滨江新区1:500数字地形图的外业检查及质量评定探讨

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　　摘要：本文笔者结合工作实践,主要探讨了江门市滨江新区1:500数字地形图外业检查工作的重点和方法,并对精度统计和成果质量评价方法做了一定的思考研究。
　　关键词：数字地形图；外业检查；坐标转换
　　1、项目概况
　　滨江新区建设中必不可少的重要基础资料之一是1:500数字化地形图，现有部分区域的1:500数字化地形图面积约45.56km2，由广东省地质测绘院，于2004年-2005年完成。
　　该项成果在滨江新区前期规划及征用地工作中发挥了重要作用，但随着滨江新区具体建设工作的深入推进，经对2004年版1:500数字化地形图成果进行分析，存在如下问题：
　　一是该图成图于5-6年之前，滨江新区经过5年的建设，地形地貌发生了巨大变化，如滨江大道等区域地貌完全变化，已不适应当前工程建设需要，需要进行相当的修测工作。
　　二是该图采用的是1980西安坐标系和当时的国土独立坐标系，而城建部门特别是江门市城乡规划局的基础地形图资料与规划审批成果资料，一直以来采用的是江门市独立坐标系，该图不符合规划报建审批的要求,不能直接用来报建。
　　为沿袭江门市城建与规划成果，结合上述原因，必须对江门市滨江新区45.56平方公里1980西安坐标系成果进行坐标转换，转换为江门市规划独立坐标下成果。
　　2、测区范围
　　测区位于江门市的北部棠下镇内，南起高尔夫球场，篁边村，东以西江为界，西至良溪村、桐井村，北为古今村。该区主要以种植水稻、蔬菜为主，养殖业发达，鱼塘遍布整个测区，而且水网密布，塘基、河边多种植香蕉、木瓜和水松等，并临时搭建很多简易棚房。
　　3、设备和人员安排
　　外业检查成立专门作业组，配备GDCORS RTK接收机两台(中海达)，全站仪2台(尼康352、452)，工作车辆及配套设备。
　　外业检查数据采集及内业数据处理共7个日历日，自2011年3月9日-15日，2个工作组共6人，其中高级工程师1人，工程师1人，助理工程师1人，技术工人3人。
　　4、外业检查工作的重点
　　（1）CORS实测公共控制点，获取江门市规划独立坐标136点。共采集一级控制点、地形特征点共1100点，其中一级导线控制点14点，二级导线点73点，图根点49点。
　　利用江门市规划测绘勘察队计算的二等GPS网WGS84坐标与江门市规划独立坐标转换七参数（参数求取办法为：利用全测区内分布较为均匀的二等GPS控制点，采用CORS-RTK测量其点位的WGS84坐标，并分别联测三等水准，将测量的WGS84坐标、江门平面独立坐标、水准高利用GPS数据处理软件计算七参数）。经内部、外部检核均达到一级的精度要求。
　　（2）野外控制点联测
　　①粗略转换与预分幅：通过粗略转换将该区范围图进行坐标转换，将滨江新区范围11项工程报建的地形图在其上进行叠加，并将重复部分进行剔除，然后再将根据200M*200M的范围进行预分幅。
　　②寻找原有控制点：根据待测图幅原有的控制点，在野外寻找相对应地形图上已测的点，然后进行联测并检验，按单位图幅3个控制点为标准，一共要对3525个控制点进行联测；
　　③新选点：由于原有控制点的测绘年份，对于某些控制点已遭破坏（偏移、移除或无法辨认），则选择该范围内具有重要特征的点进行控制点联测。
　　5、外业检查工作的方法及要求
　　（1）踏勘：利用1980西安坐标系1：5000地形图、江门市地理信息中心提供的卫星影像图（空间分辨率1.5米）、滨江新区1980西安坐标系1:500数字化地形图等已有资料现场确定埋石控制点与地形特征点的位置。
　　（2）CORS实测公共控制点并布设加密一级控制点：观测获取江门市规划独立平面坐标和高程采用两台中海达双频GPS接收机，遵循以下作业要求：
　　①CORS观测前设置直接输入七参数并设置观测的平面收敛阈值为不超过2cm，高程收敛阈值不超过3cm。
　　②每次进行CORS测量时，开始仪器的初始化后，必须最少在一个已知点上进行检核，平面位置较差不应大于3cm，高程较差不应大于5cm。
　　③每个点须观测2个测回，每个测回观测前对仪器进行重新初始化，而且在CORS得到固定解后且收敛稳定后开始记录，每个测回自动观测个数设置为20个，且取平均值作为定位成果。平面坐标和高程均记录到0.001m。测回间间隔为超过120秒。
　　④当初始化时间超过5min仍得不到固定解时，必须断开通信链路，重新初始化观测，务必使每测回观测共视卫星数大于或等于5且PDOP值小于等于6。如果两测回结果较差值平面大于2cm，高程大于3cm。属明显粗差，找出原因并进行第三次观测，直到数据合格为止。
　　⑤外业采集的数据每次都及时从电子手簿中导入计算机，并马上进行备份、处理。外业原始记录独立备份，不进行剔除、修改。每次数据都进行100%的内业检查。对每次观测成果的精度指标、测回间观测值以及检核点的较差进行检查。
　　（3）全站仪实测地形特征点：采用Nikon DTM-520 2″全站仪在已布设的一等控制点上对地形特征点进行数据采集。遵循以下作业要求：
　　①对地形特征点进行观测前，定向后要以第三方控制点进行检核。
　　②在同一控制点设站，采用两个不同控制点作后视，分别对同一地形特征点进行观测，两次观测取得数据，取平均值作为定位成果。如果两测回结果较差值大于5cm，属明显粗差，找出原因并进行第三次观测，直到数据合格为止。
　　③外业采集的数据及时备份、处理。对每次观测成果的精度指标、测回间观测值以及检核点的较差进行检查。
　　6、精度统计和成果质量评价
　　（1）对等级控制点(一、二级导线点，图根控制点)野外实测，采用GDCORS技术(该技术可实时实地获得江门市规划独立坐标系)，为尽量减小测量误差，每个公共网点都两次独立观测取中数。共136点，其定位结果和精度统计如下表：
　　
　　
　　
　　以上136个公共点，两次独立观测平面最大较差△X=0.043m, △Y=0.037m, △H=0.051m.
　　GDCORS两次独立测量属于等精度观测，由双观测差之差计算单位权中误差，点位平面位置中误差为 =0.0173m,高程中误差=0.0201m。
　　（2）对地形特征点采用全站仪数字化采集，为避免粗差，采用两次独立观测取中数的方法，共1100点，其定位结果和精度统计如下表：
　　
　　
　　
　　检查所观测成果内部精度，我们对不同测回观测值做了对比统计，平面最大较差△X=0.051m, △Y=0.045m. 点位平面位置中误差为 =0.0223m.
　　7、检查过程中发现的问题和解决办法
　　7.1 由于该图成图于5-6年之前，滨江新区经过5年的建设，地形地貌发生了巨大变化，对埋石控制点产生不同的破坏，具体情况如下：
　　1）塘基、河边、河堤等水系附近，因养殖业的发展，绝大部分埋石控制点已不存在。
　　2）水泥路上有一部分埋石控制点因路面重修而消失，也有一部分随路面上沉降变形而发生了偏移或沉降等现象，建议剔除这部分控制点，让其不参与其后地形图坐标转换，以免降低转换精度。
　　7.2 由于各种特殊的环境，存在诸多不利于RTK作业的因素，诸如GPS网络的延时等，在大量的实践应用中，在测量过程中发现了许多问题，经过认真分析，主要有以下几方面：
　　（1）可靠性问题。RTK测量的可靠性取决于数据链传输质量和站点的观测环境，RTK是利用非常有限的数据量，实时处理难以消除由于卫星信号时遮蔽，网络延时所造成的误差。检核的方法可以利用测区已有的各种控制点作为检查点，检查其实测坐标与已知坐标的差别，检验本时段初始化的可靠性。
　　（2）RTK测量中，有时会出现在某个区域或一个时间段里，解算时间较长甚至无法获取固定双差解的情况。这可能是由于周围有在如反射性强的建筑物、水面、临时停车等反射物引起多路径现象，可进行重新测量。也可能没有足够的卫星可用或卫星分布不利。可选择适当提高截止高度角（如10°或15°）。在房屋密集区域，为防止由于天空通视条件的限制，RTK无法测量。遇上此类情况所测设的控制点在改天测量时要重复测量该点，已确保其准确性。
　　（3）作业时应选择好接入广东CORS网络方式，尽量选择在电离层不太剧烈的时间段观测，如广东地区地处北回归线附近，下午2：00-4：00电离层活动异常剧烈，应尽量避开这个时间段。
　　7.3 用全站仪极坐标法加密图根控制点的方法对地形特征点采集数据会产生误差累积，降低地形特征点采集数据的精度。作业中应避免加密图根控制点的方法，而应直接选用CORS布设加密一级控制点来对地形特征点进行数据采集。
　　8、总结
　　综上所述，对已将转换的成果进行外业抽检，检查结果总结如下：
　　（1）以公共点江门规划独立坐标为真值，转换后控制点成果与真值存在较小差异，平面轴向误差主要集中在±3cm以内(检查控制点差异在±3cm内的占92%，±4cm以内的占98.5%)。
　　（2）转换后特征点成果与真值存在较小差异，平面轴向误差主要集中在±3cm以内(检查特征点差异在±3cm内的占89%，±4cm以内的占97.5%)。
　　转换成果经过外业抽查和数据统计，该成果转换精度较高，差异值控制在±4cm以内，技术指标满足《城市测量规范》要求。该成果可应用于城市规划建设用图和一般工程施工用图。
　　
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