GPS測量技術(shù)在地籍測量中的應用

魏玉明，黨星海，孔令杰，張秀霞

(蘭州理工大學土木工程學院，甘肅蘭州730050)

一、測區(qū)概況和已有資料利用情況

1．測區(qū)概況

白銀市位于甘肅省東北部，地處隴西黃土高原的北部邊緣地帶，平均海拔1520 m。距蘭州市130 km，東與會寧縣及寧夏回族自治區(qū)海原縣接壤，南、北部均與靖遠縣相連，西與景泰縣為鄰，地勢大致東高西底，現(xiàn)已建成以煤炭、電力、陶瓷等能源工業(yè)為主的新型工業(yè)城市。

測區(qū)為白銀市平川區(qū)，是該區(qū)的政治、經(jīng)濟、文化中心。測區(qū)內(nèi)居民區(qū)主要集中在長征站周圍，區(qū)內(nèi)各單位房屋排列較整齊，近郊居民地以集居式村落為主，轄6鄉(xiāng)3鎮(zhèn)2個街道辦事處。

2．測區(qū)已有資料利用情況

平面控制測量以第四中學門口E級GPS控制點EG10和化工廠醫(yī)院門口I136作為起算數(shù)據(jù)，長征站EG12、EG19、EG06作為檢核數(shù)據(jù)。另外，測區(qū)內(nèi)有國家測繪局2000年出版的1∶1萬地形圖、甘肅省測繪局的1∶1萬地形圖，作為本項目踏勘、布點、設(shè)計和生產(chǎn)指揮用圖。

二、平面控制網(wǎng)的布設(shè)

1．作業(yè)依據(jù)

平面控制網(wǎng)布設(shè)依據(jù)如下技術(shù)規(guī)范：《城市測量規(guī)范》、《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》、《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》、《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量型接收機檢定規(guī)程》、《地籍測繪規(guī)范》及第二次國土資源大調(diào)查有關(guān)規(guī)范要求。

2．平面控制網(wǎng)的布設(shè)

白銀市平川區(qū)土地管理局批復控制面積為15 km2，實際控制面積為23 km2。采用分級布網(wǎng)，控制區(qū)布設(shè)E級網(wǎng)?？紤]到實際用途，并保證每點有一個通視點，E級GPS網(wǎng)平均邊長約1．16 km。在實際埋石時，共布設(shè)E級GPS點122個(其中鋼筋82個，水泥標石32個，利用舊點8個)。E級點位分布均勻，觀測條件良好，交通便利，E級網(wǎng)均采用邊點混合連接的方式組網(wǎng)，同步閉合環(huán)邊數(shù)符合規(guī)范要求。如表1所示。

表1

3．GPS點的編號

E級GPS點命名為G×××，其中大寫“G”表示GPS點，如G001表示E級GPS網(wǎng)中第1個點。對部分已利用的舊點，筆者沒有再重新編號，而是繼續(xù)沿用舊號，由于舊點DG05被破壞，已重新埋石，但筆者沿用舊點名。對于混凝土埋樁編號采用HZ××表示。

4．點位要求

對于點位要求是：交通便利，通視方向多，有利于其他測量手段聯(lián)測和擴展;所有點位與大功率無線電發(fā)射源的距離不小于200 m，與高壓輸電線和微波無線電信號傳輸通道的距離不小于50 m;點位周圍視場內(nèi)障礙物高度角不超過15°;地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，利于點位保存;附近沒有強烈反射衛(wèi)星信號的物件;充分利用符合要求的舊控制點。

5．點之記

各級GPS點均現(xiàn)場繪制點之記，點之記栓距盡量采集多個數(shù)據(jù)，栓距目標盡量選取堅固不易破壞的物體。點之記應全部制作成電子文檔。

6．GPS數(shù)據(jù)采集

GPS數(shù)據(jù)采集使用2臺靈銳S82國產(chǎn)雙頻GPS接收機(標稱精度為±(5mm+1×10-6D))和3臺NGS—900國產(chǎn)單頻 GPS接收機(標稱精度為±(5mm+1×10-6D))同步觀測，同步觀測衛(wèi)星數(shù)大于4顆;衛(wèi)星高度角大于15°;數(shù)據(jù)采樣率為10～30 s;觀測時間為45min;PDOP值小于8。

三、GPS網(wǎng)的施測

根據(jù)事先設(shè)計作業(yè)調(diào)度表的安排進行觀測，采取靜態(tài)相對定位，在觀測時具體遵守以下要求：衛(wèi)星截至高度角15°，同時觀測有效衛(wèi)星數(shù) ≥4顆;平均重復設(shè)站≥1．6，時段長度≥45min;數(shù)據(jù)采樣間隔15 s，PDOP值≤8;同時在5個點安置5臺接收機天線(對中、整平);天線高的量取在120°3個方向量取3次，然后取平均值;在該時段結(jié)束后再次量取天線高，然后做記錄;測量氣象數(shù)據(jù)，開機觀察，當各項指標達到要求時，開始實測，接收機自動記錄，觀測者填寫測量手簿。

四、數(shù)據(jù)處理

1．起算數(shù)據(jù)及檢核數(shù)據(jù)

如表2所示。

表2 m

2．基線解算

基線解算使用南方測繪公司提供的軟件進行處理，并按相應的參數(shù)進行設(shè)置。所有基線經(jīng)自動處理后再按殘差分布圖進行人工干預，以確定最佳基線結(jié)果;所有基線均采用雙差固定解，對達不到精度要求的基線進行重測。

3．平差計算

GPS網(wǎng)三維無約束平差的目的是考核GPS網(wǎng)的內(nèi)部符合精度，也是處理由于多余觀測誤差引起的網(wǎng)內(nèi)不符值問題。通過了對整個觀測群進行的χ2檢驗和對各個觀測元素進行的τ(Tau)檢驗，說明平川區(qū)GPS網(wǎng)內(nèi)部符合精度較高，由各向量所確定的協(xié)方差陣的相互比例關(guān)系合理，結(jié)果可靠。在三維無約束平差可靠成果的基礎(chǔ)上，以第四中學門口E級GPS控制點EG10和化工廠醫(yī)院門口I136作為起算數(shù)據(jù)，以長征站EG12，高速什子EG06，南門EG19為平面檢核點在1980西安坐標系下進行二維約束平差。平差結(jié)果為點位誤差最大為2．5 cm，最小為1 cm，這一精度滿足地籍平面控制點的基本精度(四等網(wǎng)中最弱相鄰點的點位中誤差不得超過5CM)。檢核結(jié)果如表3所示。

表3

五、結(jié)束語

在進行GPS實測前，筆者對原已知點進行了檢核，確認原已知點精度能夠滿足要求，保證了起算數(shù)據(jù)兼容性的良好。同時，是在待標石穩(wěn)定后再進行的實測，保證了點位的穩(wěn)定。觀測時嚴格按照計劃進行，所以也保證了每個測段的同步觀測時間;為保證整網(wǎng)的點位精度均勻，起算點一般應均勻地分布在GPS網(wǎng)的周圍。要避免所有的起算點分布在網(wǎng)中一側(cè)的情況或連成一線的情況;另外該地區(qū)地勢較平坦，視野開闊，同時接收衛(wèi)星數(shù)較多，一般都達到8顆以上的衛(wèi)星數(shù)，接收數(shù)據(jù)良好。

平川區(qū)GPS控制網(wǎng)，全網(wǎng)共122個點，用8個工作日完成外業(yè)觀測 ，充分體現(xiàn)了 GPS技術(shù)的優(yōu)越性。該網(wǎng)達到《GPS測量規(guī)范》中E級網(wǎng)所規(guī)定的各項指標 ，取得了良好的精度及成果，證明GPS靜態(tài)測量成果完全滿足地籍測量的要求，而且成果精度較高，可以作為今后該地區(qū)相關(guān)工程測量的依據(jù)，直接應用。

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