VRS技术在土地整理测绘中的应用

摘要：基于土地整理工作中的土地利用现状图绘制工作，简单介绍了VRS技术的工作原理，以河北省唐山市滦县一土地整理测绘项目为例，对VRS技术在土地整理工作中的应用进行探讨与研究，对使用VRS技术进行土地整理项目的优点进行了分析。

关键词：土地整理；虚拟参考站技术

中图分类号：F301.0 文献标识码：A 文章编号：

0 引 言

土地整理是为改变地块零散、插花状况，改良土地，提高土地利用率、生产率、劳动生产率和改善环境，而采取的一整套合理组织土地利用、调整土地权属的综合措施。在国民经济工农业生产生活中具有重要意义。

随着经济建设的迅速发展以及地理空间数据采集的发展, 传统测量手段已然逐渐被以3S技术为主的数字测量技术取代。作为野外数据采集的有效手段之一, GPS- RTK 技术应用于土地整理测绘中既满足精度要求和测量数据的现势性, 又能全面提高土地整理工作的现代化水平, 具有广阔的应用前景。

1 土地整理测绘概述

土地整理测绘是开展土地整理项目必不可少的的前期工作, 其目的是获取和表达土地整理项目区位置、形状、数量和利用状况等地籍信息要素, 提供土地整理现状图和土地整理规划设计底图的专题地籍测绘; 是以满足土地整理可行性研究、项目规划设计、工程量概算、施工放样和土地整理规划设计的实施以及土地开发对土地利用现状、地形状况等空间基础地理信息的需要而进行的一项技术性较强的基础性测绘工程。

土地整理数据信息获取的方式主要包括社会调查与统计、现场踏勘、原始图件判读、遥感卫星图件等扫描数字化、白纸测图、传统测量(经纬仪加水准仪, 全站仪)和现代化测量(GPS 技术, 数字摄影测量与遥感测量等)。工作具有点位精度要求高、调查范围大、工作量大的特点。

2 VRS技术工作原理

传统RTK 技术有着作用距离短，数据质量不稳定，需要专人看护基站等缺陷。为实现区域范围内精度均匀的实时动态定位，网络RTK 技术应运而生，其中比较有代表性的就是Trimble公司的虚拟参考站（VRS）技术Leica公司的主辅站技术。

虚拟参考站技术就是利用地面布设的多个参考站组成GPS 连续运行参考站网络( CORS) ，参考站网络系统除了包括一系列关键组成部分:

1） 控制中心;

2） 从各参考站到控制中心的通信网络;

3） 控制中心和用户间的通信网络。

参考站到控制中心的通信网络负责将参考站的数据实时地传输给控制中心，一般采用Internet。控制中心和用户间的通信网络是指如何将网络校正数据发送给用户。移动站将单点定位确定的位置坐标、通过无线移动数据链路( 如GPRS，CDMA) 传送给数据控制中心，控制中心综合利用各个参考站的观测信息，通过建立精确的误差模型( 如电离层、对流层、卫星轨道等误差模型) ，在移动站附近产生一个物理上并不存在的虚拟参考站( VRS) ，由于VRS 位置通过移动站接收机的单点定位解来确定，故VRS 与移动站构成的基线通常只有几米到几十米，移动站与虚拟参考站进行载波相位差分改正，从而实现实时RTK。它与常规的RTK 存在本质上的不同。网络RTK 较之常规RTK 有着特有的优势:

1） 扩大了流动站与基准站的作业距离，且完全保证定位精度。

2） 常规RTK的测量准确度“固定误差+比例误差×距离”中的“比例误差×距离”的概念取消了，在控制的测区范围内始终可以达到1―2cm左右。

3）对于大范围内GPS测量，用户无需布设控制网及架设自己的基准站，不仅减少建立基准站时不可避免的误差，节省了设备和作业时间，而且使费用大幅度降低。

4）改进了OTF初始化时间，提高了作业效率。

5） 提高了定位的可靠性，确保了定位质量。

6） 可以进行实时定位，又可以进行事后差分处理。

7） 应用范围更广泛，可以满足各种控制测量、水运工程测量、疏浚定位、施工放样定位、变形观测、工程监控、船舶导航、生态环保以及城市测量与城市规划等。

3 土地整理测绘的技术路线

土地整理测绘技术流程主要包括前期准备阶段、外业数据采集阶段、数据传输和制图阶段和图幅整饰阶段。

1)前期准备阶段

收集控制资料、行政界限资料、基本农田资料, 编写、制定土地整理测绘作业指导书，组织培训外业调查人员与内业数字化人员,对测量仪器、计算机等设备等进行检测,。

2)外业数据采集阶段

布设测图用控制网，使用支持VRS技术的RTK对地物和地类边界等进行测量，绘制草图。

3) 数据传输和制图阶段

将测量控制器与计算机连接,将采集的观测数据文件导入计算机并存储为统一格式, 以日期+组名作为文件名。使用南方CASS数字化地形地籍成图软件根据草图绘制地形、地物、等高线，统计各土地利用类型总面积和分区面积。

4) 图幅整饰与统计阶段

协调图名、图号、图廓线、坐标系、成图比例尺、制图单位及其他辅助说明。统计各类土地利用状况。

4 实例研究

4. 1 工程概况

河北省唐山市滦县国家投资土地整理项目区位于滦县东北部，具置为东经118°29′至30′，北纬39°49′至50′。共包括赵家沟、团山子等3个村，总面积3.3平方公里，周长9.6km南北长约1.5km, 东西长约3.2km, 海拔高低差65.4m, 地貌类型以丘陵和山地为主。

本次工作使用的CORS网络为河北省卫星定位综合服务系统。2008年10月开始在河北全省范围内安装GNSS连续运行参考站接收机及天线至今，已形成由32个参考站组成的统一网络；实现了网络RTK服务的全省覆盖。

4. 2 外业测量工作

使用4台Trimble R4 GNSS接收机，其动态定位测量标称水平精度为10 mm + 1 ppm, 垂直精度为20 mm + 1 ppm。根据CH/T 2009-2010《全球定位系统实时动态测量技术规范》布设测图用I级控制网。选取柏山、庙山、野鸡坨等三等平面高程控制点进行工地校正。在每个点位上以控制点观测模式观测4次。观测全部完成后进行内页检查。确认无误后选取总点数的40%进行外业检查，对于不合格观测数据进行重测。评定合格与否的标准见下表1：

布设I级测图控制网后，开始地形测量。由于本次测绘的地形图是用于进行土地整理计算之用，对碎步点采集密度的要求相当高。图上地物点相对于邻近图根点的点位中误差不大于±0.5mm(图上)，邻近地物点间距中误差不大于±0.4mm(图上)。房屋的轮廓以墙基外角为准，地下室不作专门表示。菜地、果园、旱地等农用地中以木、油毡纸、草等为材料建造的简单房，住人的应表示，对轮廓小的拐角可适当综合取舍。

公路与其它双线道路在图上均按实宽依比例尺表示。国道注出路线名称，并应注出路面的铺设材料。工矿建(构)筑物及其它设施的测绘，图上应准确表示其位置、形状和性质特征。

永久性的电力线、电信线均准确表示，电杆、铁塔位置实测，居民区外的电力、电信可连线。居民区外的各种架空的、地面上的、有管堤的管道均应测出，分别用相应符号在草图中标出，并注明传输物质的名称，当架空管道直线部分的支架密集时，适当取舍。河流、沟渠、池塘等其它水利设施，均准确测绘表示，有名称的要加注名称。河流、水库标注水涯线，沟渠宽度小于1.0米时用单线表示。地形图上应正确反映植被的类别特征和范围分布，农业用地应分为旱地、菜地、经济作物，施测时按实地作物类别绘示在地形图草图上。

测区地形复杂，各类遮挡众多且部分地区移动信号有盲区。这些地区测量使用全站仪，测站定向后需用另一已知点进行定向检查。检查精度平面小于0.15m，仪器对中偏差不大于5mm，仪器觇标高量到0.01m。地物点、地形点测距最大长度要求不超过500米。

4. 3 图形绘制与整饰

在手簿中将测量数据上以“测区序号+作业日期+组号”为名称生成“*.csv”格式文件使用微软ActiveSync 同步软件建立手簿与计算机之间的连接，将原始观测数据导出。

数字地籍成图软件CASS 需要接收一定格式的数据，最基本的格式如下：

点名，属性，Y,X，H

利用列插入、列排序、列删除、整列数据增加一定的数值等编辑功能将原始数据文件转换为CASS软件可处理的格式，并转存为“*.dat”格式文件。

数据格式转换完成后使用CASS软件将观测数据以1：:1000比例尺展点，根据外业草图用CASS 工具和符号把相连的点位连接起来，把测区地物地形如实的反映出来，地形图编辑时，各种注记的字体大小、字型、方向要认真按《1：500、1：1000、1：2000地形图图式》规定执行。

CASS软件提供了多种规格如50 cm×50 cm、50 cm×40 cm、自定义尺寸的分幅标准。分幅前首先进行图框设置,点击文件下“参数设置”在图框设置中将单位名称、成图日期、坐标系、高程系、测量员、绘图员、检查员、秘级等项目输入,然后在绘图处理菜单下进行批量分幅。

成图完成后，依据GB/T 21010-2007《土地利用现状分类》对土地利用状况进行统计并绘制计算表。

4. 4 质量检查与工作小结

整个测图工作完成后，笔者根据本次工作实际工作情况进行统计，结合过去其他工作经验，得到了各种测量方式进行测量日工作量如表1：

表1 不同测量方式绘制1:1000图对比

全站仪 RTK 使用VRS技术的网络RTK

单个工作组人数 3 2+1 2

使用仪器数量 1台全站仪+2套棱镜 2台RTK 1台RTK+1部上网手机

日工作量 约0.3平方公里 0.55平方公里 0.7平方公里

而在绘图完成后，质检小组抽取了10%实测碎部点，以坐标较差作为质量评定标准使用全站仪进行数据质量检查，检查发现较较差值小于2.5cm的观测值占抽查观测值总数的91.6%，较差值小于4cm的观测值占抽查观测值总数的98.7%。

通过以上数据可知使用VRS技术进行测量，可在使用较少的人工与仪器数量的情况下完成更多的工作量。且数据质量更好、更稳定。

5 结论

通过对比可知使用VRS技术的网络RTK进行土地整理测量具有工作效率高、数据质量好在测量过程中能监视观测数据质量，从而进一步完善动态测量的特点。VRS技术在土地整理测绘的应用实践，为土地资源的可持续利用提供了一种强有力的技术支撑手段，同时也为VRS技术在其他领域的应用积累了丰富而有益的经验。随着“3S”技术、现代信息技术和网络技术的发展和完善，VRS技术将会等到更多的改进和推广。

参考文献：

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