土地測量工作中GPS技術(shù)的應(yīng)用

韋斯斯 莫芳林 喬湘淑

（柳州市柳城縣國土資源局，廣西 柳州 545200）

1 前言

土地測量是惠及人民群眾的民心工程，既可增加耕地有效面積、確保耕地點補平衡，又能提高耕地質(zhì)量，促進農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收。而GPS測量的技術(shù)設(shè)計是進行GPS測量定位的最基礎(chǔ)性工作，它是根據(jù)國家現(xiàn)行的規(guī)范、規(guī)程，針對GPS控制網(wǎng)的用途及用戶要求，提出對GPS測量的網(wǎng)形、精度及基準(zhǔn)等的具體設(shè)計。本文就GPS技術(shù)在土地測量工作中的作用進行探討。

2 GPS技術(shù)的特點及特點

GPS又稱為全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System GPS）是美國從上世紀(jì)70年代開始研制歷時20年耗資200億美元于1994年3月完成其整體部署實現(xiàn)其全天候、高精度和全球的覆蓋能力現(xiàn)在GPS于現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合使得測定地球表面三維坐標(biāo)的方法叢靜態(tài)發(fā)展到動態(tài)叢數(shù)據(jù)后處理發(fā)展到實時的定位與導(dǎo)航極大地擴展了它地應(yīng)用廣度和深度。載波相位差分法GPS技術(shù)可以極大提高相對定位精度。在小范圍內(nèi)可以達到厘米級精度。此外由于GPS測量技術(shù)對測點間地通視和幾何圖形等方面地要求比常規(guī)測量方法靈活、方便已完全可以用來施測各種等級地控制網(wǎng)。GPS全站儀的反展在地形和土地測量以及各種工程、變形；地表沉陷監(jiān)測中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用在精度、效率、成本等方面顯示出巨大的優(yōu)越性。

3 GPS技術(shù)在土地測量工作中的依據(jù)、密度設(shè)計及基準(zhǔn)設(shè)計

傳統(tǒng)調(diào)查方法是利用常規(guī)工具完成目視定位、實地調(diào)查、測量、記錄工作。這種傳統(tǒng)調(diào)查方法在現(xiàn)場實際操作中面臨很大困難，目前在土地測量工作中，利用GPS的定位、導(dǎo)航，通過地理位置的變化實現(xiàn)項目區(qū)實地和電子圖件的實時聯(lián)動，對項目現(xiàn)場地物的真實性和相關(guān)信息的準(zhǔn)確性進行實時判斷，現(xiàn)場記錄或繪制調(diào)查成果。

3.1 GPS控制網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計的依據(jù)

GPS測量規(guī)范（規(guī)程）是國家測繪管理部門和行業(yè)部門所制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，目前GPS控制網(wǎng)設(shè)計依據(jù)的規(guī)范（規(guī)程）有：

2001年國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》，以下簡稱國標(biāo)（GB）；

1992年國家測繪局發(fā)布的測繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》，以下簡稱《規(guī)范》；

1998年建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》，以下簡稱《規(guī)程》；

各部委根據(jù)本部門GPS工作的實際情況指定的其他GPS測量規(guī)程或細則。

3.2 GPS定位的密度設(shè)計

相鄰點間最小距離可為平均距離的1/3～1/2 倍，最大距離可為平均距離的2～3 倍。在特殊情況下，個別點的間距可也可結(jié)合任務(wù)和服務(wù)對象，對GPS點分布要求做出具體的規(guī)定。

3.3 GPS控制網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計

對于一個GPS網(wǎng)測量工程，在技術(shù)設(shè)計階段必須明確GPS成果所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)和起算數(shù)據(jù)，即明確GPS網(wǎng)所采用的基準(zhǔn)。通常將這項工作稱為GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計。GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)包括位置基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)。位置基準(zhǔn)一般由GPS網(wǎng)中起算點的坐標(biāo)確定。方位基準(zhǔn)一般由給定的起算方位角值確定，也可以將GPS基線向量的方位作為方位基準(zhǔn)。尺度基準(zhǔn)一般由GPS網(wǎng)中兩起算點間的坐標(biāo)反算距離確定，也可以利用地面的電磁波測距邊確定，或者直接根據(jù)GPS基線向量的距離確定。因此，GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計，實質(zhì)上主要是指確定網(wǎng)的位置基準(zhǔn)問題。

4 土地測量項目區(qū)如何應(yīng)用GPS技術(shù)

項目區(qū)以國家控制點為基礎(chǔ)建立GPS控制網(wǎng)，采用國家54 坐標(biāo)系統(tǒng)和黃海高程，首級GPS控制網(wǎng)相鄰點間基線長度精度要達到國家GPS測量規(guī)范E 級標(biāo)準(zhǔn)，固定誤差≤10mm，比例誤差系數(shù)≤20；GPS測量大地高差的精度可在E 級標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上放寬1 倍執(zhí)行。首級GPS控制網(wǎng)點數(shù)≥2 個，并埋設(shè)固定標(biāo)志和做好相應(yīng)的點之記，以便長期保存和以后核查使用。二級GPS網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)根據(jù)項目區(qū)地形和交通狀況以及作業(yè)效率綜合考慮，按照優(yōu)化設(shè)計原則進行，應(yīng)基本滿足全站儀測圖的需要，其點位精度平面：5mm+1ppm*D；高程：6mm+15ppm*D。點位應(yīng)埋設(shè)固定標(biāo)志。也可在首級GPS控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)導(dǎo)線作為測圖的控制點，其導(dǎo)線相對閉合差為1?14000，每邊測距中誤差±18mm，測區(qū)邊界界址點應(yīng)達到圖根點要求，其坐標(biāo)閉合差為0.22m。

GPS控制網(wǎng)的基準(zhǔn)包括：GPS網(wǎng)基線的向量解中的位置基準(zhǔn)的選擇；GPS網(wǎng)轉(zhuǎn)換到地方坐標(biāo)系所需的基準(zhǔn)設(shè)計；GPS網(wǎng)尺度基準(zhǔn)設(shè)計。

位置基準(zhǔn)設(shè)計。通過實踐研究發(fā)現(xiàn)，GPS基線向量解算中作為位置基準(zhǔn)的固定點誤差是引起基線誤差的一個重要因素，使用單點定位坐標(biāo)值作為起算坐標(biāo)時，其誤差可達數(shù)十米以上。因此，在基線解算中必須對網(wǎng)的位置基準(zhǔn)進行設(shè)計?；€解算所需的起算點坐標(biāo)，應(yīng)按以下優(yōu)先順序采用：

國家GPSA、B 級網(wǎng)控制點或其它高等級GPS網(wǎng)控制點的已有WGS－84 坐標(biāo)；

國家或城市較高等級控制點轉(zhuǎn)換到WGS－84 坐標(biāo)系后的坐標(biāo)值；

若網(wǎng)中無任何其他已知起算數(shù)據(jù)，可將網(wǎng)中觀測條件較好、觀測時間較長（不少于30min）的單點定位結(jié)果的平差值提供的WGS－84 系坐標(biāo)。

尺度基準(zhǔn)設(shè)計。盡管GPS觀測的基線向量本身已含有尺度信息，但由于GPS網(wǎng)的尺度含有系統(tǒng)誤差，為有效地降低或消除這種尺度誤差，還需要提供外部尺度基準(zhǔn)。尺度基準(zhǔn)設(shè)計有以下幾種方案：

采用外部尺度基準(zhǔn)。對于邊長小于50km的GPS網(wǎng)，可用較高精度的測距儀（10-6 或更高）測量2-3條基線邊，作為整網(wǎng)的尺度基準(zhǔn)。對于大型長基線網(wǎng)，可采用SLR 站的相對定位觀測值和VLBI 基線作為GPS網(wǎng)的尺度基準(zhǔn)。

采用內(nèi)部尺度基準(zhǔn)。在沒有外部尺度基準(zhǔn)的情況下，在網(wǎng)中選擇一條長基線，并對該基線進行長時間、多次觀測，最后取多次觀測時段所得到的基線的平均值，以其邊長作為網(wǎng)的尺度基準(zhǔn)。由于它是不同時段的平均值，尺度誤差基本上可以抵消。因此，它的精度要比網(wǎng)中其他短基線高得多，可以作為尺度基準(zhǔn)。

[1]聶上海,殷立瓊.GPSRTK 技術(shù)在數(shù)字化地形測量上的應(yīng)用實驗[J].測繪通報,2005,(03)

[2]王仕強.山區(qū)地形測量探討[J].水道港口,1999,(01)

[3]林抗旱.論GPS定位系統(tǒng)在工程測量工作中的應(yīng)用[J].建材與裝飾(下旬刊),2008,(04)

[4]趙廣信.積極開拓工程測量的服務(wù)領(lǐng)域[J].中國測繪,2005,(04)

[5]鄭漢球，洪立波，陶福海.工程測量技術(shù)的發(fā)展和我們的對策[J].北京測繪,2006,(01)