GPS网络RTK技术在未来城市测绘控制领域的应用

随着时代的不断进步，测绘科学技术得到了快速的发展，关于城市测绘出现了更多的新技术、新仪器。本文主要针对GPS网络RTK在未来城市测绘控制领域的应用、电子水准仪在高程控制测量、建筑物沉降观测中的应用以及三维数字城市在规划、设计领域的应用，以个人拙见作为参考。

城市的发展与城市测绘有着密切的关系，尤其是最近几十年来，关于测绘科学技术发展非常快，城市测绘在发展的过程中出现了很多的新技术与新仪器。随着信息时代的来临，出现了更多的新领域，促使城市测绘的服务范围需要不断的扩张，更加需要有力的推进，本文结合目前部分新技术、新仪器在城市测绘中的应用以及三维数字城市在规划、设计领域的应用进行探讨。

1 GPS网络RTK技术在未来城市测绘控制领域的应用

传统的RTK定位技术一旦流动站与参考站超过一定的距离后，其精度就无法保证，就算是经差分处理后的数据还是含有一定的观测误差，通过工程实践也充分证实了这一点———要达到所需要的精度要求，RTK的实际作业有效半径比其标称半径要小。为了克服RTK定位技术的这种局限性，网络RTK技术应运而生———它采用建立由多个的参考站组成的固定GPS网络系统来虚拟较大范围的GPS误差模型，通过这个模型的精化，每个参考站所发出的校正数据已不是单个参考站的实际观测数据，而是一个经修正后的虚拟参考站数据。在这种情况下，通过距离流动站最近的参考网格来校正后的数据，其观测误差受距离的影响将会大大降低。

以北京为例：目前已经构建了16个CORS参考站，基本可覆盖整个北京地区。通过近年来的工程实践，在精度方面：当流动站与实际参考站距离在50-75公里时，平面方向可达2厘米定位精度，垂直方向也可达到5厘米左右的定位精度。随着网络误差模型的不断修正、精化。未来网络RTK的精度将不断提高，最终能够实现在平面方面代替二级及以下导线测量，高程方面，通过适当延长观测时间，采用水准测量联测部分高等级控制点，经过严密的约束平差，可获得满足测绘生产的大部分精度要求的高精度正常高。

2 电子水准仪在高程控制测量、建筑物沉降观测中的应用

这里所提到的电子水准仪，是根据自动安平水准仪的原理来进行改善的，从而成为望远镜光路中增加分光镜和探测器，将图像处理融入，然后进行比对的电子系统，对条码标尺的条码进行识别读取，进行比对以后得出读数。

上个世纪末已经出现了电子水准仪，但是得到真正的使用，还是最近这几十年。与传统的光学水准仪进行对比，电子水准仪具有非常明显的优势：首先，精度很高，本来是通过条码标尺比对得出读数的，因此消除传统标尺分划误差的影响，而且能重复多次，得出平均值来减少误差;其次，消除了人工读数、记录的环节，增强了客观性、准确性，降低了因为人工读数，而出现的“人差”;然后，实现了数据自检，将限差设定之后，就可以实现站内自检、测段自检了，一旦出现错误就会提示重测，降低了心算检查可能出现的错误率;接着，速度很快，因为少了人工读数、手工记录这些环节，野外作业时只需要将电子水准仪整平以后对准条码进行观测就行了，有效提升了工作效率;最后，预存i角检验程序，便于每次作业前进行i角误差检查和校正;最后还有一个优点，它可以根据项目的不同精度要求，导出包括测站距离、测站读数等多项信息，便于后期进行不同等级的水准路线或水准网平差处理。

在实践的工作中，笔者认为电子水准仪也有几点不足之处：首先，电子水准仪对外界的环境要求较严格———目标和背景对比度太大、现场光线较暗时都不能读数;其次，标尺被前方障碍物遮挡，水平视距内所观测条码尺长度不足30 cm时，电子水准仪不能读数。电子水准仪的出现，不仅提高了外业测量的速度，降低了人员消耗，减少了误差来源，而且它的易操作性更方便观测员对其的掌握，通过这些年的发展，电子水准仪已广泛应用于高等级高程控制测量、建筑物沉降观测、地基沉降观测等高精度水准测量上。

3 三维数字城市在规划、设计领域的应用

数字城市的获取手段主要是卫星遥感及航空摄影测量，随着科技的进步，无人机航空摄影测量、以及最新的三维激光扫描车也加入进来。对城市规划以及建筑设计而言，三维数字城市具有很好的应用前景。它可以直观的将现有建筑物、构筑物、周围地貌特征、还有拟建建筑物以立体的形式展示于规划、设计人面前，建筑物、城市道路、桥梁的规划，建筑容积率的设定，景观风格等的设计都可以“立竿见影”。以前在电脑游戏《模拟城市》中出现的智能化规划已不再是梦想。目前我国很多一线城市都已经开始或者着手开始三维数字城市的建立。虽然说航片、遥感数据都可以为构建三维数字城市提供良好的数据来源，但是要想达到较高的精度要求，让三维数字城市不仅仅停留在“数字景观”阶段，就需要利用传统的测绘采集方式对其进行补充，提高整体精度，通过三维纠正、可以使其精度其达到分米级，这样，相对于建筑初步设计、一般性细部设计也可以达到基本要求，如果在系统中加入太阳的运行轨迹、所处区域季候风的长期规律等信息，就可以模拟拟建建筑物日照、通风等情况，还可利用尺度工具进行建筑物间距、高度等规划信息的机上直接量取。如果在进一步加入地质变化等信息，甚至可以模拟出城市所能遇到的各种地质灾害，为国家的防灾减灾提供可研究型模拟数据。

除了传统的航片、遥感数据等获取手段，近几年新发展起来的三维全景采集车，也加入到三维数字城市的采集队伍中。三维全景采集车集成了定位定姿系统(高精度GPS及用于航空摄影的惯导系统相结合)、图形采集系统(全景、高速相机)、点云采集系统(2D或3D激光扫描仪)、还有相应的计算机处理系统(计算机硬件、控制软件、处理软件等)，能够快速地获取高密度高精度的目标空间信息。相比传统测绘技术，它不仅在获取速度上有很大的提升，而且GPS网络RTK与惯性导航技术的结合，可以时时定位，就算是短时GPS失锁情况下，也能达到比较精确的定位精度。笔者相信，随着三维激光扫描车这一新型技术的进一步发展，三维数字城市的建立将以更快的速度铺向二线城市。

总之，作为测绘工程技术人员，只有深入了解、掌握本行业的新技术、新方法、新仪器，才能更好的摸清行业发展的脉络，不被时代所淘汰。