GPS技術在地籍測量中的應用與操作

吳一學

摘要：跟隨科學的發(fā)展測量技術也日益更新在此作者研究了全球定位系統(tǒng)在地籍控制測量中的應用。通過分析利用GPS技術在地籍控制網這一實例，具體探討了應用過程中布網的一般原則、外業(yè)選點的注意事項、施測的作業(yè)方法、內業(yè)數(shù)據處理的模型選取和平差結果的精度評定等問題，由結果可知，GPS是一種準確、快速和經濟的定位技術。

關鍵詞：地籍測量;控制;測量精度

1引言

地籍管理從最初單一的稅收地籍發(fā)展到產權地籍，再到現(xiàn)在的多用途地籍，其內涵不斷豐富。在此過程中，測繪手段也取得了長足進步，測繪儀器從最初的原始工具到經緯儀、水準儀、測距儀、全站儀等，現(xiàn)在GPS技術正在不斷得到應用。本文研究了GPS在地籍控制測量中的應用。

2選點和布網原則

為了保證觀測工作的順序進行和測量結果的可靠性，并滿足地籍測量的要求，GPS控制點的選擇和布網應遵守下列原則：

①原則上，每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府所在地布設一個D級GPS控制點，邊長平均為10km，為以后鄉(xiāng)鎮(zhèn)地籍測量和布設低一級GPS點打基礎;

②GPS控制點應盡量遠離高壓輸電線路和大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、微波站），以減少對GPS信號的干擾

③點位附近不應有大面積水域或強烈信號干擾接受的物體，以免造成信號衰減;

④點位目標顯著，在地平仰角15°以上的視野內不宜有障礙物，以減少信號遮擋

⑤GPS點位的選取應方便交通、使用和長久保存且點位基礎堅實穩(wěn)固

⑥為便于全網整體觀測、整體平差，提高精度，GPS控制網采取邊連式構網方式

⑦GPS異步環(huán)或附和路線邊數(shù)≤8。

3觀測工作

3.1觀測要求

GPS觀測使用TrimbleR8雙頻接收機（兩臺），ZhdV8雙頻接收機（一臺），儀器標稱精度±（10mm+10-6D），觀測應滿足下列要求：①有效觀測衛(wèi)星總數(shù)≥4;②同時觀測有效衛(wèi)星數(shù)≥4;③衛(wèi)星高度角≥15°;④平均重復設站數(shù)≥116;⑤數(shù)據采樣間隔15s;⑥觀測時間≥45min。⑦觀測記錄按GPS測量手簿認真及時填寫;⑧開機、關機按GPS接收機操作規(guī)程進行。

3.2觀測方法

在GPS觀測前，提前一天，用最近的GPS衛(wèi)星星歷參數(shù)作出衛(wèi)星可見性預報，避開PDOP值較大的時段，以保證得到最佳觀測時間，提高作業(yè)效率和觀測質量。

野外作業(yè)時，應根據接收機的臺數(shù)、天氣、交通車輛及網形等情況，在技術設計擬定的調度表基礎上，提前一天編制第二天的作業(yè)調度計劃表。并依照實際作業(yè)進展情況對觀測計劃進行必要的調整。觀測計劃是順利高效完成GPS控制的重要保證。

按觀測計劃各組人員按時到達指定的點位并做好儀器安置和開機的準備工作，開機后認真量取儀器高并記錄在測量手簿上。接收機開始記錄數(shù)據后，仔細查看測站信息、接收衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星號、信噪比、實時定位結果及存貯介質記錄情況等，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。在觀測過程中，觀測者不得關機又重新啟動、自測試、改變衛(wèi)星高度角及數(shù)據采樣間隔、改變天線位置，關閉或刪除文件等;不得離開測站，以防止人及其他物體震動、碰動天線或遮擋衛(wèi)星信號。儀器工作正常后，及時填寫GPS測量手簿中各項內容。每日觀測結束后，及時將數(shù)據轉存或備份，同時還需檢查數(shù)據是否正確完整，當確保數(shù)據正確無誤地記錄保存后，及時清除接收機內存中的數(shù)據以確保下次觀測數(shù)據的記錄有足夠的存儲空間。

4數(shù)據處理

4.1向量解算

基線向量解算采取雙差相位觀測值多站、多時段自動處理方法進行，適當?shù)剌o以人工干預模式;手工處理模式時，通過對基線殘差的分析，采用數(shù)據的開窗處理技術，截取合適的時間段、選取合適的衛(wèi)星截止高度角，刪除亞健康狀態(tài)的衛(wèi)星。解算后得到各基線向量值及其方差陣后，進行同步環(huán)、重復觀測邊以及異步環(huán)觀測的檢核，對超限基線予以剔除或進行野外返工。

4.2外業(yè)數(shù)據質量檢核

為了說明外業(yè)數(shù)據質量的可靠性，現(xiàn)從同步環(huán)精度、重復基線觀測精度、異步環(huán)精度等3個方面進行檢核，如表1～表3所示。

表1 同步環(huán)精度統(tǒng)計表

表2 重復基線觀測精度統(tǒng)計表

表3 異步環(huán)精度統(tǒng)計表

從表1可以看出，所有的同步環(huán)相對閉合差，滿足《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》[3]（以下簡稱《規(guī)范》的要求，外業(yè)觀測質量是可靠的。根據《規(guī)范》的有關規(guī)定坐標閉合差≤7mm，從表2數(shù)據可以看出沒有超過2的，可以認為重復觀測邊的精度滿足要求，質量合格。表3中所有的異步環(huán)相對閉合差均<3，滿足要求，最大相對閉和差為2101，從異步環(huán)閉合差的檢核結果來看，外業(yè)觀測質量可靠。

4.3GPS網平差

4.3.1GPS的三維無約束平差

由同步觀測和異步觀測的基線向量互相聯(lián)結構成GPS網。三維無約束平差在WGS284坐標系下進行，平差以網中基線解算基準D01點固定三維WGS284坐標作為GPS網平差的位置基準。無約束平差使用南方GPS數(shù)據處理軟件4.0網平差軟件進行，無約束平差的觀測值是獨立基線向量及其方差陣，無約束平差的目標之一是提供全網平差后的WGS284系三維坐標，二是考察GPS網基線向量觀測值的網內部符合精度以及觀測值是否存在系統(tǒng)誤差和粗差，其誤差統(tǒng)計如表4所示。

表4 無約束平差GPS網的點位中誤差統(tǒng)計表

表6約束平差后GPS網的邊長相對中誤差統(tǒng)計表

從表5、表6可以看出，GPS網二維約束平差后點位精度較高，而且精度均勻。約束平差后GPS網的邊長相對中誤差也滿足要求。

5結束語

根據GPS技術的不斷改進，其測繪精度、測繪速度和經濟效益，從經濟角度上考慮，都大大優(yōu)于目前常規(guī)控制測量技術，GPS技術可作為地籍控制測量的主要手段。