GPS在地形地籍測(cè)量中的應(yīng)用研究

陳杰華　曾令權(quán)

[摘要]本文結(jié)合新興縣第二次土地調(diào)查地形地籍測(cè)量工程項(xiàng)目，闡述了利用GPS定位技術(shù)進(jìn)行地形地籍測(cè)量的GPS 網(wǎng)布設(shè)方法，以及外業(yè)觀測(cè)、內(nèi)業(yè)平差方法及計(jì)算，旨在提高測(cè)量精度，降低生產(chǎn)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度。

[關(guān)鍵詞]GPS網(wǎng) 測(cè)量 約束平差

[中圖分類號(hào)] P217 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-3-272-1

1引言

隨著新興縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，結(jié)合土地利用總體規(guī)劃修編、開發(fā)補(bǔ)充耕地、盤活存量用地等國(guó)土資源管理工作的熱點(diǎn)難點(diǎn)問題。采用先進(jìn)的技術(shù)方法和合理的技術(shù)手段，對(duì)新興縣的第二次土地調(diào)查（城鎮(zhèn)部分）進(jìn)行1：500數(shù)字化地形地籍測(cè)量。

新興縣全縣為低山丘陵臺(tái)地區(qū)，西部和南部多山地，中部偏北為新興盆地，新興江及其支流縱貫全境，三茂鐵路從西部縱貫全境，1月均溫12.9℃，7月均溫28.3℃。地理位置居于粵西地區(qū)；測(cè)區(qū)內(nèi)交通比較發(fā)達(dá)，以公路為主，縱貫全境的113線276線是該縣交通的命脈，地方公路網(wǎng)以新城鎮(zhèn)為中心，成幅射狀向四周展開。

2 GPS網(wǎng)的布設(shè)方案

GPS框架網(wǎng)布設(shè)在E級(jí)網(wǎng)的外圍，盡量選擇已有的國(guó)家GPS C/D級(jí)網(wǎng)點(diǎn)。GPS E級(jí)點(diǎn)布設(shè)時(shí)需要布設(shè)在框架網(wǎng)的內(nèi)側(cè)，在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)分區(qū)域按不同密度布設(shè)GPS-E級(jí)網(wǎng)，對(duì)凡符合控制網(wǎng)布點(diǎn)要求的舊有控制點(diǎn)，應(yīng)充分利用其標(biāo)石。GPS-E級(jí)控制網(wǎng)平均邊長(zhǎng)為3公里，困難地區(qū)不超過6公里，每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)根據(jù)實(shí)際情況保證有10～15個(gè)控制點(diǎn)。GPS-E級(jí)點(diǎn)允許不通視[5-6]。

GPS控制點(diǎn)四等水準(zhǔn)測(cè)量，可根據(jù)實(shí)地情況，對(duì)于位于路上刻石或便于上水準(zhǔn)的控制點(diǎn)，盡量聯(lián)測(cè)水準(zhǔn) 。其余控制點(diǎn)可用GPS擬合高程或三角高程確定其高程成果。該項(xiàng)目要據(jù)上述原則，經(jīng)踏勘選點(diǎn)和實(shí)地情況，平面分兩級(jí)布設(shè)E級(jí)（四等）GPS控制網(wǎng)及一級(jí)GPS網(wǎng)。E級(jí)GPS網(wǎng)以C級(jí)控制點(diǎn)成果作為起算點(diǎn)，共測(cè)18個(gè)E級(jí)點(diǎn)，起算點(diǎn)5個(gè)，布網(wǎng)詳見下附圖1。

3 E級(jí)GPS外業(yè)觀測(cè)

經(jīng)踏勘選點(diǎn)和實(shí)地情況，平面分兩級(jí)布設(shè)E級(jí)（四等）GPS控制網(wǎng)及一級(jí)GPS網(wǎng)。高程布設(shè)四等水準(zhǔn)。E級(jí)GPS網(wǎng)以C級(jí)控制點(diǎn)成果作為起算點(diǎn)，共測(cè)了18個(gè)E級(jí)點(diǎn)，起算點(diǎn)5個(gè)，分別為：新興縣國(guó)土局（C1123）、車崗鎮(zhèn)政府（C1122）、簕竹鎮(zhèn)政府（C1124）、六祖鎮(zhèn)政府（C1152）、天堂鎮(zhèn)政府（C1150）。

本次定位使用6臺(tái)GPS接收機(jī)按靜態(tài)法進(jìn)行觀測(cè)，采集數(shù)據(jù)時(shí)保證數(shù)據(jù)采樣間隔均為10秒；衛(wèi)星高度角大于15度；同時(shí)觀測(cè)有效衛(wèi)星數(shù)大于4個(gè)；重復(fù)擺站數(shù)大于1.60；觀測(cè)時(shí)間不少于60分鐘；儀器高觀測(cè)前后各量一次，兩次之差均不大于3mm，取平均數(shù)作為最后天線高。

對(duì)于面積較大的中心鎮(zhèn)區(qū)新城鎮(zhèn)可布設(shè)一個(gè)D級(jí)GPS網(wǎng)，其他鎮(zhèn)區(qū)直接布設(shè)一、二級(jí)控制點(diǎn)。一、二級(jí)控制點(diǎn)每平方公里不少于12個(gè)，先布設(shè)一級(jí)控制點(diǎn)，然后再發(fā)展二級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)，且每平方公里一級(jí)控制點(diǎn)不少于5個(gè)；一級(jí)點(diǎn)優(yōu)先采用靜態(tài)GPS測(cè)量方法。如果一級(jí)GPS控制點(diǎn)不能完全滿足測(cè)量要求的可布設(shè)二級(jí)常規(guī)測(cè)距導(dǎo)線。一級(jí)點(diǎn)GPS點(diǎn)平均邊長(zhǎng)控制在300～500米左右，二級(jí)GPS點(diǎn)控制在100～300米左右，個(gè)別地方可適當(dāng)調(diào)整。

在觀測(cè)前對(duì)所使用的GPS接收機(jī)進(jìn)行必要的檢視，主機(jī)與配件是否齊全完好。觀測(cè)前應(yīng)制定好觀測(cè)計(jì)劃，編制觀測(cè)路線，作業(yè)調(diào)度表，外業(yè)觀測(cè)應(yīng)做好觀測(cè)記錄，按照記錄簿中的內(nèi)容逐項(xiàng)填寫，GPS天線高應(yīng)量取二次，兩次讀數(shù)差不大于3mm時(shí)取平均值作為最后結(jié)果，記錄在手簿中。若互差超限，應(yīng)查明原因，重新量取。當(dāng)天觀測(cè)結(jié)束后，應(yīng)立即把接收機(jī)內(nèi)的觀測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至計(jì)算機(jī)硬、軟盤上，確保數(shù)據(jù)不丟失。GPS觀測(cè)過程中，觀測(cè)員必須守護(hù)在測(cè)站旁邊，密切注意周圍情況，防止外界碰撞或干擾。

4外業(yè)數(shù)據(jù)處理

外業(yè)數(shù)據(jù)處理的批處理軟件是使用中海達(dá)隨機(jī)計(jì)算軟件軟件包。外業(yè)采集的數(shù)據(jù)當(dāng)天傳輸?shù)接?jì)算機(jī)子目錄中， 并檢查外業(yè)記錄和輸入的天線高是否有誤， 使用多基線處理程序先進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)處理， 同時(shí)也是對(duì)外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢驗(yàn)。檢驗(yàn)項(xiàng)目如下所述[1-4]。

4.1同步環(huán)閉合差檢驗(yàn)， 同步環(huán)各坐標(biāo)分量閉合差限差

5內(nèi)業(yè)成果計(jì)算

控制網(wǎng)平差采用HGO數(shù)據(jù)處理軟件包平差軟件在微機(jī)上進(jìn)行的。在進(jìn)行二維約束平差時(shí)， 固定了所有聯(lián)測(cè)的起算點(diǎn)12個(gè)， 且均勻地控制了E級(jí)GPS 網(wǎng)， 參加E級(jí)GPS 網(wǎng)平差的獨(dú)立基線237條， 這里只重點(diǎn)列舉地物點(diǎn)位精度，根據(jù)廣東省第二次土地調(diào)查文件規(guī)定：本次地籍地形測(cè)量，地物點(diǎn)位中誤差明顯地區(qū)為±5cm，允許誤差為±10cm；隱蔽地區(qū)為±7.5cm，允許誤差±15cm。誤差出現(xiàn)的或然值（粗差）概率不大于5%。平差后精度統(tǒng)計(jì)分析見表1。

6結(jié)論

本項(xiàng)目共施測(cè)GPS的E級(jí)點(diǎn)18個(gè)，觀測(cè)充足且檢核條件充分，GPS網(wǎng)的形狀和結(jié)構(gòu)較強(qiáng)，外業(yè)觀測(cè)精度較高，從精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，界址點(diǎn)的各項(xiàng)精度指標(biāo)均滿足本工程的技術(shù)要求；四等GPS網(wǎng)在國(guó)家84坐標(biāo)系中二維約束平差后，最大點(diǎn)位誤差2.6cm，最弱邊相對(duì)精度為1/1007848。因此，該GPS的E級(jí)控制網(wǎng)從外業(yè)、基線解算，以及數(shù)據(jù)檢核到內(nèi)業(yè)平差計(jì)算， 均符合GPS全球定位系統(tǒng)測(cè)量規(guī)范的要求[7]。

E級(jí)GPS控制網(wǎng)采快速靜態(tài)作業(yè)模式，邊長(zhǎng)一般為短基線進(jìn)行觀測(cè)，視邊長(zhǎng)和觀測(cè)條件而定， 但邊長(zhǎng)不宜小于500 m，否則數(shù)據(jù)采集時(shí)間長(zhǎng)短不能保證足夠的定位精度。

參考文獻(xiàn)

[1]許恒昌.GPS 在礦區(qū)地面控制測(cè)量中的應(yīng)用[J].山西煤炭，2005（04）：36-38.

[2]鄧文博.GPS在地形測(cè)量中的應(yīng)用[J].科技資訊，2013（4）：45.

[3]姚排.GPS快速靜態(tài)定位測(cè)量在控制測(cè)量中的應(yīng)用[J]. 長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào) （ 自然科學(xué)版），2004（4）：38-40.

[4]賴?yán)^文.GPS 測(cè)量技術(shù)及其在工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].地礦測(cè)繪，2006（3）：11-13.

[5]郭恒.GPS控制網(wǎng)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用及精度分析[J].科技論壇，2012（4）：76-77.

[6]徐振峰.GPS在公路控制測(cè)量中的應(yīng)用[J].山西建筑，2011（1）：198-199.

[7]周曉華.RTK技術(shù)在控制測(cè)量中的應(yīng)用探討[J].測(cè)繪通報(bào)，2007（3）：41-42.