GPS技術(shù)在土地測(cè)繪中的使用研究

許莉　馬良平　徐小強(qiáng)

摘 要：GPS作為一項(xiàng)新興技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在土地測(cè)繪中，并發(fā)揮了良好的效果。不僅實(shí)現(xiàn)了土地管理的高效化，還保證了測(cè)量工作的精確度。文章詳細(xì)介紹了GPS技術(shù)的概念及其特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)，并對(duì)GPS系統(tǒng)在土地測(cè)繪中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，希望能給同行帶來一些借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：GPS；土地測(cè)繪；使用

引言

GPS（全球定位系統(tǒng)），是1970年代由美國軍方在一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航項(xiàng)目中開始研發(fā)建設(shè)的。它達(dá)到了98%的全球覆蓋率，可以隨時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航定位和測(cè)量，并具備良好的抗干擾能力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS也在不斷地?cái)U(kuò)大其應(yīng)用范圍，已經(jīng)從早期只運(yùn)用在軍隊(duì)和少數(shù)科研部門的研究中，慢慢地轉(zhuǎn)向了受眾更多的民用市場(chǎng)，尤其是土地測(cè)繪、地理的空間監(jiān)測(cè)等方面。一直以來，由于技術(shù)問題土地工程測(cè)量更傾向于傳統(tǒng)的方法，但不可否認(rèn)，GPS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)明顯，它的應(yīng)用是土地測(cè)繪工作的一項(xiàng)突破。

1 GPS技術(shù)及特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)

1.1 GPS技術(shù)

GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)是通過GPS定位衛(wèi)星在全球范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位和導(dǎo)航的技術(shù)，由空間星座、用戶設(shè)備、地面控制三個(gè)部分組成。GPS空間部分主要是對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)，將觀測(cè)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為各種碼和載波信號(hào)，提供給地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)控制和定位。GPS的用戶端，捕捉、跟蹤衛(wèi)星信號(hào)，然后將信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算出GPS信號(hào)接收機(jī)所處在的經(jīng)度、緯度和高度。該項(xiàng)技術(shù)的原理是將衛(wèi)星運(yùn)行的瞬間位置作為定位的起始距離，結(jié)合空間交會(huì)的方法，確定被測(cè)對(duì)象的具體位置。GPS技術(shù)的應(yīng)用給測(cè)繪技術(shù)帶來一場(chǎng)技術(shù)革新，可以為測(cè)量工作提供高效率、高速度以及高精確度的測(cè)量效果和質(zhì)量。

1.2 土地測(cè)繪中應(yīng)用到的GPS有關(guān)技術(shù)

1.2.1 GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)

GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)，是由GPS接收機(jī)來確定測(cè)量位置并進(jìn)行測(cè)量的。在GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用中，通常GPS接收器的位置在整個(gè)監(jiān)測(cè)過程中是固定的，所以，在數(shù)據(jù)的最終處理時(shí)，接收器的位置可以被認(rèn)為是一個(gè)定量。

1.2.2 GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)

動(dòng)態(tài)GPS技術(shù)在實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法稱為RTK（Real-timekinematic）。它結(jié)合了GPS的測(cè)量技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是GPS測(cè)量技術(shù)不斷發(fā)展的產(chǎn)物。以前的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)測(cè)量技術(shù)為了達(dá)到一定的精度還需要解算測(cè)量結(jié)果，然而RTK技術(shù)無論在什么條件下進(jìn)行測(cè)量都能立即給出精確的數(shù)據(jù)，而且它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，可謂是GPS技術(shù)發(fā)展史上的重大變革。RTK主要包括基準(zhǔn)站和移動(dòng)站?；鶞?zhǔn)站用來發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)，移動(dòng)站用來同時(shí)接收衛(wèi)星和基準(zhǔn)站發(fā)來的信息。其中，發(fā)射裝置分為大功率外置裝置和內(nèi)置的微型電臺(tái)兩種。而且通過內(nèi)置程序可以得到精確到厘米級(jí)別的數(shù)據(jù)，完全滿足土地測(cè)量的相關(guān)要求。在土地測(cè)繪中，運(yùn)用RTK這項(xiàng)新的技術(shù)手段和方法運(yùn)用進(jìn)行測(cè)量放樣、地形測(cè)圖以及控制測(cè)量，大大提高了土地測(cè)繪工作的效率和質(zhì)量。

1.3 GPS技術(shù)的特點(diǎn)

高精度、速度快、多功能、易操作是GPS系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。GPS定位系統(tǒng)的效率非常高。目前，就僅20公里的位置，GPS技術(shù)只需幾秒鐘就能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，并在兩分鐘左右的時(shí)間內(nèi)完成動(dòng)態(tài)測(cè)量。而且，GPS測(cè)量完全省去了站與站之間通視的麻煩，可以節(jié)省大量的成本。此外，由于GPS定位系統(tǒng)的不斷更新和發(fā)展，系統(tǒng)操作更加地方便，自動(dòng)化水平也越來越高，大大地減少了工人的工作量，為野外測(cè)繪帶來了便利。

1.4 GPS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的測(cè)繪方式主要是指簡(jiǎn)易補(bǔ)測(cè)法和平板儀補(bǔ)測(cè)法。其中，簡(jiǎn)易補(bǔ)測(cè)法是利用鋼尺等簡(jiǎn)便工具，通過簡(jiǎn)單幾何方法（截距法、直角坐標(biāo)法等）進(jìn)行實(shí)地測(cè)量。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法效率低、數(shù)據(jù)精度差，而且測(cè)量過程中很容易受到各種主觀因素的影響。與傳統(tǒng)測(cè)繪方法相比，手持差分型GPS接收機(jī)，應(yīng)用了最新的衛(wèi)星定位技術(shù)，不僅改善了傳統(tǒng)檢測(cè)方法存在的一些弊病，還能夠快速、精確地實(shí)施監(jiān)測(cè)。其具有高效率、操作方便，并且能夠應(yīng)用于各種復(fù)雜情況之下的特點(diǎn)，使實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)成為現(xiàn)實(shí)，進(jìn)而有效保證了土地利用現(xiàn)狀調(diào)查的現(xiàn)時(shí)性。此外，在土地管理中，有很多動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)需要改進(jìn)，將一些最新的GPS尖端技術(shù)應(yīng)用到土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，會(huì)大大加快我國在這一領(lǐng)域的進(jìn)展。

2 GPS系統(tǒng)在土地測(cè)繪中的應(yīng)用

2.1 GPS地籍控制網(wǎng)點(diǎn)的精密度

土地測(cè)量主要是對(duì)全測(cè)區(qū)進(jìn)行測(cè)量，它為人們測(cè)繪地籍圖件和采集數(shù)據(jù)提供了前提和基礎(chǔ)。而且地籍控制網(wǎng)點(diǎn)的密度和精度皆是為了更好地服務(wù)于土地權(quán)屬范圍特征點(diǎn)的測(cè)量，即界址點(diǎn)服務(wù)。根據(jù)測(cè)區(qū)的范圍和先后順序，GPS的地籍網(wǎng)可以將網(wǎng)點(diǎn)密度分為加密網(wǎng)以及基本網(wǎng)兩大類。因?yàn)槌擎?zhèn)地區(qū)的界址點(diǎn)密度往往比較大，為了更好地保證網(wǎng)點(diǎn)的點(diǎn)位精度，最好能夠提高網(wǎng)點(diǎn)的密度以方便對(duì)界址點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定。此外，GPS技術(shù)還能夠優(yōu)化地籍測(cè)量網(wǎng)的設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)的控制測(cè)量網(wǎng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，以精確度、可靠性以及成本費(fèi)用為主要優(yōu)化依據(jù)，進(jìn)行更加全面、系統(tǒng)的優(yōu)化。通過優(yōu)化GPS測(cè)量設(shè)計(jì)，能夠更明顯的突顯出GPS技術(shù)的強(qiáng)大功能，不僅為土地測(cè)繪帶來精確的測(cè)量效果，而且也能為測(cè)量工作帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 GPS網(wǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)偏差的影響

因?yàn)閼?yīng)用GPS進(jìn)行定位得到的是一個(gè)三維坐標(biāo)差的數(shù)據(jù)，所以當(dāng)建立相應(yīng)的地籍控制網(wǎng)時(shí)，以橢球面上的網(wǎng)形作為參考，得到的數(shù)據(jù)與其在橢球面上的位置基準(zhǔn)有很大關(guān)系。而且，經(jīng)度方向上基準(zhǔn)點(diǎn)的偏差有可能使得GPS網(wǎng)整體翻轉(zhuǎn)。因此，對(duì)于一些高差較大的GPS網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)的精度有更高的要求，但是對(duì)于像高差較小、范圍較少的GPS網(wǎng)，一般可以忽略經(jīng)緯度方向上位置基準(zhǔn)的偏差對(duì)網(wǎng)形的影響。因?yàn)楦叱谭较蛏衔恢没鶞?zhǔn)的偏差對(duì)GPS的網(wǎng)形重要影響，因此常采用常規(guī)方法測(cè)定高程。

2.3 地籍的細(xì)部測(cè)量

地籍細(xì)部測(cè)量包括對(duì)土地的權(quán)屬界址點(diǎn)、位置和數(shù)量等情況進(jìn)行勘測(cè)，是地籍觀測(cè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的地籍細(xì)部測(cè)量數(shù)據(jù)不精確，常常存在較大的誤差，影響最終結(jié)果，然而結(jié)合GPS技術(shù)就可以有效地解決這一問題。工作人員可以根據(jù)測(cè)量任務(wù)的實(shí)際情況，在露天的區(qū)域采用GPS技術(shù)，而對(duì)于影響GPS測(cè)量信號(hào)的遮蔽地帶，則采用傳統(tǒng)的解析法或圖解法，通過全站儀、測(cè)距儀、經(jīng)緯儀等進(jìn)行測(cè)量儀器，與GPS技術(shù)進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。這樣不僅可以提高細(xì)部測(cè)量的效率，同也滿足了其對(duì)精確度的要求。

2.4 土地界線的勘測(cè)

在進(jìn)行土地界線的劃分時(shí)，要充分考慮土地的征用、轉(zhuǎn)讓、規(guī)劃及開發(fā)等實(shí)際要求，并最大程度予以滿足。土地勘測(cè)包括土地的使用范圍、土地界線、實(shí)際現(xiàn)狀和面積計(jì)算等內(nèi)容，它是相關(guān)管理部門審批土地時(shí)的重要數(shù)據(jù)資料。早期，傳統(tǒng)的土地勘測(cè)定界一般需要借助相關(guān)的測(cè)量儀器，但由于這些儀器的測(cè)量范圍小、精度低和一些人為因素及環(huán)境條件，不僅增加測(cè)量工作者的工作量，而且還達(dá)不到良好的測(cè)量效果。因此，在土地界線的勘測(cè)中，GPS技術(shù)逐步取代了傳統(tǒng)方法，并取得了很好地效果。

3 結(jié)束語

GPS技術(shù)具備多方面的優(yōu)點(diǎn)，在工程測(cè)量尤其是土地測(cè)繪方面上有其無可比擬的優(yōu)勢(shì)，因此備受青睞。但是，工作人員也要正視這項(xiàng)技術(shù)的不足，比如，GPS在地籍控制網(wǎng)上的設(shè)計(jì)還存在諸多設(shè)計(jì)問題。一旦GPS地籍控制網(wǎng)得以優(yōu)化，那么GPS衛(wèi)星定位技術(shù)的精度將會(huì)上升一個(gè)臺(tái)階。進(jìn)而又能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，并在土地測(cè)繪中發(fā)揮比以往更大的作用。

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