GPS在土地測繪中的應(yīng)用及前景

曲玉玲

摘 要 GPS是當(dāng)今信息社會最活躍、發(fā)展最快的科學(xué)技術(shù)之一，并且GPS與GIS的兩者有機結(jié)合將成為人們收集、處理信息最強有力的工具。GPS技術(shù)已滲透到土地測繪當(dāng)中并發(fā)揮著重要作用。本文著重闡述了GPS在土地測繪中的應(yīng)用以及前景預(yù)測。

關(guān)鍵詞 地籍測量動態(tài) 監(jiān)測勘測 定界RTK

一、前言

GPS是由美國國防部主持研制，以空中衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)能為全球提供全天候、連續(xù)、實時、高精度的三維位置、三維速度和時間信息。利用靜態(tài)定位或運動定位，可滿足多方面的需要，由此使得GPS用戶遍布全世界。目前，GPS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于土地測繪、城鎮(zhèn)規(guī)劃、地球資源調(diào)查與管理、石油地質(zhì)勘測等領(lǐng)域并發(fā)揮著更大作用。GPS以其速度快、精度高、效益好等優(yōu)點，在土地領(lǐng)域應(yīng)用中取得了良好效果，并且隨著我國土地使用制度改革的不斷深化，GPS應(yīng)用前景更加廣闊。

二、GPS在地籍測量中的應(yīng)用

1.GPS在地籍控制測量中的應(yīng)用。根據(jù)國家土地局頒布的《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》要求，筆者根據(jù)在河北、山東、湖北、浙江等地GPS地籍控制測量成果檢查驗收的情況，提出以下三點認(rèn)識：（1）GPS地籍控制網(wǎng)點的精度和密度。地籍測量的首要任務(wù)是進(jìn)行全區(qū)的控制測量，它是測繪地籍圖件和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。而地籍控制網(wǎng)點的精度和密度主要是為滿足土地權(quán)屬范圍的特征點，即界址點服務(wù)。關(guān)于網(wǎng)點的密度，GPS地籍網(wǎng)可按測區(qū)范圍和先后次序分基本網(wǎng)和加密網(wǎng)兩類。基本網(wǎng)控制較大的測區(qū)，點的密度大致按城市三、四等邊長要求定，加密網(wǎng)點密度相當(dāng)于5“級小三角網(wǎng)或?qū)Ь€。對于中、小城鎮(zhèn)的地籍控制，考慮到城市的長遠(yuǎn)規(guī)劃和近期需要，布設(shè)四等網(wǎng)和5”級小三角網(wǎng)或?qū)Ь€。（2）位置基準(zhǔn)點偏差對GPS網(wǎng)的影響。應(yīng)用常規(guī)手段建立城鎮(zhèn)地籍控制網(wǎng)時，如果附近沒有國家控制點作為位置基準(zhǔn)點，往往以假定坐標(biāo)值的點作為起算點，從而建立起一個獨立的坐標(biāo)系。當(dāng)應(yīng)用GPS定位技術(shù)代替常規(guī)測量建立地籍控制網(wǎng)時，由于GPS定位得到的是WGS-84坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)差，故GPS網(wǎng)在參考橢球面上的網(wǎng)形與其在參考橢球面上的位置基準(zhǔn)有關(guān)。在經(jīng)度方向上位置基準(zhǔn)的偏差能使GPS網(wǎng)產(chǎn)生整體旋轉(zhuǎn)，但對于一定范圍、高差較小的GPS網(wǎng)而言，其位置基準(zhǔn)在經(jīng)緯度方向上的偏差（一般百米以內(nèi)）對投影在橢球上網(wǎng)形的影響可忽略不計；對于高差大的GPS網(wǎng)則要求有較精確的起算數(shù)據(jù)。由于位置基準(zhǔn)在高程方向的偏差使投影在橢球面上的GPS網(wǎng)的尺度發(fā)生變化，所以，可用常規(guī)方法來精確測定高程。（3）GPS地籍控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計。在經(jīng)典三角測量的控制網(wǎng)中，兼顧精度、可靠性及成本費用等準(zhǔn)則的優(yōu)化設(shè)計已有許多研究成果和應(yīng)用。與經(jīng)典觀測相比，GPS觀測具有更為復(fù)雜的函數(shù)和隨機模型。盡管GPS具有靈活多樣的布網(wǎng)方式，速度快、精度高等特點，但GPS地籍控制網(wǎng)的設(shè)計也存在優(yōu)化問題。在GPS網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)考慮到規(guī)程要求精度、儀器標(biāo)稱精度、網(wǎng)的可靠性準(zhǔn)則、人員配備與預(yù)支成本費用等條件，可采用機助模擬法（也可其他方法）對GPS網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)、觀測量的增減進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計后的GPS測繪更能顯示出GPS衛(wèi)星定位技術(shù)的高精度與高效益，并在地籍調(diào)查中發(fā)揮重大作用。

2.把GPS新技術(shù)引入地籍細(xì)部測量中。地籍細(xì)部測量是地籍調(diào)查不可分割的組成部分，目的是測定每宗土地的權(quán)屬界址點、線、位置、形狀、數(shù)量等基本情況。由地籍調(diào)查規(guī)程所知，在地籍平面控制測量基礎(chǔ)上的地籍細(xì)部測量，對于城鎮(zhèn)街坊外圍界址點及街坊內(nèi)明顯的界址點間距允許誤差為10 cm，城鎮(zhèn)街坊內(nèi)部隱蔽界址點及村莊內(nèi)部界址點間距允許誤差為15 cm。利用GPS的RTK技術(shù)能滿足上述精度要求，建議在適合布設(shè)GPS點的部分測區(qū)使用該項技術(shù)。對于影響GPS衛(wèi)星信號接收的遮蔽地帶使用全站儀、測距儀、經(jīng)緯儀等測量工具，采用解析交會法、極坐標(biāo)法、圖解交會法等進(jìn)行地籍勘丈，這樣有利于加快地籍細(xì)部測量進(jìn)度。

3.手持式GPS接收機在土地利用動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用。（1）傳統(tǒng)監(jiān)測方法的弊端。傳統(tǒng)的野外監(jiān)測采用的是簡易補測法或平板儀補測法。近代采用的遙感手段在土地利用現(xiàn)狀監(jiān)測中，雖然對于宏觀變化有很強的適用性，但受限于成像條件和地形環(huán)境，目前還不能全面及時地反映動態(tài)的變化，特別在微觀監(jiān)測方面仍多采用傳統(tǒng)技術(shù)方法。簡易補測法只適用于小范圍變更且變更物周圍有明顯的特點時的情況。當(dāng)已知明顯的物點較少，變更范圍較大的地區(qū)，傳統(tǒng)的監(jiān)測方法是采用乎板儀補測。平板儀補測法速度慢、效率低，并且實施過程中易受主觀因素干擾，使精度不能保持穩(wěn)定，影響監(jiān)測戍果質(zhì)量。（2）應(yīng)用手持式GPS接收機進(jìn)行土地利用動態(tài)監(jiān)測。手持差分型GPS接收機，輕便靈活，具有六通道，可跟蹤8顆衛(wèi)星，能記錄點線、面等數(shù)據(jù)，可存儲很多點的三維GPS位置數(shù)據(jù)和屬性特征。利用手持式GPS接收機進(jìn)行土地利用動態(tài)監(jiān)測，基準(zhǔn)站可用其中一臺手持式GPS接收機（若數(shù)據(jù)兼容.也可放置大地型GPS接收機），通過相位平滑偽距差分的方法，解算出流動站的位置，從而達(dá)到定位目的。

三、存在的問題

手持差分型GPS接收機的內(nèi)業(yè)處理軟件中的繪圖模塊所繪制圖件與土地利用現(xiàn)狀圖相差較大，由此就存在著野外實測與內(nèi)業(yè)成圖的不匹配。利用GPS差分技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測點定位，定位數(shù)據(jù)使用微機軟件自動成圖，解決好野外監(jiān)測與內(nèi)業(yè)成圖的連續(xù)性，在這方面還有待于有關(guān)人員研究開發(fā)。

四、實時動態(tài)定位（RTK）技術(shù)在建設(shè)用地勘測定界中的應(yīng)用前景

建設(shè)用地中的土地勘測定界是實地確定土地使用界線范圍、測定界樁位置、計算用地面積等方面的測繪技術(shù)工作，它為各級政府的土地管理部門審批土地、地籍管理提供基礎(chǔ)資料。建設(shè)用地勘測定界的工作穆序為：審查用地文件及有關(guān)圖件——現(xiàn)場踏勘——圖上紅線設(shè)計——實地放樣——復(fù)核測量——面積量算——繪建設(shè)地界圖——填繪建設(shè)用地管理圖——資料的管理——歸檔。在反復(fù)實地踏勘、圖上設(shè)計、權(quán)屬調(diào)查后制定放樣數(shù)據(jù)。利用GPS的RTK技術(shù)進(jìn)行勘測定界放樣，能避免解析法放樣、關(guān)系距離放樣等放樣方法的復(fù)雜性，同時也簡化了建設(shè)用地勘測定界的工作程序，特別是對公路、鐵路、河道、輸電線路等線性工程和特大工程的放樣更為有效和實用。

RTK是指載波相位實時動態(tài)差分（Rea-time Kinematic）定位，它是GPS定位發(fā)展到現(xiàn)在的最新技術(shù)，RTK實時處理能達(dá)到厘米級精度，完全滿足建設(shè)用地勘測界址點坐標(biāo)對鄰近圖根點點位中誤差及界址線與鄰近地物或鄰近界線的距離中誤差不超過10 cm的精度要求。RTK的基準(zhǔn)站由主機、GPS天線、電臺、電于手簿、放大器、數(shù)據(jù)通訊天線等組成，移動站由電子手簿、主機、GPS天線及數(shù)據(jù)通訊天線組成。通過同時接收衛(wèi)星信息與基準(zhǔn)站發(fā)送的改正信息，經(jīng)過解碼，自動給出具有厘米級精度的定位數(shù)據(jù)。然后，利用微機通過隨機軟件傳送到電子手簿供實地勘測定界放樣。利用RTK放樣是坐標(biāo)直接放樣。并且建設(shè)用地勘測定界中的面積量算，實際上由隨機軟件中的面積計算功能利用坐標(biāo)直接計算并檢核。

五、GPS與GIS的有機結(jié)合對地籍泊息系統(tǒng)的影響

地籍信息系統(tǒng)包括地籍信息的輸入、管理、輸出三大部分，它是利用計算機等先進(jìn)技術(shù)，對地籍?dāng)?shù)據(jù)采集、處理和圖表成果輸出的信息管理系統(tǒng)。利用GPS技術(shù)野外實測，把野外特征界址點坐標(biāo)數(shù)據(jù)和屬性信息記錄下來一并傳輸?shù)降丶畔?shù)據(jù)庫中，經(jīng)過加工、處理，最后繪制輸出成果圖件。GIS是一個龐大的地理信息系統(tǒng)，地籍信息系統(tǒng)可看作為GIS的一部分，地籍信息系統(tǒng)的開發(fā)研制可以借鑒成熟的GIS系統(tǒng)，并且GPS與GIS的有機結(jié)合將改進(jìn)地籍信息系統(tǒng)部分模塊的功能，為地籍信息系統(tǒng)向現(xiàn)代化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展打下基礎(chǔ)。

六、結(jié)束語

隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是GPS、GIS、RS（遙感系統(tǒng)）的有機結(jié)合，GPS將在土地測繪中應(yīng)用更為廣泛。GPS技術(shù)在土地領(lǐng)域也將發(fā)揮重大作用并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)

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