應(yīng)用GPS的平面控制測量技術(shù)研究

劉魁德

摘 要：該文以地籍控制測量為研究對象，探討了地籍控制測量的技術(shù)特點和測量方法。論文首先概要分析了現(xiàn)代地籍控制測量的特點和測量步驟，進而集合某具體測量任務(wù)，探討了平面控制測量的技術(shù)思路方法及圖根控制測量的具體實施流程，包括如何進行GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)處理及平差精度分析等。證明了基于GPS技術(shù)的地籍測量精度達到了一級控制網(wǎng)的精度要求。

關(guān)鍵詞：GPS 城鎮(zhèn) 地籍測量 圖根控制測量

中圖分類號：P228 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）03（b）-0005-03

在開展地籍測量工作之前，首先要進行地籍控制測量，即布設(shè)地籍控制網(wǎng)。在測繪一個地區(qū)時，首先要用較嚴密的方法和較高精度的觀測建立一些地面點，這些點就叫做地籍控制點。地籍控制測量是地籍圖的數(shù)學基礎(chǔ)，是關(guān)系著界址點、地物點精度的問題，是全局性、關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)。開展工作之前要因地制宜，按照任務(wù)要求和測區(qū)的實際情況，遵循地籍控制測量的基本原則，在滿足規(guī)范要求的前提下完成技術(shù)設(shè)計、點位的選取、埋石、外業(yè)數(shù)據(jù)獲取、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的各項工作。

不同于地形控制網(wǎng)的是，地籍控制網(wǎng)不但要滿足測繪地籍圖的要求，而且要能以高精度用于土地權(quán)屬界址點坐標的測定和滿足地籍變更測量。所以，地籍控制測量有別于其他控制測量網(wǎng)的不同特點。

（1）由于地籍圖比例尺一般比較大（1∶500～1∶2000），所以控制測量精度要求高，以保證界址點和圖面地籍元素的精度要求。（2）地籍元素之間相對誤差要求較嚴，應(yīng)保證平面控制點有較高的精度。如鄰近界址點之間，界址點于鄰近地物點之間的誤差不能超過0.3 mm。（3）城鎮(zhèn)地籍測量一般采用導(dǎo)線測量建立平面控制網(wǎng)。因為城區(qū)街巷縱橫交錯，房屋密集，視野不開闊。不適宜用三角網(wǎng)等之類的其他網(wǎng)型。（4）基本控制點和圖根控制點必須有足夠的精度，以保證細部測量的要求。（5）規(guī)程中規(guī)定界址點的中誤差為±5 cm，因此，高斯投影的長度變形可以忽略不計，當城市位于3度帶邊緣時，則可按城市測量規(guī)范采取適當?shù)拇胧?。?）地籍圖根控制點的精度與比例尺無關(guān)，一般來說界址點的精度要等于或高于其他地籍圖的比例尺的精度。

現(xiàn)在地籍的一個重要作用就是其資料能用于城市規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃和各類工程設(shè)計。所以，要求控制測量應(yīng)有較高絕對定位精度和相對定位精度，同時其精度指標應(yīng)有極高的可靠性。

1 任務(wù)概述

1.1 測繪區(qū)范圍

調(diào)查總面積約43.14 km2，其中新測區(qū)域17.32 km2，修補測區(qū)域25.82 km2。

1.2 測繪內(nèi)容

調(diào)查內(nèi)容主要包括：控制測量、地形圖測繪、權(quán)屬調(diào)（核）查、地籍圖測繪、土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、數(shù)據(jù)入庫等內(nèi)容。如圖1所示。

控制測量工作：包括測區(qū)踏勘、已有控制測量資料收集和分析、控制測量方案設(shè)計、加密控制網(wǎng)布設(shè)、圖根控制測量及控制測量資料整理工作。

地形圖測繪工作：對于新測區(qū)采用全解析（即全野外數(shù)字化）方法測制地形圖；對于修補測區(qū)采用全解析、裝繪相結(jié)合的方法對發(fā)生變化的地物進行測繪，確保新測區(qū)域、修補測區(qū)域地形圖現(xiàn)勢性相一致。

（1）新測區(qū)域：無地形圖區(qū)域，則開展全要素地形圖測繪，同時開展界址點測繪，確保其數(shù)學精度完全滿足地籍權(quán)屬調(diào)查界址點的精度要求。

（2）修補測區(qū)域：該項目補測區(qū)域內(nèi)已有2003年完成的地籍測量成果資料，整個測區(qū)內(nèi)有部分2003年后宗地測量成果，供修補測使用。修補測區(qū)域地形圖的數(shù)學精度應(yīng)與已有地形圖的精度相一致，新老地物之間空間關(guān)系合理。

1.3 已有資料情況

（1）控制資料：測繪區(qū)內(nèi)已有的高等級平面控制網(wǎng)點有：三、四等（GPS）控制網(wǎng)點，這些控制點可作為該項目加密一級GPS控制網(wǎng)的起算點和聯(lián)測點。

（2）地形圖資料：補測區(qū)域內(nèi)已有某市國土資源局提供的1∶500地籍圖（DWG電子數(shù)據(jù)），可作為修補測區(qū)域的工作底圖。

2 平面控制測量

該項目分數(shù)字化實測、數(shù)字化修補測兩種情況。以上兩種情況的地籍測量工作流程都是一致的，需完成基礎(chǔ)控制網(wǎng)測量、圖根控制測量、數(shù)字化采集碎部數(shù)據(jù)、地籍要素采集等工作。

基礎(chǔ)控制測量是以國土局提供的已有GPS三、四等控制測量成果為基礎(chǔ)，加密控制網(wǎng)布設(shè)為GPS一級網(wǎng)，滿足地籍測量圖根控制加密要求。

控制網(wǎng)布設(shè)遵循從整體到局部、從高級到低級的布網(wǎng)原則。該項目平面控GPS一級控制網(wǎng)外業(yè)觀測時，應(yīng)該首先編寫外業(yè)調(diào)度表，明確每一個測量員的任務(wù)，嚴格按照調(diào)度表中規(guī)定的任務(wù)進行測量，同時要遵守以下要求：（1）外業(yè)GPS觀測采用中海達V8 GNSS雙頻接收機，接收機應(yīng)在檢定有效期內(nèi)，并提交檢定合格的儀器檢定資料。（2）GPS觀測采用快速靜態(tài)定位模式進行作業(yè)，觀測要求應(yīng)滿足表1規(guī)定。觀測時，應(yīng)視衛(wèi)星信號情況、點位環(huán)境和基線長度等因素的影響，必要時適當延長觀測時間。（3）觀測過程中，人員應(yīng)盡量不靠近天線，且不要在天線附近走動和使用對講機，使用對講機應(yīng)離天線10 m以上；雷雨天氣應(yīng)停止觀測，關(guān)閉儀器。（4）正確量取并記錄天線高，并要求測前、測后量取兩次，取平均值為天線高，兩次量取差值不得超過3 mm，否則應(yīng)重新設(shè)站觀測。

3 GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)的處理

3.1 新建項目

靜態(tài)數(shù)據(jù)處理使用的是中海達HDS2003后處理軟件，在進行數(shù)據(jù)解算之前，首先要新建一個項目，確定好項目的名稱。對項目的細節(jié)的項目單位、施工單位、負責人、測量員、計算員等細節(jié)進行設(shè)置。對控制網(wǎng)等級進行設(shè)置，該項目控制網(wǎng)的等級為一級，規(guī)范依據(jù)是《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范2009版》。然后對坐標系進行設(shè)置，設(shè)置坐標系的原橢球為WGS84坐標系橢球，目標橢球為國家80坐標系橢球。地圖投影選擇高斯3度帶投影，中央子午線輸入120度，同時對新建坐標系進行命名。

3.2 靜態(tài)基線解算

GPS 觀測原始數(shù)據(jù)的記錄、存貯及格式轉(zhuǎn)換，須嚴格保證數(shù)據(jù)的正確與可靠。然后采用嚴密、可靠的GPS基線處理軟件解算和檢核GPS基線向量。

首先導(dǎo)入外業(yè)靜態(tài)觀測數(shù)據(jù)，對每個數(shù)據(jù)文件分別輸入點名和儀器高度，然后對所有基線進行處理。軟件對基線處理完后在計算區(qū)對話框里顯示基線的精度，若有不合格的則顯示出不合格基線的條數(shù)，在主界面的網(wǎng)圖里，算合的基線顯示為黑色，不合的基線顯示為灰色。在主界面的列表區(qū)，顯示所有基線的觀測時間、長度、精度等信息，若有不合的基線則在前面顯示紅色的嘆號，Ratio值小于3，整數(shù)解誤差過大達到厘米級或更大，是基線不合的主要原因。

3.3 GPS網(wǎng)平差計算

在進行網(wǎng)平差之前，對網(wǎng)圖的連通性進行檢查，保證網(wǎng)圖完全連通后再進行網(wǎng)平差。如果網(wǎng)圖沒有連通就開始進行網(wǎng)平差，將出現(xiàn)網(wǎng)平差無法收斂的情況，對于網(wǎng)圖沒有連通，要逐步檢查，先檢查網(wǎng)圖是否被分割成幾部分，是否有孤立的測站點或基線，若有則必須刪除孤點或分塊進行平差。再檢查是否有關(guān)鍵基線沒有解算成功或被禁止參與網(wǎng)平差，若有則必須進行重新處理，甚至重測。再次， 檢查網(wǎng)圖中是否有相同的測站而用了不同的測站名，在網(wǎng)圖上的反應(yīng)就是統(tǒng)一測站點上在非常接近的位置有另一個測站點，這兩點由于是同一點在不同時段觀測的，故他們之間不構(gòu)成任何基線，使網(wǎng)圖不連續(xù)，解決方法是在觀測數(shù)據(jù)屬性中將錯誤的站名修改正確。

4 平差精度分析

等級控制網(wǎng)平差計算完成后，應(yīng)進行控制網(wǎng)精度評定、統(tǒng)計計算，精度統(tǒng)計包括以下內(nèi)容。

（1）控制網(wǎng)中同級相鄰點間最小、最大距離如表1，滿足一級網(wǎng)最小距離大于150 m，最大距離小于1 200 m的要求。

（2）最大非同步觀測基線向量邊獨立閉合環(huán)或附合路線邊數(shù)如表2，滿足小于10條的要求。

（3）獨立基線構(gòu)成的獨立環(huán)坐標分量閉合差和全長閉合差及限差如表3 和表4，滿足限差的要求。

5 結(jié)語

GPS 技術(shù)的迅速發(fā)展，給測繪工作帶來了革命性變化，也對地籍測量工作，特別是地籍控制測量工作帶來巨大影響。通過平差精度分析，證明了基于GPS技術(shù)的地籍測量精度達到了一級控制網(wǎng)的精度要求。

參考文獻

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