作用。

从技术的层面讲，关于评价土地质量的理论、技术和方法日趋完善，土地的质量评估资料被纳入地籍中。随着社会的进步、生产力的提高和科学技术的发展，测量最为地籍基础数据的获取手段，无论测绘方法还是测绘仪器都有了长足的进步，使得地籍测量的精度更高，地籍图的内容更加丰富，对边界等要素的描绘更加清楚和准确。这也就为一个国家的政府部门在进行决策和规划时提供了一个可靠的依据。这时的地籍资料已经广泛地被房地产经营管理、规划设计、土地开发、土地整理、财产税收、法律保护等领域所使用，地籍的内容也更加地丰富多彩，扩展了传统地籍应用领域，已经成为了多用途地籍，这也是今天在我们所说的现代地籍。

2.2、现代地籍测量的内容和特点 2.2.1、现代地籍测量的内容

所谓的现代地籍测量是为了获取并表达各种地籍信息而进行的各项测绘工作，它的基本内容就是测定土地以及土地附着物的权属界线、位置、面积等。现代地籍测量的具体内容如下：（1）现代地籍的控制测量

现代地籍的控制测量又分为两个过程，平面控制测量及高程控制测量。平面控制测量的目的是测定控制点的平面位置，根据精度的不同它又被划分为基础控制测量和图根控制测量。在布设平面控制网时应当遵循从整体到局部、由高级到低级、分级布网并且逐级控制的基本原则。高程控制测量的目的是测定控制点的高程，它一般采用水准测量的方式来完成，在某些情况下也可以采用三角高程测量。现代地籍测量的控制测量应按地籍测量技术规范进行外业观测与内业计算。

（2）测定行政区划界线和土地权属界线的界址点坐标。（3）地籍测量外业数据的获取。

a)实际测量单位及个人宗地的界址点、宗地内的地物点及地形点的坐标。b)导出实测点坐标并在计算机上借助成图软件展点。

c)参照外业草图，在地籍软件的支持下，将所展的点进行绘图处理。d)把做好的图用绘图仪打印出来，到实地去检查有无漏测和测错，并在图纸上进行标注。

e)根据实地检查的情况，到现场去进行补测，并在内业进行修改。f)通过外业实际打点检查，在确定地籍图的精度满足要求的前提下，在图上标界址点和界址线，最后输出地籍图和街坊地籍图。

（4）地籍测量的内业编绘

a)地籍测量内业的主要内容是外业获取的数据输入和各项成果的输出。地籍测量的内业成图编辑是在地籍成图软件上进行的。

b)根据外业权属调查的结果和权属所有人的产权证、土地证和身份证等信息进行地籍调查表的填写和等级编号。

c)将外业获取的数据进行计算机的输入，并进行地籍图的绘制。d)把做好的地籍图进行绘图仪或打印机的输出，工外业检查使用。e)经过外业实地巡视检查和打点检查后，在计算机上进行修改和处理。f)在计算机上对地籍图标明界址点和绘制界址线，按街坊进行划分，并绘制街坊地籍图、宗地图、分幅地籍图、图幅接合表和控制点展点图（1∶5000）。

g)打印宗地图及各类面积统计表等。

h)根据应该上交的成果目录逐项整理各项成果资料，并进行技术总结。（5）地籍测量成果的检查与验收

检查验收的程序是：作业员进行自查—各作业组进行互查—测量队检查—上级门检查—省质检部门检查。（6）地籍测量成果提交

地籍测量应当提交的成果包含：控制测量图件资料、控制测量外业记录手簿、碎部测量的观测数据、控制点的点之记、地籍调查表、地形图、地籍图、街坊地籍图、宗地图、分幅地籍图、面积统计表、技术总结等资料。并提交以上各种成果自交的电子数据光盘。地籍测量流程图如图 2.1：

图 2.1 地籍测量流程图

2.2.2、现代地籍测量的特点

不同于基础测量及专业测量，现代地籍测量有它自己的特点，我们认为只要是涉及到了与土地及土地上的附着物有关的测量问题都被看做是地籍测量。具体情况表观为：

（1）现代地籍测量是在政府干预下的一项基础性的测绘工作，它也是具有法

律意义的政府对土地行使行政管理职能的行政性的一种技术行为。世界上的其它国家，一般都把地籍测量称为官方测绘。那么在我们国家，每次都是经过朝廷或者政府下达命令进行的地籍测量，这样做的目的其一是为了对土地产权的保护，其二是为了保障政府对土地行使税收权利。在当前阶段开展的现代地籍测量工作，也是国家为了保护土地、保护土地所有者及使用者的合法权益、有计划地合理使用土地为根本目的，并为社会的发展以及国民经济的提高提供重要的基础资料。

（2）现代地籍测量可以为政府决策部门进行土地管理工作时提供精确的而又

可靠的地理参考系统。透过地籍的发展历史以及在地籍的发展过程中进行的地籍测量的历史过程，测量技术一直都是地籍资料获取的关键技术之一。通过对地籍进行完善的测量工作，可以为解决土地纠纷、保护土地所有权和使用权以及对土地进行税收等方面提供合法的准确的数据。（3）现代地籍测量工作都是以前期的地籍调查为基础进行的。通过充分仔细 的地籍调查，可以获得完整的各种地籍调查资料，经过对调查资料的整理和分析，确定有效的地籍测量方法，最终提供满足地籍测量与干礼需要的各种文字、数据和图件资料。

（4）现代地籍测量也是对土地及房屋等各项证件进行的一次勘验。在地籍调

查和地籍测量的基础上，可以重新审核持证人对土地及房屋等所有权的位置和范围，勘验产权登记与实地使用情况的一致性，通过现场实际测量，可以为土地房屋等的权属进行确认，为地籍管理提供可靠的法律依据。（5）现代地籍测量中使用的测量技术标准要严格遵守国家地籍测量技术规范

要求。国家地籍测量技术规范标准是进行现代地籍测绘的根本依据，在进行地籍测量的过程中必须严格遵守。对地物地貌的测绘，在精度上要确实满足要求，地籍测量提供的各种数据是政府进行土地等管理的法律依据，必须客观和公正，符合实际情况。

（6）现代地籍测量的内容现势性强。当今社会经济发展迅速，土地开发利用

和国家基础设施建设步伐加快，随着人们生活水平的提高，居住环境不断在改善，地籍的内容变化频繁。为了能够保持地籍内容的现势性，必须较之以前缩短地籍测量的周期，只有这样才能及时准确的反应土地的使用状况和其上附着物的情况，是地籍反应的内容与现实保持最大限度的一致性。

（7）现代地籍测量的技术和方法更加先进。在现代地籍测量中，已经集成了

当今测绘领域最先进的技术和方法，不仅有对普通测量、面积量算等知识的应用，而且把数字化测图技术、数字摄影测量与遥感技术、现代大地测量技术以及 GPS技术等应用到了现代地籍测量当中，使得现代地籍测量的精度更高，速度更快，地籍成果资料更加全面和客观。

2.3、地籍测量精度要求

地籍测量包括地籍控制测量和地籍碎部测量，在实际工作中，地籍测量的精度要求及成图比例尺取决于所测地区地籍要素的复杂程度及经济发展要求。

2.3.1、地籍控制测量精度要求

地籍控制测量必须遵循的原则是: 从整体到局部、分级布网，由高级到低级分级控制。地籍控制测量又分为基本控制测量和地籍控制测量2 种。地籍以测量工作按照基本控制测量为基础，可以分为一级、二级，可布设为相应级别的三角网、测边网、导线网和GPS 网。地籍平面控制测量坐标系统尽量采用国家统一坐标系，条件不具备的地区，可采用地方坐标系或任意坐标系。地籍控制测量的精度是以界址点的精度和地籍图的精度为依据指定的，《地籍测量规范》规定，地籍控制点相对起算点的点位中误差不超过± 50 mm。

2.3.2、地籍碎部测量精度要求

地籍碎部测量即界址点和地物点坐标、地类要素的获取，包括定境界线、土地权属界址线和界址点、房屋及其他构筑物的实地轮廓、铁路、公路、街道等交通线路及海岸、滩涂等主要水陆设施的测绘。界址点是界址线或边界线的空间或属性的转折点，而界址点坐标是在某一特定的坐标系中利用测量手段获取的一组数据，即界址点地理位置的数学表达。界址点坐标的精度，可根据测区土地经济价值和界址点的重要程度来加以选择。在我国，考虑到地域和经济发展不平衡，对界址点精度的要求也应有不 同的等级(见表1)。

地籍测量是以地籍调查为依据，以测量技术为手段，从控制到碎部，精确测出各类土地的位置与大小、境界、权属界址点的坐标与宗地面积以及地籍图，以满足土地管理部门以及其他相关部门的需要。

第三章 现代地籍技术的测量模式

地籍测量专业性强，地籍数据具有法律效力，对数据精度要求高，配套的成果资料（图、表、册、卡等）现时性强，同步变更需及时。因此，根据地籍测量所特有的专业性，现代测绘技术对于地籍测量来讲，主要有野外数字测量、GPS 测量、数字摄影测量与遥感、内业扫描数字化测量4 种模式。受环境和技术的约束，这些模式各有优缺点，但能相互补充，从而实现地籍信息的全覆盖采集。

3.1、野外数字测量模式

数字测绘技术充分利用现代信息产业和计算机制图理论发展的最新成果，成为现代测绘的主流。全野外数字测绘产品主要是全野外测绘的基础数字地形图、地籍图，是建立适用于国土、规划、房产、城建、水利、电力等部门地理信息系 统的主要基础信息库来源。地籍也是如此，地籍数据库和地籍管理系统质量的好坏，取决于运用这种测量模式采集的数据。同时如果基础数字测绘产品质量标准较高，可供不同部门使用，避免资金的重复投入。针对数字地籍测量的三个环节———确权、测量、编绘，作业流程的科学化是保证质量的关键，同时还要注意作业工具的合理选择和搭配。野外数字测量主要使用的是全站电子速测仪，根据所搭配使用的硬件不同分3 种方式：

（1）全站仪＋电子记录簿(如PC－E500，G RE3，G RE4 等)＋测图软件。是利用全站仪在野外实地测量各种地籍要素（控制点和目标点）的数据，在数据采集软件的控制下，实时传输给电子记录簿，经过预处理后，按相应的格式存储在数据文件中，同时配绘草图，供测图软件进行编辑成图。全站电子速测仪、电子手簿是目前最新的测量仪器，同传统的测量手段（外业白纸测量、内业数字化）相比，智能化方面有了很大的进步，能够实现角度、距离的自动计算，技术容易掌握，但受硬件设备的限制，操作可视性较差，草图容易出错，功效不高。

（2）全站仪＋便携式计算机＋测图软件。是集数据采集和数据处理于一体的数字式地籍测量方式。通过全站仪在实地采集全部地籍要素数据，由通信电缆将数据传输给便携式计算机，数据处理软件实时处理并显示所测地籍要素的符号和图形，原始采样数据和处理后的有关数据均记录于相应的数据文件或数据库中。由于现场成图，具有直观、快速、高效的优点，可价格昂贵、野外环境适应能力较差。

（3）全站仪＋掌上电脑（PDA）＋测图软件。作业方式与②相同，采用蓝牙传输，这种系统定位于地籍数据的前端采集部分，通过使用体积较小、便于携带的PDA 来满足外业测量的智能化、电子化要求。从地籍测量外业的结果来看，该系统具有多种数据格式的融合显示、多种地籍测量方法的可视化实现、自由测站的自动化计算功能，并且掌上电脑价格低廉、操作简便、现场成图、度和效率都很高。这种系统虽然不完善，随着硬件和软件的发展，前景十分广阔。3.2、GPS 测量模式

GPS 本身就是现代测绘技术的一种标志。在现代地籍测量中主要用GPS 控制整个测区，以满足精度的需要。随着RTK技术的迅速发展，GPS+RTK 技术几乎覆盖整个测量领域。这种测量模式能实时地获取地籍要素坐标信息（通过实例证明，可以得到厘米级甚至更高精度），能够满足地籍测量高精度的前提下，在作业现场提供经过检验的测量成果，摆脱后处理的负担和外业返工的困扰。GPS RTK 技术主要有两种方式：

(1)GPS RTK 接收机＋测图软件。利用GPS RTK 接收机在野外实地测量各种地籍要素数据，经过GPS 数据处理软件进行预处理，按相应的格式存储在数据文件中，同时配绘草图，供测图软件进行编辑成图。GPS RTK 接收机是一种实时、快速、高精度、远距离的数据采集设备。其显著的优点是控制点大大减少，测量效率大大提高。缺点是必须绘制测量草图，一些无线电死角和卫星信号死角无法采集数据，必须用全站仪进行补充。(2)GPS RTK 接收机＋全站仪＋掌上电脑＋测图软件。克服集中数字测量模式的缺点，发挥各自的优点，可适应任何地形环境条件和任意比例尺地籍图的测绘，实现全天候、无障碍、快速、高精度、高效的内外业一体化采集地籍信息。

3.3、数字摄影测量与遥感模式

应用数字摄影测量与遥感模式进行地籍测量前景非常广阔。随着航空航天影像信息获取手段朝着多平台、多时相、多传感器、高分辨率、高光谱和快速机动的方向发展，高分辨率卫星遥感影像将成为地理空间信息获取与更新的主要数据源，以激光测距系统（LIDAR）、激光成像雷达、双天线SAR系统、数字摄像机、GPS/INS 为主体的机载三维数字摄影测量系统等多种数据获取手段的迅速发展，不但能完成地籍线划图的测绘，还可以得到各种专题的地籍图（如正射影像地籍图、三维立体数字地籍图等），同时利用卫星遥感进行土地资源调查和土地利用动态监测，为快速及时的变更地籍测量作好参照。由于地籍测量的精度要求较高，数字摄影测量主要以大比例尺航空像片为数据采集对象，利用该技术在航片上采集地籍数据，其控制点和目标点主要采用航测区域网法和光束法进行平差，即所谓的空三加密，进而通过专有数字摄影测量的数据处理软件，完成地籍测量的内外业。数字摄影测量与模式得到的地籍图信息丰富，实时性强，既具有线划地图的几何特征，又具有数字直观、易读的特性；地籍图上的界址点完善，不受通视条件的限制；除要用GPS 像控和地籍权属调查外，大部分工作均是在内业中完成，既减轻了劳动强度，又提高了工作效率，是一种广有前途的地籍测量模式。

3.4、内业扫描数字化测量模式

用扫描数字化方法对已有地形图或地籍图采集数字化地籍要素数据，而界址点的坐标数据则由之前所述的两种模式测出和计算得到，或把已有界址点的坐标数据输入计算机，然后将这两部分数据叠加，并在数据处理软件的控制下得到各种地籍图和表册。“准地籍测量”就是近年来出现的内业扫描数字化模式，即在已有的地形图上根据地籍台帐实地标绘宗地界址线，划分街道、街坊、调查区及编号，调查宗地座落、地名、门牌号码、房屋结构及层数，标示不清或精度不符时，可待日后做地籍调查和变更填补；这种地籍测量模式的前提条件是要求测区内的地形图或地籍图现时性强，并且具有完备的控制点和目标点。鉴于现代测绘技术在地籍测量中的几种模式，可以总结现代地籍测绘技术的三个特点：专业性、数字化、网络化，即以数字化的采集模式获取具有很强专业性的地籍要素并最终建立地籍数据库和地籍管理信息系统以实现网络办公自动化。但是上述四种模式以及各种组合方式各有优缺点和适应范围，因此在很大程度上并不是单独使用。根据测区的实际情况（如地形、地貌、建筑物、已有资料等）、各种模式的适用环境和作业单位的实力背景，可以选择经济、高效的测量模式，以达到地籍测量的精度要求。

第四章 GPS RTK技术在地籍测量中的应用

4.1、GPS RTK技术的原理及方法 4.1.1、GPS RTK技术的原理

GPS RTK技术采用差分GPS三类(位置差分、伪距差分和相位差分)中的相位差分。这三类差分方式都是由基准站发送改正数,由流动站接收并对其测量结果进行改正,以获得精确的定位结果,所不同的是发送改正数的具体内容不一样,其差分定位精度也不同.前两类定位误差的相关性会随基准站与流动站的空间距离的增加其定位精度迅速降低,故GPS RTK采用第3种方法.GPS RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上,另一台或几台接收机置于流动站上,基准站和流动站同时接收同一时间相同GPS卫星发射的信号,基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较,得到GPS差分改正值.然后将这个改正值及时地通过无线电数据链电台传递给流动站以精化其GPS观测值,得到经差分改正后流动站较准确的实时位置.流动站可处于静止状态,也可处于运动状态.RTK分修正法和差分法.修正法是基准站将载波相位修正量发送给流动站,以改正其载波相位,然后求解坐标.差分法是将基准站采集的载波相位发送给流动站进行求差解算坐标.前者为准RTK技术,后者为真正的RTK技术。

4.1.2、GPS RTK的基本组成

以美国天宝(Trimble)5700双频接收机为例来说明RTK的系统组成：

RTK系统的组成（以下Trimble5700为例)

基准站

基准站GPS接收机及接收天

线无线电数据链电台及发射天线12V 60A直流电源

流动站

流动站GPS接收机及接收天线无线电数据链接收机及天线

TSC1控制手簿 4.1.3、GPS RTK的测量方法

（1）“无投影/无转换”法.直接用接收机在基准站和流动站接收WGS84坐标和相应的地方坐标根据一定数学模型进行转换.这种方法基准站不一定要安置在已知点上,但根据不同的转换方法,需要观测一定数量的已知点。

（2）“键入参数”法.把用静态观测求得的WGS-84坐标和地方坐标键入到控制手簿中,进行转换,也可以置入静态观测平差时求取的转换参数.该方法基准站须架设在已知点上,但可以不观测其它已知点(为了检核,建议在方便时还是观测一定量的已知点)。

设置一台GPS接收机作为基准站,并将一些必要的数据如基准站的坐标、高程、坐标转换参数等输入控制手簿,一台或几台GPS接收机设置为流动站.基准站和流动站同时接收卫星信号,基准站将接收到的卫星信号通过基准站电台发送到流动站,流动站将接收到的卫星信号与基准站发来的信号传输到控制手簿进行实时差分及平差处理,实时得到本站的坐标和高程及其精度指标等,并随时将实测精度和预设精度指标进行比较,一旦实测精度达到预设精度指标的要求,手簿将提示测量人员是否接受该成果,接受后手簿将测得的坐标、高程及精度同时存储到手簿中。

4.1.4、流动站距基准站的距离

RTK数据链无线电发射机的工作频率目前采用UHF频段,当功率一定时,发射距离随天线高度增加而增加,如(1)式所示: 发射距离= 4.24 ×(H1 + H2)km(1)(1)式中: 4.24为经验值;H1 为基准站电台的天线高;H2 为流动站的天线高。4.2、GPS RTK测量的技术设计 4.2.1、GPS 网形设计规范要求(1)GPS 网形设计的依据

GPS 网布设前应进行技术设计，主要依据是 GPS 测量规范和测量任务书，以得到最优的布设方案。

技术设计准备：收集测区范围内有关的地形图、交通图、以及测区总体建筑规划和近期发展状况的资料。根据需要，收集测区范围既有的国家三角点、导线点、水准点和已有 GPS 站点等资料，如点之记，成果表等。在 GPS 方案设计时，一般首先依据测量任务书提出的 GPS 网的精度、密度和经济指标，再结合规范规定并现场踏勘具体确定各点间的连接方法，各点设站观测次数、时间长短等布网方案。(2)GPS 网技术设计的原则：

a)GPS 网一般应采用由独立观测边构成的闭合图形。如三角形、多边形、附合路线，以构成检核条件，提高网的可靠性。

b)GPS 网点应尽量与原有的地面控制网点相重合。重合点数不少于 4 个，以便可靠地确定 GPS 网与地面坐标系统的转换。

c)GPS 网点应考虑与水准点相重合，而非重合点一般应根据要求以水准测量方法进行联测，或在网中布设一定密度的水准联测点。

d)为便于观测和水准联测，GPS 点一般应设在视野开阔和交通便利的地方。为了便于其他常用方法扩展和联测，可在网点附近（大于 300 米）布设一个通视较好的点位。

e)GPS 网点的点与点间尽管不要求通视，但考虑到利用常规测量加密以及水准网联测的需要，每点应有一个以上的通视方向。

f)为了顾及原有的城市测绘成果资料以及各种大比例尺地形图的利用，应采用原有城市的坐标系统。

g)GPS 网必须由非同步观测边构成若干个闭合环或附合路线 4.2.2、GPS 的精度密度及设计依据

（1）GPS 测量精度标准

对于各类 GPS 网的精度设计主要取决于网的用途。用于地壳变形及国家大地测量的 GPS 控制网可按表 3.1 进行分级。用于城市或工程的 GPS 控制网可按表3.2 进行分级：

注：当边长小于 200m 时，以边长中误差小于 20mm 来衡量。(2)各等级 GPS 相邻点间弦长精度标准 其形式为：=a2(bd)2 式中： σ—距离中误差（mm）； a—固定误差（mm）； b—比例误差系数（ppm）； d—相邻点之间的距离（km）。

在实际工作中，精度标准根据测区大小、GPS 网用途来设计网的等级和标准。⑶GPS 点的密度标准

制定 GPS 网的密度标准，主要是考虑任务要求和服务对象。密度标准参考表3.3 的规定执行(表中的单位为单位：km)。

4.2.3、GPS 网的基准设计

GPS 外业数据获取的属于 WGS84 坐标系下的数据，实际工作中我们一般需要使用的是国家坐标系或者是地方独立坐标系的坐标数据。故此在进行 GPS 网的技术设计时，应该必须首先明确 GPS 所采用的起算数据的坐标系统。GPS 网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。在基准设计时，应充分考虑一下几个问题：

（1）设计时应当考虑在地面坐标系中确定起算数据并在观测时要联测这些地方控制点，以便在计算时对坐标系进行转换。

（2）对于 GPS 网内已知的高等级国家控制点或者是城市的等级控制点，在构成 GPS 网时要考虑它们分布的位置，尽可能使它们分布在网的四周区域，并最好构成长边，使 GPS 网的轻度高保证解算的精度。（3）参与联测的已知高程点为了保证未知点高程拟合的精度需均匀分布在整个 GPS 网中，对丘陵或山区联测高程点应按高程拟合曲面的要求进行布设。

（4）对于 GPS 网的坐标系应该与已知控制点的坐标系相一致，并尽可能与本测区已有的坐标系相一致，方便以后的使用。

4.2.4、GPS 网的图形设计

根据不同的用途，GPS 网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及边点混合连接四种基本方式。也有布设成星形连接、附合导线连接、三角锁连接等。选择什么样的组网，取决于工程所要求的精度野外条件及 GPS 接收机台数等因素。（1）点连式：相邻同步图形之间仅有一个公共点的连接。如图 3.1 所示：（2）边连式：同步图形之间由一条公共基线连接。如图 3.2 所示：（3）网连式：指相邻同步图形之间有两个以上公共点相连。

（4）边点混合式连接：把点连式与边连式有机结合，组成 GPS 网的方式。如图 3.3 所示：

（5）三角锁连接：用点连式或者边连式组成连续发展的三角锁同步图形。如图 3.4 所示：

（6）导线网连接：如图 3.5 所示：（7）星形布设：如图 3.6 所示：

第五章 基于遥感影像的地籍测量方法

现以甘肃张掖开展的农村宅基地地籍测量试点项目为实例，通过试验探讨了基于遥感影像的农村宅基地地籍测量方法。

试验概况本次试验选用0.5 m 分辨率的GeoEye 遥感影像，该影像的时相接近本次试验的时间，因此现势性较强。为了提高遥感影像正射校正的精度，裁剪了一幅覆盖一个村庄且面积不超过1 km2 的矩形遥感影像(如图2 所示)进行试验。该试验区地势平坦，区域内的建筑物绝大部分为平房，高度均匀且低矮。首先用全站仪或GPSRTK 全野外数字化测绘了试验区内的界址点和地籍图。界址点和地物点都具有相同的精度，且基本上都能达到图根点的精度要求。

5.1、基本思想和技术流程

地籍测量的主要内容包括测定宅基地界址点位置和测绘地籍图。本文所研究方法的基本思想是先用全站仪或GPS RTK 测量宅基地的界址点，然后用界址点作为像控点对高分辨率遥感影像进行正射校正，参照外业测绘的界址点、界址线，从遥感正射影像图上解译地物绘制地籍图。技术流程如下图所示：

5.2、遥感影像处理

在正射校正前，首先对遥感影像进行预处理，主要包括影像调整(图像的亮度、对比度和灰度)、去掉不要的灰色或斑点等，以提高遥感影像的清晰度;然后对其进行正射校正:

试验区遥感影像在试验区内分别均匀地选取了4 个和16 个界址点作为像控点，然后进行一次多项式和三次多项式正射校正，结果差别很小。这就说明，当被校正区域较小时，有效的像控点个数也会较少。最后选择用4 个点校正的正射影像图进行后期的试验。

5.3、遥感图像解译及精度分析

为了提高图像解译的精度，首先在测量界址点时对图像进行野外调绘，并将外业测绘的地籍要素(如界址点、界址线和宗地等)叠加到遥感正射影像图上，以此为控制和参照进行地物要素的解译;然后将解译后的地物图形与全野外数字化测绘的地物图形进行比较，如图3 所示。其中，浅色的是解译的图形，深色的是全野外测绘的图形，从而检验解译地物的精度。

均匀选取100 个同名地物点，以全野外数字化测绘的地物点坐标为真值，对同名的解译地物点的坐标进行精度检查，检查结果见下表:

以2 倍中误差(0． 5 m)作为限差，在剔除了2 个超限的误差后，计算得到解译地物点的点位中误差为:

考虑到全野外数字化测绘的地物点精度与图根点精度相等，所以该精度就是解译地籍图上地物点相对于邻近图根点的点位中误差。根据《城镇地籍调查规程》(TD 1001—1993)和《城市测量规范》(CJJ /T 8—2011)的规定: 大比例尺地籍图(或地形图)地物点相对于邻近图根点的点位中误差不得大于图上0.5 mm，即1 ∶ 1000 和1∶ 2000地籍图(或地形图)上地物点的点位中误差分别不得大于0.5 m 和1.0mm。由此可以确定，据此方法解译的地籍图上地物点的精度能达到1∶ 1000地籍图的精度要求，但略低。在实践操作时，一定要保证正射校正和调绘的精度，才能保证达到1∶ 1000 的精度要求;否则，虽然一定能够达到1∶ 2000地籍图的精度要求，但可能会超出1∶ 1000 地籍图的精度要求。总之，该方法测绘的地籍图一定能够达到农村地籍图的精度要求。本次试验之所以达到理想的精度要求，主要是因为采取了如下措施: 1)确保校正精度。一方面，选取遥感影像的分辨率不要低于1 m，影像范围最大不超过1 km2(这适合农村村庄分布零散的特点);另一方面，选择野 外全站仪实测位置良好的界址点作为像控点对遥感影像进行正射校正。2)确保解译精度。一方面，解译前对影像进行了野外调绘;另一方面，在解译时，将全野外数字化测绘的地籍要素(界址线和宗地)叠加到遥感影像上作为控制和参照进行地物的解译。另外，当农村宅基地地籍测量区域属于山区时，在制作正射遥感影像图时必须使用数字高程模型进行校正，才能保证解译地籍图上地物点的精度。该试验区是本试点县乃至整个甘肃河西走廊

地区最典型的一个区域，因此该试验区的方法和经验可以推广到整个河西走廊地区乃至西北五省区。

结语

现代测绘新技术在地籍测量中得到了广泛的应用，彻底改变了地籍测量的传统工作模式，不仅提高了工作的质量，同时也充分增强了地籍测量的效率，为国家土地测绘和相关行业的发展奠定了坚实的基础。传统技术与现代技术的区别，其主要标志在于技术是否高度集成和数据流是否连续。测绘仪器的智能化和内置软件的高度集成以及数据的无线传输，促进了现代测绘技术的迅速发展。随着全国“数字国土”工程的全面展开，以数字测绘技术、3S 技术为代表的现代测绘技术已经在地籍测量中广泛使用。通过对现代测绘技术在地籍测量中的多种测量模式的分析，比较现代地籍测量同“数字国土”之间的关系，总结地籍测量的基本框架，将现代测绘技术合理地运用到地籍测量中已经势在必行，并且随着GPS 卫星的拓展和Galileo 计划的全面实施，各种航空航天设备的精度不断提高，利用卫星定位与PDA 组合模式和数字摄影测量与遥感模式将是现代地籍测量手段中最具有广泛前景的技术。

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[11] 储晓圣.地籍测量中测绘新技术的应用研究.安徽同绘家园土地信息技术有限公司.2013

第四篇：GPS在高速公路测量中的应用

GPS测量的特点

相对于经典测量学来说，GPS测量主要有以下特点：

--测站之间无需通视。测站间相互通视一直是测量学的难题。GPS这一特点，使得选点更加灵活方便。但测站上空必须开阔，以使接收GPS卫星信号不受干扰。

--定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，而红外仪标称精度为5mm+5ppm，GPS测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。大量实验证明，在小于50公里的基线上，其相对定位精度可达12×10-6，而在100～500公里的基线上可达10-6～10-7。

--观测时间短。在小于20公里的短基线上，快速相对定位一般只需5分钟观测时间即可。

--提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。

--操作简便。GPS测量的自动化程度很高。在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。

--全天候作业。GPS观测可在任何地点，任何时间连续地进行，一般不受天气状况的影响。

GPS测量在公路测量中的应用

公路路线一般处在一条带状走廊内。其平面控制测量往往采用导线形式，这包括附合导线、闭合导线、结点导线等导线网形式。对于重要构造物如大桥、特大桥、长大隧道等，也有布设成三角网、线形锁等形式。

--常规测量方法的缺陷：

1、规范对附合导线长、闭合导线长及结点导线间长度等有严格规定，一般对于高等级公路均要求达到一级导线要求。这样，导线附合或闭合长度最长不得超过10公里，结点导线结点间距不能超过附合导线长度的0.7倍。这种要求一般在实际作业中难以达到，往往出现超规范作业。

2、搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统，往往国测、军测、城市控制点混杂一起，这就存在系统间的兼容性问题，如果用不兼容的起算点，势必影响测量质量。

3、国家大地点破坏严重，影响测量作业。由于国家基础控制点，大多为五六十年代完成，经过30多年，有些点由于经济建设的需要被破坏，有些点则由于人们缺乏知识遭人为破坏。在这些地区进行路线测量作业，往往在50公里以上均找不到导线的联测点。这样路线控制测量的质量得不到保证。

4、地面通视困难往往影响常规测量的实施。一般路线的控制点要求布设在距路线的300米范围内。由于通视的原因，这一条件难以满足，甚至在大范围密林、密灌及青纱帐地区，根本无法实施常规控制测量。

对于长大隧道，特大桥用常规测量有下列局限：

1、长大隧道、特大桥等构造物一般要求测量等级在四等以上。用常规测量方法，往往采用增加测回数，延长观测时间等费时、费工的方法来设法提高精度。

2、长大隧道、特大桥多为地形复杂困难地带，进行常规控制测量，为通视和网形，往往砍伐工作量相当大，这样测设费用很大，作业艰苦。

3、长大隧道及特大桥的控制网高精度及与路线网的低精度衔接，虽说用平差方法可以得到克服，但由于地形条件困难，其联结的测量工作量很大，且不太方便。实际工作中，构造物的控制测量与路线的控制测量经常出现脱节现象。

利用GPS测量能克服上述列举的缺陷，并提高作业的效率，减轻劳动强度，保证了高等级公路测设质量。

--GPS测量用于加密国家控制点：

京珠国道主干线粤境高速公路汤塘至广州北二环段路线长约60公里，所处地形为重丘区，路线设计为6车道。

该段有11个各种系统的平面控制点，经过实地寻找，找出了7个，有4个被破坏，破坏中有2个国家Ⅱ等点。在已找出的的7个控制点中，国家测绘局系统Ⅰ等点1个，Ⅲ等点1个；城市测量系统点2个；总参军控点3个。这些平面控制点分属不同测量系统，且等级不同。

为提高京珠国道粤境高速公路汤塘至广州北二环段测设质量，决定在国家测绘系统基础进行控制点的加密。加密的控制点布设方案是：沿公路路线每10km布设一对点，该对点相距约1km，且应通视良好。这样，该段共设了6对GPS加密点，加密点的精度要达到四等控制网的要求。GPS四等网由18个点组成，其网形略图如图1。（图1 汤塘至广州北二环GPS四等国家大地点加密）

该四等网采用4台Trimble SE400单频接收机作业。该机的标称精度为10mm+2PPm。四等网的观测时间为90min。数据采样间隔为15s。

基线预处理采用厂家提供的TrimvecPlus软件，平差计算采用武汉测绘科技大学编制的GPSADJ Ver2.0软件包。

通过平差处理，该四等网最弱点位中误差为4.11cm，平均点位中误差3.18cm，最弱边相对中误差1/27669，平均边长相对中误差1/453578。

整个四等网作业仅花4d时间。其效率较常规测量手段至少提高3倍。

在此基础上，我院同湖北省测绘局、湖南省第二测绘院合作，在京珠国道主干线湖南耒阳广州花都段进行了近600km的GPS加密国家控制点的测量。该地区路线跨越南岭山脉，沿线山高深、植被茂盛、地形地貌复杂、通视条件极差。国家一、二等三角点破坏严重，测设内可供利用的三角点稀少，在路线走廊范围内仅找到7个保存完好的国家三角点。

经过平差处理，网中最弱点点位中误差为4.13cm，最弱边相对中误差为1/12.5万。控制网的各项指标达到甚至超过国家四等网的技术要求。

近600km的GPS控制网，仅用两个外业组，10个作业员，7台GPS接收机，约20d的作业时间。若采用常规测量方法在相同人手的情况下，至少需要三个月的时间才能完成。

GPS测量用于隧道控制测量

在京珠国道主干线粤境高速公路翁城县境内有座靠椅山双洞直线型平行隧道，初测的左、右洞起讫桩号分别为ZK144+710～ZK147+730，YK144+730～YK147+740。其洞长分别为3020m和3010m。根据《公路隧道勘测规程》中对隧道类别划分标准，属公路特长隧道，洞外测量在贯 通面上对贯通误差影响值限值为±55mm。

靠椅山隧道地处亚热带地区，雨量充沛、荆剌丛生，沟深林密，野外作业条件十分艰苦，采用常规方法不仅费时费力，而且选点困难，砍伐工作量大。结合靠椅山地形特征，采用GPS测量，布设了如图2所示的GPS控制网。

靠椅山隧道控制网由14个点组成，网中最短边长为100.842m，最大边长为3597.4m，平均边长为1104.848m。

采用Wild 200 GPS接收机进行静态观测，观测时间为20～50min，采样率为10s，共观测了29条基线向量。

经过平差处理，网中最弱边相对精度为1/60106，最高相对精度达1/137万；最弱点位中误差为±0.83cm。在贯通面上贯通误差左、右线分别为±0.707cm和±0.693cm。

通过实施GPS测量可看出：GPS测量灵活、方便，能大大节省人力、物力、减少野外砍伐工作量，减少一些不必要的过渡点；具有极高的精度，它完全能达到《公路勘察规程》对隧道测量的要求；较红外仪导线测量，可提高效率4～5倍。

GPS用于特大桥控制测量

鄂黄长江公路大桥是连结长江两岸黄冈市和鄂州市的公路特大桥。为便于大桥设计和施工，采用GPS对首选方案Ⅲ、Ⅳ桥位进行Ⅲ等平面控制测量。布网设计方案为双大地四边形(如图3)。垂直于江面的长边约为1200m，平行于江面的短边约为500m。双大地四边形与两个国家Ⅱ等以上大地点联测。

经过平差处理，控制网精度为：最弱点位中误差1.93cm，最弱边长相对中误差1/113000，满足了Ⅲ等平面控制测量的精度要求。

GPS测量用于导线控制测量京深高速公路河北境高邑至邢台段地处华北平原，地势平坦，最大相对高差约20m，平均海拔约50m，境内村庄较多。植被多为小麦及田间行树。

公路及机耕道密集。

采用三台Wild 200 GPS接收机进行导线测量，作业方式采用点连接方式，三台接收机同时作业。作业完后，向前滚动(如图4)。

?Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示观测的同步环。

在GPS观测之前，已作高精度红外导线测量(EDM)和水准测量。

通过实际测量可以看出：

l GPS观测时间为7.5min，与常规红外仪测量相比，时间缩短了约20min，效率为4倍；与全站仪测量相比，时间缩短约8min，效率为2倍。

l GPS导线测量可靠性好，平面精度和高程精度均能满足高速公路测设的要求。

GPS测量用于摄影测量外业控制点测量

摄影测量一般沿飞行航摄的航线，每隔一定间隔就要在野外实地测量一定数量的平面和高程控制点(如图5)。野外平高控制点的间隔n按地形类别及所测地形图的比例尺而定。如1∶2000地形图，摄影比例尺为1∶10000，间隔n一般为4～6个摄影基线。

常规的野外平高控制点的测量方法是先沿航摄方向布设导线，然后在此基础上采用支导线方法测定航测象控点。这种方法主要是导线方式测量。

由于航摄面积较广，对23cm×23cm象幅，1∶10000摄影比例尺，覆盖范围为2.3km宽，双航线覆盖范围更宽，在这广阔范围内进行导线测量，往往由于实地条件的限制，其作业是相当艰苦的，且工作量大，作业周期长。

在京珠国道主干线粤境高速公路汤塘至广州北二环段这60km路线的航测外业中，利用4台TrimbleSE4000接收机，将一台或两台GPS接收机固定于已知点上，其余GPS接收机游动于像控点进行像控点三维坐标测量。全线航测像控点测量仅用5d作业时间。

经过平差处理，像控点平面点位精度达到了优于0.10m的精度，最弱边相对中误差为1/43734。

由此可见，GPS测量作航测控制，不仅具有高精度，而且具有极大的灵活性。它改变了逐步控制的测量模式，其效率较常规方法提高5倍以上。

GPS测量用于密林、密灌地区路线控制测量

随着经济的发展，高等级公路开始向山区、重丘区岭区拓展。这些地区人烟稀少，植被茂盛。成片的密林、密灌地区，水平方向通视困难，有时实施常规测量方法几乎不可能。

在海南中线新建公路海口至屯昌段测设中，自石山至永发镇约20km，植被覆盖厚，多为有剌密灌、杂草地，人迹罕见，有多个火山口。这种地区红外仪导线测量几乎没有可能。为提高高等级公路测设质量，采用GPS沿路线每隔2km作一对GPS点，这一对GPS点应保证足够的水平通视距离。

利用这2km一对的GPS通视点，就可在此基础上前后各支出不超过1km进行放线测设工作，既保证了测设工作的质量，又大大减少了作业的劳动强度，加快了测设周期。

在海南中线的20km密林密灌测设中，作了11对GPS通视点。采用TrimbleSE4000单频接收机在每个测站上观测30min，数据采样率为15s，作业方法是两台接收机处于固定点上，其余接收机游动于密林密灌区的埋设的通视点上。

经过平差处理，这22个GPS点的最弱点位精度为4.95cm，平均点位精度为2.85cm，平均边长相对中误差为1/486993。

GPS应用展望

从GPS测量中，可以看出GPS具有很大的发展前景：

首先，GPS作业有着极高的精度。它的作业不受距离限制，非常适合于国家大地点破坏严重地区、地形条件困难地区、局部重点工程地区等。

其次，GPS测量可以大大提高工作及成果质量。它不受人为因素的影响。整个作业过程全由微电子技术、计算机技术控制，自动记录、自动数据预处理、自动平差计算。

第三，GPSRTK技术将彻底改变公路测量模式。RTK能实时地得出所在位置的空间三维坐标。这种技术非常适合路线、桥、隧勘察。它可以直接进行实地实时放样、中桩测量、点位测量等。

第四，GPS测量可以极大地降低劳动作业强度，减少野外砍伐工作量，提高作业效率。一般GPS测量作业效率为常规测量方法的3倍以上。

第五，GPS高精度高程测量同高精度的平面测量一样，是GPS测量应用的重要领域。特别是在当前高等级公路逐渐向山岭重丘区发展的形势下，往往由于这些地区地形条件的限制，实施常规的几何水准测量有困难，GPS高程测量无疑是一种有效的手段。

第五篇：GPS测量技术在电子地图测绘中的应用

GPS测量技术在电子地图测绘中的应用

前言

随着互联网、汽车电子和无线手持设备对导航系统需求的剧增, 使得中国电子地图产业得到迅猛发展。面临这些需求, 许多城市和地区出现了各类电子地图。在电子地图的制作过程中,地图数据采集约占整个工作量的70%～80%。目前, 电子地图的数据获取主要有三种方法: 扫描现有地形图资料、图像资料(航片、卫星影像等)数字化以及数字测图。其中数字测图是利用GPS、电子全站仪等在野外实测直接生成数字地图, 这一方法适合于在没有现成图纸和航片时的大比例尺的地形测图，随着GPS测量技术的发展与广泛应用, GPS 数字测图已经成为电子地图数据采集的首选方式。

1、电子地图测绘的软、硬件设备

电子地图测绘采用的是集PDA 掌上电脑技术、GPS全球卫星定位系统技术和GIS 地理信息系统技术的软、硬件为一体的公路数据采集系统, 如图1 所示。在整个系统中对硬件部分的要求是: PDA 采用的是Windows Mobile 2003 微软操作系统;中央处理器主频率CPU 为624 MHz, 内存容量RAM185M, 外加1G PDA 扩展卡容量。GPS 采用蓝牙接口, 数据更新频率1 次/s , 自动定位时间45s , 定位精度小于5 m;对软件部分要求是:e-Road For PDA 和e-Road For PC 软件操作系统。前者是将GPS 接收的信号传输到PDA 上, 后者是将PDA 的数据传输到电脑上, 并对导出的地图数据进行合并和编辑。

2、电子地图测绘的原理

全球卫星定位系统GPS 分成3 个部分: GPS 卫星星座、地面监控系统、GPS 接收机。一般在测绘中所使用的是第三部分GPS 接收机。GPS 使用测距交会的原理确定点位, 其基本定位原理是每颗太空卫星在运行时, 任一时刻的位置都用一个坐标值来表示, GPS 接收机所在的位置坐标为未知值, 而太空卫星的讯息在传送过程中存在时间差, 将此时间差值乘以电波传送速度, 就可计算出太空卫星与GPS 接收机间的距离, 如此就可依三角向量关系列出一个相关的方程式。每接收到一颗卫星就可列出一个相关的方程式, 因此, 至少同时接收到三颗卫星发出的信号后, 即可计算出平面坐标(经纬度)值, 收到四颗卫星信号则可同时测出高程值, 五颗卫星以上可大大提高其测量精度。一般来说, GPS 接收机在运动中每秒的坐标数据都是最新的, 也就是说GPS 接收机会自动不断地接收卫星讯息, 并实时地计算其所在位置的坐标数据, 同时记录下来。

在GPS 定位中, 根据其运动状态可以将GPS 定位分为静态定位和动态定位。静态定位指的是对于固定不运动的待定点,将GPS 接收机安置于其上, 观测数分钟乃至更长的时间, 以确定该点的三维坐标, 又叫绝对定位。若将2 台或2 台以上分别固定不变地安置在待定点上, 则通过一定时间的观测, 可以确定这些点之间的相对位置, 又叫静态定位。而动态定位则至少有一台接收机处于运动状态, 测定的是各观测时刻运动中的接收机的点位。在电子地图测绘系统中采用的是动态定位。GPS 以全天候、高精度、自动化、高效率等特点赢得广大测绘工作者的信赖。

3、电子地图测绘的方法

3.1 外业采集

外业采集是整个测绘的核心工作, 采集组一般由4 名成员(PDA 操作员、记录员、带路者、驾驶员)和1 台作业车组成。PDA操作员要熟练掌握PDA 操作技术, 事先对要测的路线进行编号, 对于已经有编号的路线要进行核对, 做到不重复, 不遗漏每一条路线;记录人员要求反应速度快, 能领会操作员的意图, 配合操作员进行记录, 做到不遗漏, 准确率达到100%;带路者要求熟悉当地地形, 对整个地区的路线了如指掌, 做到不走重复路,以最佳路线测绘。驾驶员要平稳、匀速驾驶作业车, 并保养维修好。另外还要确保测绘设备具有充足的电量, 避免设备自动关机, 造成数据丢失。因此, 要求在测绘之前做好各项准备工作, 只有这样才能达到最佳的效果。

准备就序后, 首先要对GPS 进行定位, 然后打开GPS 蓝牙, 将其连接到PDA 上, 待其在PDA 上显示为“3D”状态时就表示GPS 已联接上PDA, 可以开始数据采集。采集数据前还要对将其测量数据进行命名, 方式建议采用当天的时间来命名, 并存入SD 卡上, 这样方便数据的合并和校核。测绘过程中常见问题的原因及解决的办法有:

(1)测绘过程中GPS 无法定位。

GPS 无法定位的原因可能是接收不到卫星信号, 这时可到一个空旷、周围建筑物少、天线少、外界干扰小的地带进行定位,待其定位好后再进行测绘。为了减少接收干扰, GPS 不能安置在根本接收不到卫星直射讯号的地方, 如室内、地下停车场、天桥下、树木密集、四面环山及隧道中。在汽车内, 应使用有长天线的GPS , 并把天线用磁石置在汽车外。在地形复杂、建筑物多、干扰多的地方, 建议使用带有延长天线的GPS。如果碰到信号好的地带最好不要采用天线。

(2)测绘过程中GPS 信号飘逸。

GPS 信号飘逸问题有多方面原因: ①在阴雨天卫星信号较弱, 很容易造成飘逸。②当地某些地区使用了卫星信号屏蔽, 使信号飘逸。③在信号很强时还使用了延长天线, 也会造成信号的飘逸。④操作错误所造成。对于不可避免的信号飘逸可以在内业顶点编辑中进行处理。

(3)测绘过程中行车速度过快。

对于一般的车载GPS 其数据更新频率是1 次/s, 因此测绘过程中车速要保证匀速行驶, 速度不宜过快, 车速一般控制在50 km/h, 防止在测绘过程中出现GPS 接收信号中断, 而使测绘数据不准确。

(4)测绘过程中不应长时间停留在某个区域。

当正在进行路线测量时, 如果较长时间在某个区域停顿时,要求PDA 操作人员暂停测量。避免长时间停滞在这个区域造成在PDA 显示的路线发生飘逸。

(5)测绘过程中基本信息处理。

由于PDA 对路线的线形和里程是自动记录的, 为使测绘过程中保证测绘准确迅速, 要求PDA 操作员对路线的基本信息不要过多输入, 只需旁边的记录员详细记录每一条路线的基本信息以及附属设施的基本参数。对于路线的基本信息可在内业处理过程中进行补充和完善。

(6)测绘过程中跨区路线处理。

由于地形复杂, 一些路线的基本信息在同一条线上都不尽相同。对于一些路线里程比较长, 是跨省或跨市(区)或跨乡(镇)的, 要对这些路线进行分段, 对于带路者要熟悉这一区域的地形, 做到不出现任何误差。记录员要在记录本上详细记载分段情况以及分段路线的基本信息。对于跨省或跨市(区)乡(镇)的路线一定要在当天测完, 方便以后的内业处理。

3.2 内业处理

外业采集到的地图数据还需要经过整理修饰才能应用, 路线上的附属设施信息也需要完善, 因此要最后得到完美的电子地图, 内业处理工作是必不可少的。内业数据处理操作的流程如图2 所示:

内业处理是一个重要的环节需要各人员协同完成, 其具体有以下几个方面:

(1)测绘地图的数据传输。

将测绘的地形图通过数据线拷贝到PC 机的硬盘上, 启动e-Road For PC 进行数据的编辑。e-Road For PC 上的功能同PDA 上的e-Road For PDA 是一样的。因此, 可在e-RoadFor PC 上进行内业的处理。

(2)测绘地图的数据编辑。

通过e-Road For PC 在地形图上进行地图编辑。要求外业测量时的数据记录员将路线的基本信息和附属设施信息进行编辑完善, 保证不丢失任何数据。

(3)测绘地图的数据合并。

编辑完成所有的路线基本信息和附属设施信息后, 需要进行地形图的合并。合并前要选择好底图, 最好使用空底图, 这样可尽量减少路线的飘逸, 然后再进行合并, 合并时要按照外业测绘的时间顺序来合并。

(4)测绘地图的顶点编辑。

由于外业测绘过程中存在信号飘逸, 因此在内业处理中, 需要PDA 操作者对飘逸的路线进行顶点编辑, 将飘逸的顶点拉到实际位置, 对于一些重复的顶点要进行删除。

(5)测绘地图的校核。

校核时最好让熟悉地形的带路者进行校核, 这样能确保每一条路线的准确性。如果当地有其他的地形图时, 可对照测绘地图的路线有无偏差。如果路线偏差比较严重或者信号飘逸严重,为保证数据的准确性最好是进行重测。

4、结束语

随着国民经济的高速发展, 交通等领域对导航技术的需求更加迫切, 电子地图对于公路的设计和管理、公路交通的信息化都有着强大的推动作用, 推广与总结GPS 和PDA 技术在电子地图测绘中的应用势在必行, 必将会逐渐代替传统测绘技术。