淺談土地測繪地籍控制測量中GPS技術(shù)的應(yīng)用

■周洪保 ■江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六七大隊，江西 九江 332000

近些年來，在我國的國防建設(shè)、資源勘測、休閑旅游、水利工程、科學(xué)試驗、交通運輸?shù)榷鄠€領(lǐng)域，都能看到GPS技術(shù)的身影。尤其是在土地資源調(diào)查、土壤侵蝕調(diào)查、工程施工測量、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方面，GPS技術(shù)更是發(fā)揮了十分重要的作用。所謂地籍測量，就是在土地權(quán)屬調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)土地測繪的基本原理和方法測量每宗地的權(quán)屬界線、方位、面積等基礎(chǔ)信息，然后繪制較大比例尺的地籍平面圖，以供土地的后續(xù)開發(fā)和管理之用的過程。將GPS技術(shù)應(yīng)用于地籍控制測量中，能夠大幅度的提高地籍控制測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，同時也大幅度提高了地籍控制測量工作的效率。

1 GPS概述

衛(wèi)星系統(tǒng)以及相應(yīng)的地面監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成了一個完整的全球定位系統(tǒng)。全球定位系統(tǒng)的衛(wèi)星系統(tǒng)由24顆軌道高度在20萬公里左右的衛(wèi)星組成，這些衛(wèi)星平均分布在6個軌道面上，每個軌道面間的夾角為60度，軌道和地球赤道的夾角為55度。為了保障在任意時間、任意地點都能夠接收到至少4顆衛(wèi)星發(fā)送出的信號，每一顆衛(wèi)星的軌道運行周期都被設(shè)置在11小時48分。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，主控站的作用是通過向衛(wèi)星發(fā)布指令實現(xiàn)對衛(wèi)星的控制，并調(diào)度備用衛(wèi)星等。此外還可以依據(jù)各個監(jiān)控站收集的觀測數(shù)據(jù)推算衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星軌道的改正參數(shù)等并將這些數(shù)據(jù)通過注入站反饋給GPS衛(wèi)星。注入站的作用是將主控站計算的數(shù)據(jù)反饋給GPS衛(wèi)星。監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星發(fā)送的信號，監(jiān)視衛(wèi)星的工作狀態(tài)等。

2 GPS技術(shù)在地籍控制測量應(yīng)用中的特點

隨著遙感技術(shù)、GPS技術(shù)和地理信息技術(shù)在地籍控制測量中的應(yīng)用，地籍控制測量一改傳統(tǒng)的測量手段，成為了高新科技的聚集地。過往的實踐經(jīng)驗表明，GPS技術(shù)因其全天候、高精度、自動化、高效益等優(yōu)點，在大地測量、工程測量、航空攝影測量、資源勘查等多個領(lǐng)域贏得了廣大的市場空間。

2.1 定位精度高、觀測速度快

采用載波相位進(jìn)行相對定位，其精度可以達(dá)到1ppm。而如果使用單機定位，其精準(zhǔn)度也在10m以內(nèi)。使用差分定位的方法，其數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度最高可以達(dá)到毫米級別。從觀測時間的角度來說，隨著GPS技術(shù)的不斷完善，就目前而言，對于20km以內(nèi)的相對靜態(tài)定位僅僅需要10-15min;在快速態(tài)相對定位觀測時，如果每個流動站與基準(zhǔn)站之間的距離不超過10km，那么流動觀測時間僅僅需要1-3min，然后可進(jìn)行隨時定位，每一站的觀測時間僅需要幾分鐘。

2.2 功能齊全、操作簡便

運用GPS技術(shù)可以同時測定目標(biāo)位置的平面位置和高程，采用實時動態(tài)測量的方法可進(jìn)行施工放樣。同時，由于GPS技術(shù)具有很高的自動化，能夠自主的進(jìn)行鎖定、追蹤、觀測記錄衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)等一系列測量工作，對工作人員的技術(shù)性要求并不高，只需要適時的開啟和關(guān)閉儀器并對儀器的運行狀態(tài)進(jìn)行實時的監(jiān)控就可以了，極大程度的降低了工作人員的工作量。此外，隨著GPS接收機的不斷改進(jìn)，其自動化程度越來越高，體積和重量也向著小快靈的方向發(fā)展，更方便了操作人員的使用過程，極大程度的降低了野外作業(yè)的負(fù)擔(dān)。

2.3 全球性、全天候作業(yè)

在全球地位系統(tǒng)中，通過科學(xué)、合理的對24顆定位衛(wèi)星進(jìn)行布置，能夠使地球上的任意地點在任意時間都可以接收到到至少4顆衛(wèi)星所發(fā)出的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了觀測結(jié)果覆蓋全球的目標(biāo)。同時，全球定位系統(tǒng)通過監(jiān)控衛(wèi)星的全天候不間斷作業(yè)，并且不受陰天黑夜、起霧刮風(fēng)、下雨下雪等氣候的影響，可隨時進(jìn)行GPS測量。能夠為用戶提供連續(xù)的、實時的位置坐標(biāo)等基礎(chǔ)信息，實現(xiàn)了全天候監(jiān)測的目標(biāo)。此外，地面監(jiān)控系統(tǒng)的測站之間不需點間透視，根據(jù)實際需要點位位置可疏可密，使選點工作更加靈活，從而節(jié)約了衛(wèi)星制造費用。

3 GPS在地籍控制測量中的應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)的建立以及在各行各業(yè)的應(yīng)用，給人們的生活帶來了翻天覆地的變化。在土地測繪領(lǐng)域中，尤其是對于地籍控制測量工作來講，GPS技術(shù)在該領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用使得地籍控制測繪工作的測繪質(zhì)量產(chǎn)生了極大地提高。由于 GPS技術(shù)具有定位精度高、觀測速度快、操作簡便、能夠進(jìn)行全天候作業(yè)等優(yōu)點，使其在我國各個城鎮(zhèn)的地籍控制測量工作中得到了普遍的使用。使用GPS技術(shù)進(jìn)行地籍控制測量，避免了常規(guī)三角網(wǎng)布局時要求近似等邊以及精度估算較低時加測對角線或者增設(shè)起始邊等復(fù)雜的要求，只需要所使用的GPS接收儀器精度滿足等級控制精度的要求，控制點位的選擇與GPS點位的選擇相適應(yīng)，那么所布設(shè)的GPS網(wǎng)精度就完全能夠滿足地籍測量規(guī)程要求。

3.1 GPS地籍控制網(wǎng)點的精度和密度

進(jìn)行全測區(qū)的控制測量是地籍測量工作的第一目標(biāo)，也是收集數(shù)據(jù)和繪制地籍圖的必要前提。而地籍控制網(wǎng)點的精度和密度，一般是為滿足測量土地權(quán)屬范圍的特征點，即界址點服務(wù)。網(wǎng)點密度，按照測區(qū)范圍以及測量的先后順序，可以將GPS地籍網(wǎng)分為基本網(wǎng)和加密網(wǎng)兩種。在城鎮(zhèn)地區(qū)，由于界址點密度相對較大，因此在保證網(wǎng)點的點位精度的同時，需要力爭將控制點密度提高有利于測定界址點的程度，根據(jù)實際情況，如果覺得有必要，可以在GPS網(wǎng)下再加密一級圖根導(dǎo)線，以便從圖根點能夠直接測定界址點。

3.2 位置基準(zhǔn)點的偏差對GPS網(wǎng)的影響

當(dāng)使用 GPS技術(shù)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，因此GPS在參考橢球面上的網(wǎng)形和它在參考橢球面上的位置基準(zhǔn)有一定的關(guān)聯(lián)。在經(jīng)度方向上，位置基準(zhǔn)的偏差能夠?qū)е翯PS網(wǎng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，但是對于一定范圍、高差相對較小的GPS網(wǎng)來說，可以忽略其在經(jīng)緯度方向上位置基準(zhǔn)的偏差對于投影在橢球上網(wǎng)形的影響，對于高差相對較大的GPS網(wǎng)則有較高的起算數(shù)據(jù)精確度要求。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，因此，可以使用傳統(tǒng)的方法測定高程。

3.3 RTK技術(shù)在地籍控制測量中的應(yīng)用

RTK技術(shù)是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的有機結(jié)合，是GPS技術(shù)的新突破。在地籍控制測量中，RTK的應(yīng)用能夠完成對相關(guān)界址點坐標(biāo)的實時測定，并且大大提高了坐標(biāo)測量的精確度，使測量精度達(dá)到了厘米級別。RTK測量技術(shù)是根據(jù)載波相位觀測量實現(xiàn)的實時差分GPS測量技術(shù)，是通過在基準(zhǔn)站上設(shè)置一個GPS接收器，對可見的所有GPS微型展開連續(xù)觀測，所接收的數(shù)據(jù)被錄入GPS系統(tǒng)并進(jìn)行相應(yīng)處理，能夠在第一時間獲得精確的地籍圖。但是需要注意的是，在GPS信號接收不良的山區(qū)或者偏遠(yuǎn)地區(qū)，需要運用測距儀、全站儀以及經(jīng)緯儀等工具，通過圖解或者解析的方法實施準(zhǔn)確測量。在針對建設(shè)用地進(jìn)行測量的過程中，運用該技術(shù)能夠在第一時間獲得定界樁的坐標(biāo)信息，有助于快速、準(zhǔn)確的測定該宗地的面積大小、并對其邊界予以測定等。在實時檢測土地利用情況時，RTK技術(shù)也能發(fā)揮巨大的作用。傳統(tǒng)的野外監(jiān)測系統(tǒng)多數(shù)采取簡易補測或平板儀補測等方法，以鋼尺距離交會等方法實施實地測量工作，這就導(dǎo)致耗費了大量的人力物力，而且測量的效率也不理想。而RTK技術(shù)的出現(xiàn)促使野外檢測省去了實地丈量的過程，大幅度的提升了測量工作的效率，同時也使測量結(jié)果的精確度得到了極大的提高。

4 結(jié)語

綜上所述，GPS技術(shù)是利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行全天候測時和測距，為用戶提供監(jiān)測點坐標(biāo)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的技術(shù)。GPS技術(shù)以其定位精度高、觀測速度快等優(yōu)點，極大的提高了地籍控制測量的精準(zhǔn)度，也極大的提高了地籍控制測量工作的效率，因此在土地測繪地籍控制測量中得到了廣泛的應(yīng)用。

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