GPS在地籍測量控制網(wǎng)中的應(yīng)用

吳珊珊

（中國石油東方地球物理勘探有限公司遼河物探分公司測量公司，遼寧 盤錦 124000）

地籍是反映土地及其附屬物的權(quán)屬、位置、數(shù)量、質(zhì)量和利用現(xiàn)狀等基本狀況的資料。而地籍測量主要是指測定和調(diào)查地籍資料并編繪成地籍圖的工作。采用數(shù)字化測圖，是建立數(shù)字地籍圖的理想方法。隨著GPS（全球定位系統(tǒng)）技術(shù)的不斷發(fā)展和日益廣泛的使用，已經(jīng)對測地技術(shù)的理論和應(yīng)用諸方面產(chǎn)生了革命性的變革。在應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行控制測量時，表現(xiàn)出傳統(tǒng)的測量技術(shù)無法比擬的優(yōu)越性。在我國地籍測量工作正在日益展開的今天，首先要考慮的問題就是要有一套既滿足現(xiàn)在地籍測量工作，又利于將來日常地籍動態(tài)監(jiān)測管理需要的控制網(wǎng)資料。

1 GPS系統(tǒng)概述:全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System簡稱GPS）

1.1 全球定位系統(tǒng)GPS，該系統(tǒng)是由美國軍方研發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，能為用戶提供三維坐標(biāo)，速度和時間，對常規(guī)測量而言，主要采用GPS的相對測地定位功能，即只獲取地面點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

1.2 系統(tǒng)的組成，GPS全球定位系統(tǒng)由空間衛(wèi)星群，地面監(jiān)控系統(tǒng)，用戶三部分組成。

1.2.1 空間衛(wèi)星群：GPS的空間衛(wèi)星群由24顆高度約為20萬公里的衛(wèi)星組成，其中2l顆工作，3顆備用，地面上任何時間，任何地點(diǎn)可同時接收4顆以上衛(wèi)星發(fā)送的信號。

1.2.2 地面監(jiān)控系統(tǒng)：GPS的地面控制系統(tǒng)包括一個主控站，三個注入站和五個監(jiān)測站，主控站的作用是根據(jù)各監(jiān)測站匯總來的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出衛(wèi)星在軌的一系列參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去，監(jiān)控站接收衛(wèi)星信號，監(jiān)測衛(wèi)星的工作狀態(tài)，注入站是將主控站計(jì)算的數(shù)據(jù)注入到衛(wèi)星中去。

1.2.3 用戶：即地面接收系統(tǒng)，由GPS接收機(jī)及數(shù)據(jù)處理設(shè)備構(gòu)成，其作用是通過接收衛(wèi)星發(fā)來的信號，確定地面點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

1.3 GPS的工作原理：GPS系統(tǒng)足一種采用距離交會的方法來進(jìn)行定位的，正如我們?nèi)绻纼牲c(diǎn)的平坐標(biāo)，則可采用后方交會的方法，獲得待定點(diǎn)的平面坐標(biāo)，同理，如果知道三個點(diǎn)的空間坐標(biāo)，通過交會的方法，則可獲取地面待定點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

1.4 GPS技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

目前世界上采用的是美國開發(fā)的GPS系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)置兩套編碼，即民用碼(C／A碼)，軍用碼(P碼)，軍用碼是保密的，民用碼公開。我們目前接收的衛(wèi)星信號即民用碼信號，用其進(jìn)的解算，求取待定點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其精度低于用P碼解算的結(jié)果，為提高用C／A碼解算的精度，人們做了很多努力，目前成型的技術(shù)有靜態(tài)觀測和動態(tài)(RTK)觀測兩種。

2 GPS的靜態(tài)觀測技術(shù)，主要適用于控制測量，即建立礦區(qū)平面控制網(wǎng)

2.1 GPS靜態(tài)測量的基本作業(yè)方法，把二臺以上的GPS單頻機(jī)或雙頻機(jī)分別安置于待定點(diǎn)上，然后同時進(jìn)行連續(xù)觀測，要求連續(xù)測量的時間不小于60分鐘，然后用專門的軟件進(jìn)行解算。

2.2 GPS靜態(tài)測量的組網(wǎng)方式。構(gòu)網(wǎng)方式有星形構(gòu)網(wǎng)、同步環(huán)、邊連接、網(wǎng)連接等形式。其中以同步環(huán)接的精度最高。

3 動態(tài)觀測(RTK技術(shù))

實(shí)時動態(tài)定位(RTK)系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動站組成，具體操作足將一臺GPS接此機(jī)安置在某一基準(zhǔn)點(diǎn)上作為參考站，對衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測，流動站上的接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號的同時，通過無線電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站上的觀測數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)解算出流動站上點(diǎn)的三維坐標(biāo)，該技術(shù)適用于地形測量，工業(yè)礦廠平面圖的測量，碎部測量，道路測量。

4 GPS技術(shù)的應(yīng)用

GPS新技術(shù)的出現(xiàn)，可以高精度并快速地測定各級控制點(diǎn)的坐標(biāo)。特別是應(yīng)用RTK新技術(shù)，甚至可以不布設(shè)各級控制點(diǎn)，僅依據(jù)一定數(shù)量的基準(zhǔn)控制點(diǎn)，便可以高精度并快速地測定界址點(diǎn)、地形點(diǎn)、地物點(diǎn)的坐標(biāo)，應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行定位時要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時地把觀測數(shù)據(jù)（如偽距或相位觀測值）及已知數(shù)據(jù)（如基準(zhǔn)站點(diǎn)坐標(biāo)）實(shí)時傳輸給流動站GPS接收機(jī)，流動站快速求解整周模糊度，在觀測到四顆衛(wèi)星后，可以實(shí)時地求解出厘米級的流動站動態(tài)位置。這比GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)定位需要事后進(jìn)行處理來說，其定位效率會大大提高。但在影響GPS衛(wèi)星信號接收的遮蔽地帶，應(yīng)使用全站儀等其他測量工具，采用解析法或圖解法進(jìn)行細(xì)部測量。

5 GPS控制網(wǎng)的布設(shè)

根據(jù)測區(qū)狀況，首級網(wǎng)先在1/10000地形圖上進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后到實(shí)地選點(diǎn)和埋標(biāo)。為了后階段控制網(wǎng)加密方便，在選點(diǎn)時除考慮GPS測量對點(diǎn)位的要求外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

5.1 按規(guī)范要求，在15°角上不得有障礙物，這個條件可降低為測站周圍有障礙物存在，但要保證能接收到至少4顆衛(wèi)星的信號。

5.2 測站附近沒有造成多路徑效應(yīng)的反射物。

5.3 測站附近200米內(nèi)，沒有強(qiáng)工作狀態(tài)的無線電發(fā)射系統(tǒng)和高壓輸電線。

5.4 每一測站至少要與另一個測站通視，并兼顧網(wǎng)形的構(gòu)造和同步圖形連接。在建筑物密集地區(qū)，相鄰點(diǎn)之間都不能通視時，可以選擇一些制高點(diǎn)（如山頭上的點(diǎn)或高層建筑物上的點(diǎn)）與之通視，以作為圖根控制和碎部測量的參考方向。

6 GPS控制網(wǎng)的工作方法

GPS測量采用快速靜態(tài)作業(yè)模式，每15秒一個記錄，觀測衛(wèi)星數(shù)均在4顆以上，利用三臺Wild200型GPS接收機(jī)，同時置于3個控制點(diǎn)上，同步觀測，一次完成一個同步圖形的觀測，觀測時段數(shù)4個，總基線數(shù)為16個。通過對GPS觀測數(shù)據(jù)的平差計(jì)算，其精度為：最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為±0.46cm，方向中誤差為±0.52″，最弱邊邊長相對中誤差為1／48.2萬，全都高于《城市測量規(guī)范》的要求，（即最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為士5cm，方向中誤差為士2.5″，最弱邊邊長相對中誤差為1／45000）。

7 結(jié)語

7.1 由于GPS測量技術(shù)具有傳統(tǒng)測量方法無法與之相比的優(yōu)越性，故在城區(qū)內(nèi)進(jìn)行地籍測量時，用GPS測量定位技術(shù)建立地籍測量控制網(wǎng)，能夠從根本上解決城區(qū)測量中的最大難題一通視困難。由此，不但能節(jié)省大量的造標(biāo)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著，而旦還大大的減輕了野外作業(yè)的強(qiáng)度，本工程的首級控制網(wǎng)只用了一天左右時間就完成了全部外業(yè)觀測，工效極高。

7.2 GPS技術(shù)建立的控制網(wǎng)平面精度高，點(diǎn)位精度比較均勻。

7.3 從經(jīng)濟(jì)角度上考慮，此次采用GPS定位技術(shù)與常規(guī)作業(yè)布網(wǎng)相比，其開支約為后者的1/5，節(jié)省了大量經(jīng)費(fèi)。

可以肯定，隨著GPS定位技術(shù)應(yīng)用研究不斷深入，硬件和軟件設(shè)備的進(jìn)一步完善，GPS定位技術(shù)在地籍測量中的應(yīng)用前景會更加廣闊。

[1]彭琳.全球定位系統(tǒng)在地籍測繪中的應(yīng)用[J].武漢大學(xué)，2004-04-20.