千尋知寸定位服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)結(jié)合在數(shù)字城管中的應(yīng)用

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)提高的不斷，城市建設(shè)的不斷發(fā)展，數(shù)字城管已經(jīng)進(jìn)入普及階段，如何高效地獲得城市部件數(shù)據(jù)是數(shù)字城管亟需解決的問題，本文在分析“千尋知寸”定位服務(wù)的基礎(chǔ)上，通過“千尋知寸”定位進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK數(shù)據(jù)采集城市部件，測量項(xiàng)目應(yīng)用證明，數(shù)字城管采用千尋知寸定位服務(wù)有助于提高數(shù)據(jù)采集效率和施工效益。

Abstract： With the continuous improvement of science and technology and the development of urban construction， digital urban management has entered the stage of popularization. How to obtain urban component data efficiently is an urgent problem for digital urban management. On the basis of analyzing the location service of "FindCM"， this paper carries on the network RTK data acquisition city component through the "FindCM" localization， and proves the application of the measurement project. The use of thousand fathom location service in digital urban management is helpful to improve the efficiency of data acquisition and construction efficiency.

關(guān)鍵詞：千尋知寸;網(wǎng)絡(luò)RTK;數(shù)字城管;部件

Key words： FindCM;network RTK;digital urban management;component

中圖分類號(hào)：P228.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）17-0231-04

0? 引言

隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)進(jìn)程的加快，對于現(xiàn)代城市而言，傳統(tǒng)的城市管理已經(jīng)無法滿足管理需求，為更好的適應(yīng)城市管理工作，數(shù)字化城市管理系統(tǒng)建設(shè)開始被提上日程。為進(jìn)一步提高城市服務(wù)水平和管理水平，深化和推進(jìn)城管機(jī)制創(chuàng)新與體制改革，目前全國各地的很多城市都開始重視數(shù)字化城市管理，相繼開展了“數(shù)字城市”的測繪工作，與時(shí)俱進(jìn)采取先進(jìn)方法管理城市。而基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的千尋知寸定位服務(wù)技術(shù)以為快捷、高效、精度高、可靠性高、基準(zhǔn)統(tǒng)一的特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于測量行業(yè)中。

1? 千尋知寸

以北斗衛(wèi)星系統(tǒng)（兼容Galileo、GLONASS、GPS）為基礎(chǔ)，千尋位置[1]定位數(shù)據(jù)，利用自主研發(fā)的定位算法和覆蓋全國超過兩千個(gè)的地基增強(qiáng)站，基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展大數(shù)據(jù)運(yùn)算，用戶遍布全國各地，為用戶提供精準(zhǔn)定位及延展服務(wù)。其中，基于RTK的差分定位原理，千尋知寸依托覆蓋全國的衛(wèi)星定位地基增強(qiáng)站，將各類定位技術(shù)融會(huì)貫通，利用互聯(lián)網(wǎng)提供7*24小時(shí)高可用差分播發(fā)服務(wù)，2016年5月，千尋北斗地基增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開始向用戶提供厘米級(jí)（千尋知寸-FindCM）的高精度的“千尋位置”定位服務(wù)。目前，千尋北斗地基增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已在全國32個(gè)省市能夠?qū)崿F(xiàn)全面覆蓋的“千尋知寸”厘米級(jí)精度的位置糾偏數(shù)據(jù)服務(wù)。全國覆蓋范圍如圖1所示。

2? 數(shù)字城管

如圖2所示，數(shù)字城市管理系統(tǒng)是基于政府內(nèi)部辦公系統(tǒng)、行業(yè)終端（含數(shù)字城管終端應(yīng)用軟件）及移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，通過多種數(shù)據(jù)資源的信息共享及協(xié)同工作，包括地理編碼數(shù)據(jù)、管理部件布局、單元網(wǎng)格數(shù)據(jù)、地理空間框架數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)對城市市政公用設(shè)施、市政工程設(shè)施、市容環(huán)境與環(huán)境秩序的監(jiān)督、管理和預(yù)警的系統(tǒng)。

市政部件是屬于城市的不可移動(dòng)的要素，同時(shí)也是社會(huì)活動(dòng)和城市經(jīng)濟(jì)的基本載體[2]。為提高城市管理效率，更好的落實(shí)現(xiàn)代化城市管理，必須精準(zhǔn)掌握市政部件的屬性、位置、狀態(tài)、數(shù)量及分類。為更好的推進(jìn)城市網(wǎng)格化管理，部件普查是對推進(jìn)區(qū)域范圍內(nèi)全部城市部件進(jìn)行的全方位無死角調(diào)查，并在此基礎(chǔ)上，依據(jù)客觀的編碼要求和分類規(guī)則，為每個(gè)部件固定一個(gè)代碼，如此便實(shí)現(xiàn)了市政部件的信息化和數(shù)字化管理。

部件數(shù)據(jù)采集執(zhí)行指標(biāo)為《數(shù)字化城市管理信息系統(tǒng) 第2部分：管理部件和事件》（GB/T 30428.2-2013）。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，本次普查為5大類121小類（不含代碼為99類的部件）主要分類如表1。

城市管理部件的定位精度應(yīng)符合表2規(guī)定的部件定位精度要求：

3? 城管部件的采集

在確定了城市部件的普查內(nèi)容及掌握了“單元網(wǎng)格”的思想之后，可采取下一步操作，進(jìn)入城市部件普查的核心工作。由于諸多客觀因素的影響，在實(shí)際普查過程中可能會(huì)面臨一些問題，為便于更好的開展工作，可將城市部件普查方法分為移動(dòng)測量法、常規(guī)測量法和調(diào)繪法三類。

外業(yè)數(shù)據(jù)普查采用地毯式搜索測繪，確保數(shù)據(jù)采集的正確性和遺漏率。其基本作業(yè)流程如圖3。

3.1 網(wǎng)絡(luò)RTK在部件采集中的應(yīng)用

RTK載波相位差分技術(shù)[4]，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測量站載波相位觀測量的差分方法，把基準(zhǔn)站采集的載波相位，發(fā)給用戶接收機(jī)并進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。

RTK工作原理：在流動(dòng)站上放置一臺(tái)或幾臺(tái)接收機(jī)，在基準(zhǔn)站上放置一臺(tái)接收機(jī)，然后對比分析已知位置信息和基準(zhǔn)站所得出的觀測值，獲得GPS差分改正值。之后將該改正值及時(shí)的傳遞給流動(dòng)站，作用是精華其GPS觀測值，如此流動(dòng)站可獲取更為精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)位置。

在大范圍開闊地帶，一般采用網(wǎng)絡(luò)RTK進(jìn)行部件位置的采集，RTK外業(yè)測量模式為兩人一組，一人進(jìn)行部件位置的采集及其屬性記錄，另一人對其進(jìn)行拍照。

在應(yīng)用RTK進(jìn)行部件測量時(shí)，要注意下面幾個(gè)問題：在正式開始測量作業(yè)前，應(yīng)采取有效措施做好衛(wèi)星星歷的預(yù)報(bào)工作，確保在進(jìn)行RTK測量時(shí)，PDOP值小于5（應(yīng)注意GPS衛(wèi)星數(shù)量、分布等觀測窗口狀況，其作業(yè)條件應(yīng)符合表3規(guī)定），否則在實(shí)際測量中極易無法得出結(jié)論。此外，為了保證最終的測量成果質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)要求測量人員嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范流程進(jìn)行操作。

采用網(wǎng)絡(luò)RTK方式測量部件坐標(biāo)，效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了全站儀測量[4]。采用RTK方式測量，部件數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)單機(jī)、單人采集。僅需將中桿放在部件幾何中心位置，并穩(wěn)定幾秒后，就可測量得到相應(yīng)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在測量過程中，測量員只要將代碼輸入測量手簿，即可采集到部件相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)RTK具有工作模式簡單、單人單機(jī)即可完成操作的優(yōu)勢，再加上其GNSS接收機(jī)設(shè)備較小，便于操作和攜帶，在城市部件普查中得到了廣泛采用。

3.2 全站儀在部件采集中的應(yīng)用

市政部件測量工作主要是通過全站儀測量出部件的平面坐標(biāo)，很多情況下也稱為部件的平面位置測量。依照測量目的不同，可將全站儀的工作原理分為測距原理和測角原理。測量就是利用數(shù)學(xué)平面幾何/立體幾何，結(jié)合測得的角度距離等數(shù)據(jù)，計(jì)算出相應(yīng)點(diǎn)的平面坐標(biāo)。

一般情況下使用全站儀必須要滿足光學(xué)通視，且觀測目標(biāo)與全站儀之間的水平視線上不能有遮擋，而在實(shí)際測量中不可能保證一站就能測量所有數(shù)據(jù)，就要搬站，就會(huì)導(dǎo)致測量時(shí)間增加，誤差累計(jì)等情況。

所以，部件測量中，全站儀的作用是補(bǔ)測，在GPS信號(hào)弱的區(qū)域內(nèi)，比如老城區(qū)，開放小區(qū)內(nèi)樓間距較小的地區(qū)。

3.3 網(wǎng)絡(luò)RTK與傳統(tǒng)部件數(shù)據(jù)采集方式的比較

網(wǎng)絡(luò)RTK測量與全站儀測量相比，在以下方面更具優(yōu)勢：①減少了工作人員數(shù)量，網(wǎng)絡(luò)RTK測量只需要一人即可操作，而全站儀測量至少需要兩人;②在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋區(qū)域，無需再做控制，直接連接衛(wèi)星知道顯示固定解即可采集數(shù)據(jù);③全站儀測量必須要求通視，在有遮擋的情況下必須要重新架站，一則需要時(shí)間，二則會(huì)產(chǎn)生累積誤差，影響測量效率和測量精度，而網(wǎng)絡(luò)RTK只要在有信號(hào)的地區(qū)即可測量，省去了架站，提高了工作效率。

千尋知寸的優(yōu)點(diǎn)

①可以不用控制點(diǎn)，節(jié)省了購買當(dāng)?shù)乜刂泣c(diǎn)的費(fèi)用。

②在實(shí)際測量過程中，不用架設(shè)基準(zhǔn)站，不用中繼站，可以提高測量每日的施工效率。

4? 千尋知寸的使用方法以及在部件測量中應(yīng)用

4.1 千尋知寸使用方法

以廣州市中海達(dá)測繪儀器有限公司自主研發(fā)的測量手簿測量軟件為例介紹千尋知寸的使用方法。

首先，激活賬號(hào)：在“千尋位置”官網(wǎng)申請“千尋知寸”-厘米級(jí)高精度定位服務(wù)的用戶名和密碼。

其次，辦理一張當(dāng)?shù)氐囊苿?dòng)卡，開通500MB流量套餐即可。

然后，使用中海達(dá)GNSS接收機(jī)手簿設(shè)置。

①在千尋知寸覆蓋區(qū)域，將中海達(dá)V90移動(dòng)站在無遮擋空曠的環(huán)境下開機(jī)。

②手簿藍(lán)牙連接中海達(dá)V90GNSS接收機(jī)，連接成功后進(jìn)入移動(dòng)站設(shè)置。

③在中海達(dá)手簿的測繪軟件移動(dòng)站設(shè)置相關(guān)參數(shù)，設(shè)置GNSS接收機(jī)的差分?jǐn)?shù)據(jù)鏈相關(guān)參數(shù)。

④連接成功后，就可以進(jìn)行測量界面，當(dāng)看到固定解狀態(tài)時(shí)，就可以正常使用千尋知寸服務(wù)了。（圖 4）

4.2 千尋知寸在部件普查中的應(yīng)用

4.2.1 測區(qū)概況

測區(qū)安徽省東部的縣城D縣，本次數(shù)字城管測量區(qū)域位于該縣主城區(qū)，測量總面積16km2，測區(qū)整體，采取當(dāng)?shù)鬲?dú)立坐標(biāo)系，此次以一條街道辦RTK信號(hào)一般的1個(gè)平方公里為例進(jìn)行闡述。

4.2.2 已有資料分析

控制資料：

D縣主城區(qū)1：500地形圖，其中已包含當(dāng)?shù)馗鞯燃?jí)控制點(diǎn)信息。

注：上述成果為西安80坐標(biāo)系，1985國家高程基準(zhǔn)。

4.2.3 儀器人員安排和作業(yè)過程

本次測量采用中海達(dá)V90GNSS信號(hào)接收機(jī)6套，RTK定位精度：平面：±8mm+1ppm;高程：±15mm+1ppm。

拓普康GTS-332N全站儀3套（測角精度2″，測距精度2mm+2ppm×D）

人員作業(yè)安排：2人一組，一人手持中海達(dá)V90GNSS信號(hào)接收機(jī)對部件進(jìn)行位置屬性采集，另一人進(jìn)行拍照等信息錄入。

用RTK測量測區(qū)內(nèi)寬闊路面內(nèi)的各類部件。全站儀測量老城區(qū)內(nèi)建筑物密集、小區(qū)里RTK采集困難區(qū)域內(nèi)的各類部件。由于RTK和全站儀的適用范圍不同，兩者各有利弊，通過綜合使用兩種測量方法，可做到取長補(bǔ)短，全站儀與RTK配合使用，實(shí)現(xiàn)了高效高精度的測量。

具體使用千尋知寸在RTK中的應(yīng)用如下，在開闊地區(qū)設(shè)置好儀器參數(shù)設(shè)置，采用千尋知寸賬號(hào)得到固定解后，在附近新布設(shè)的控制點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)校驗(yàn)，采用10次平滑測量，若各組所測結(jié)果與校核點(diǎn) X，Y 坐標(biāo)相差在幾個(gè)mm級(jí)，可認(rèn)為當(dāng)天的觀測結(jié)果是可靠的，即點(diǎn)檢核成功[5]。在點(diǎn)校驗(yàn)完成后，各小組按照分配任務(wù)在作業(yè)區(qū)內(nèi)進(jìn)行部件信息采集。

由于數(shù)字化城市項(xiàng)目遍及全國各地，而各地區(qū)省CORS服務(wù)賬號(hào)也不是特別方便使用，本文采取河北某地CORS測得數(shù)據(jù)與千尋知寸數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，選取十個(gè)同名點(diǎn)的平面坐標(biāo)，分別求出其差值△X和△Y，并對其進(jìn)行誤差分析，通過分析發(fā)現(xiàn)，千尋賬號(hào)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)滿足精度要求。所以千尋數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的適用性。（表4、圖5、圖6）

通過對比千尋知寸和CORS測量同名點(diǎn)平面坐標(biāo)，可以得出結(jié)論：在包含人工測量誤差的情況下，千尋知寸和CORS測量的CGCS2000坐標(biāo)相差無幾，因此，在考慮成本和測量效率的前提，千尋知寸投入民用測量將成為一種新的發(fā)展趨勢。

4.3 千尋知寸的優(yōu)點(diǎn)

相比于各地區(qū)省CORS服務(wù)其優(yōu)點(diǎn)：①不受地域限制，特別是跨省跨區(qū)域的項(xiàng)目工程。②信號(hào)穩(wěn)定，算法穩(wěn)定精度高。③三星系統(tǒng)，支持北斗、GPS、GLONASS，雙星三星差分可自主切換選擇。④購買賬號(hào)方便快捷，使用方式靈活多變，真正做到了低門檻隨需隨用。

5? 結(jié)束語

當(dāng)前全國多數(shù)城市都在開展數(shù)字城市建設(shè)，部件采集作為核心工作是其重要課題，傳統(tǒng)的測量方式弊端逐漸顯現(xiàn)出來，此時(shí)千尋技術(shù)的巨大優(yōu)勢開始發(fā)揮作用。目前，我國已經(jīng)有32個(gè)省市已經(jīng)覆蓋了千尋信號(hào)，千尋功能強(qiáng)大，市政部件普查只是它眾多實(shí)際應(yīng)用中的一個(gè)例子。

參考文獻(xiàn)：

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[2]Zhou Shaoyue Zhou Huiping， ShenZhongShu. GPS RTK in the application of "digital urban management" [J]. Journal of information science and technology， 2010 （24） ： 371.

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[6]千尋位置官方網(wǎng)站：https：//www.qxwz.com/.

作者簡介：韓新哲（1993-），男，河北柏鄉(xiāng)人，助理工程師，碩士，主要研究方向?yàn)楣こ虦y量。