浅谈北斗三号全球卫星导航定位技术在常规测绘领域中的应用

河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院 河南 郑州 450000

1 前言

2020年7月31日,北斗三号全球卫星导航系统正式建成开通并投入应用。北斗三号全球卫星导航系统是国之大器,利国惠民,服务全球,造福人类。北斗三号全球卫星导航定位的精度:静态为厘米级、动态为分米级。千寻CORS系统就是北斗定位技术的具体应用。通过千寻CORS系统RTK对已知的D级GPS控制点进行校核比较,利用北斗定位技术的RTK平面精度≤5cm、高程精度≤10cm,能够满足河南省辖区内的工程测量、不动产测绘、测绘航空摄影、海洋测绘等常规领域的测绘工作需要。

2 北斗定位技术在测绘领域进行常规控制测量时应注意事项

北斗定位技术进行控制测量作业时必须注意以下事项:①控制点点位所在的区域应被北斗卫星信号有效覆盖,确保接收机能够通过北斗卫星稳定地连接千寻CORS系统。②控制点点位所在的位置必须在千寻CORS系统有效覆盖范围内。③控制点点位视野开阔,视场内连续障碍物的高度角不宜大于15°。④控制点点位远离微波塔、发射天线等大功率无线电发射源200m以上,远离高压输电线路100m以上。⑤控制点点位远离反射电磁波信号强烈的物体50m以上。⑥控制点位置交通方便,并有利于其他测量手段的扩展应用。⑦千寻CORS网络RTK在利用北斗定位技术进行控制测量作业时,必须使用三脚架,对中、整平后量测仪器高度,并正确设置仪器高类型和量取位置。同时,实时在作业区内或者靠近作业区采集两个及以上已知点的坐标和高程,并加以比较检核,当平面差值≤5cm、高程差值≤10cm时,可以施测待定的加密控制点。每个待定加密控制点均要求采集三组点位坐标和高程,在满足限差要求时取平均值提供给内业和外业进行合理利用。

3 北斗定位技术在测绘领域进行常规控制测量的实战案例比较分析

2020年9月,我院实施罗山县农村房屋不动产登记(第二标段)项目的彭新镇曾店村权籍调查,开展地籍测绘和房产测量工作。本项目基础比例尺1:500,2000国家大地坐标系,1985国家高程基准,中央子午线114°,高斯-克吕格投影,3°分带。测区主要为分散的村庄(农村居民点),地势起伏较大,建筑物和构筑物呈散列状分布,分布不均匀,视野狭小。

首先,利用测区附近已知的D级或者E级GPS控制点,利用北斗定位技术的RTK[思拓力S311双频测地型GPS接收机,其RTK平面定位精度为±(5+1ppm×D)mm、高程测量精度为±(10+1ppm×D)mm]进行一级、二级图根控制点定测,每次采集坐标前均对已知E级GPS点进行了坐标检测,共定测一级图根控制点30个、二级图根控制点18个。

其次,借助上述控制点合理布设一级、二级图根导线网1个,利用中海达ZTS-121R型全站仪[测角精度2″、测距综合标准差为±(2+1ppm×D)mm]进行导线水平角观测,水平角观测一测回;边长往返观测一测回;累计布测一级图根导线网点10个,平均边长208.58m;布测二级图根导线点6个,平均边长158.26m。内业平差计算后,一级图根导线网最弱点点位中误差为Mxy=±3.6cm,二级图根导线网最弱点点位中误差最大值为Mxy=±4.8cm。

最后,内业对两种方法获得的同一个控制点成果进行比较分析:一级图根控制点的点位误差最大值±3.8cm、二级图根控制点的点位误差最大值±4.9cm、高程误差最大值±8.5cm。可见,北斗定位技术(千寻CORS)RTK可以代替地籍测绘控制测量的常规一级图根点导线测量及二级图根点加密控制测量。实际作业在满足一级图根点间距≥200m,二级图根点间距≥150m的条件时,可以利用北斗定位技术(千寻CORS)RTK直接加密图根级控制点。

4 北斗定位技术在测绘领域数字化地形图测绘方面的应用分析

在测绘领域各种大比例尺、中比例尺纸质图件和电子版图件是测绘项目必须提交的成果之一。例如:地形图、宗地图、地块分布图、勘测定界图、规划图等图件。上述图件必须通过碎部测量获得。根据不同图件的需要,分别利用北斗定位技术(千寻CORS)RTK测量无需通视性和全天候的特点,按流水号依次采集需要测量碎部点的精确三维坐标,并保存到GPS手簿中。例如:地物点、地形地貌特征点、界址线、界址点、规划设计点位等。通过北斗定位技术(千寻CORS)RTK外业采集的数据,内业借助计算机进行相应处理,然后利用南方CAIS9.0绘图制图软件或其它成图软件在电脑上进行人工互动编制测绘项目需要提交的图件;各种图件均采用数字化机助制图与输出打印,方便快捷,便于利用。

2020年9月,利用北斗定位(千寻CORS)RTK技术,对我院实施的罗山县农村房屋不动产登记(第二标段)项目彭新镇曾店村的一些能够接受卫星信号的全站仪已经测量过的地籍图的界址点、明显地物点进行检测,同一区域,共检测界址点30个、地物点60个。内业对两种方法获得成果相比较,其X,Y差值也符合偶然误差的特性,界址点点位最大误差差值为4.5 cm,地物点点位最大误差差值为4.9 cm、高程误差最大值±9.5cm。可见,在观测条件具备的情况下,北斗定位技术(千寻CORS)RTK可以用来进行界址点坐标采集和碎部点坐标采集等,内业根据采集数据编辑制图并成图。

5 结束语

通过北斗定位(千寻CORS)RTK技术在一些测绘领域中的具体应用,可以看出北斗定位(千寻CORS)RTK技术具备下列优点:①无需架设参考站,实现单机作业,减少了设备投入费用。②大面积覆盖连续基站,可以随时随地观测,使用方便,提高了工作效率。③改进了初始化时间,扩大了有效工作的范围。④使用的是固定可靠的数据链通讯方式,减少了噪声干扰。⑤能够随时随机输入输出测量数据,减少了人为记录产生的粗差,提高了测绘成果的质量和利用效率,能够做到成果应用管理自动化、智能化。

总之,实践证明北斗三号全球卫星导航定位(千寻CORS)RTK技术不仅能够在测绘领域进行一些常规测绘应用,而且在陆上交通工具定位导航领域、空中无人机航飞导航领域、电脑和手机等网络通信工具定位领域都具有广泛的应用前景。仰望星空,北斗璀璨,脚踏实地,行稳致远。未来,许多基于北斗定位功能的新业务、新业态、新模式将发展壮大起来。北斗梦圆,星耀全球。人们相信,北斗三号全球卫星导航定位技术将会为中国经济建设和测绘事业发展做出巨大贡献。