GPS遙感測繪方法在土地測繪中的應用研究

周忠贛，伍慧群

(江西核工業(yè)測繪院，江西 南昌 330038)

土地測繪是查明我國基本土地資源利用狀況和后期綜合開發(fā)利用的基礎，隨著現(xiàn)代化測繪技術的快速發(fā)展，不僅顯著提高了土地測繪整體質量，而且有效的降低了土地測繪工作量，降低了測繪成本[1-2]。GPS遙感測繪方法是常用的土地測繪技術之一，因其全球覆蓋、實時性強而被廣泛的應用于各類測繪領域[3]。與其他測繪技術相比，GPS遙感測繪技術還具備較強的保密能力和抗干擾能力，因此，可以更好地服務于土地測繪領域，并取得了顯著的成效[4-5]。本文以GPS遙感測繪方法為研究對象，以某地區(qū)土地測繪實例為分析目標，著重講述GPS遙感測繪方法中的CORS技術在土地測繪中的應用。

1 GPS技術應用和原理

1.1 GPS技術應用

GPS技術是一套全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是利用三角定位的基本原則實現(xiàn)定位與導航目的。自1994年美國首次建立完整的GPS后，推動了土地測繪的技術的發(fā)展，且隨著定位技術的不斷發(fā)展，GPS單點定位精度逐漸提高[6-7]。GPS技術在土地測繪領域應用極為廣泛，應用技術主要包含以下3個方面[8]。

1)GPS靜態(tài)測量，該技術主要借助測量型的GPS接收機進行定位測量，在測量全過程中GPS接收機是靜止的，以接收到的變化的衛(wèi)星數(shù)據(jù)來推算測量目標點的坐標，一般需要3臺以上的接收機才能實現(xiàn)同步觀測，且耗時較長，一般大于40 min。

2)GPS動態(tài)測量，即RTK測量(載波相位實時動態(tài)差分定位)技術，是測量技術與GPS數(shù)據(jù)傳輸技術的集成體，推動了GPS技術的發(fā)展。該技術一般由基準站和移動站兩部分組成，前者主要包括主機和電臺等設備，通過外置大功率發(fā)射裝置發(fā)射數(shù)據(jù)信號，后者不僅能夠獲得衛(wèi)星信號；而且可以獲得基準站反饋的實時動態(tài)更正數(shù)據(jù)，該技術有效的提高了土地測繪工作效率，且精度能夠滿足現(xiàn)階段土地測繪的基本要求，因此具較廣闊的應用前景。

3)CORS技術，即連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務系統(tǒng)，該技術成功的將網(wǎng)絡化應用于測量領域，推動了GPS技術的變革，也是GPS動態(tài)測量(RTK測量)的“升級版”。根據(jù)測繪區(qū)域的范圍以及地形地貌等特征，設置一個或者多個固定的CORS參考站，進行24 h運轉，提供質量可靠的GPS觀測值和相關信息[9]。由于CORS技術建立的連續(xù)定位系統(tǒng)可以有效的消除或減少人為誤差，所以該技術在我國得到了快速的推廣使用，且廣泛的應用于土地測繪中，并取得了顯著的成效。

1.2 CORS技術工作原理

CORS技術是衛(wèi)星定位現(xiàn)代化網(wǎng)絡技術、衛(wèi)星定位技術和現(xiàn)代化通訊技術的集成體，不僅能夠有效的減小人為誤差，提高測量精度，還可以獲得實時動態(tài)測量數(shù)據(jù)，顯著的提高了測量效率和測量精度[9]。CORS系統(tǒng)一般由基準站網(wǎng)、通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理中心和用戶系統(tǒng)幾部分組成。在測量過程中，借助固定網(wǎng)站和移動基站測算出起算點，并將其聯(lián)合解算，可以提高解算精度；將獲得的實時動態(tài)數(shù)據(jù)通過通訊系統(tǒng)傳輸至數(shù)據(jù)處理中心，按照測量區(qū)域的參數(shù)及解算參數(shù)進行數(shù)據(jù)濾波、去噪等處理，將處理合格的數(shù)據(jù)反饋至用戶系統(tǒng)。

2 CORS技術在土地測繪中的應用

2.1 像控點的選擇及精度分析

土地測繪任務繁重，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①測量范圍大，測量任務一般以縣、市、省的行政范圍為主；②測量精度要求高，土地測繪是摸清我國土地利用狀況的基礎，也是后期土地資源綜合利用的基礎，是推動土地集約、節(jié)約型利用的依據(jù)，因此對測量精度要求較高；③測量周期問題，傳統(tǒng)的GPS遙感測量技術和其他測量技術耗費的測量時間長，導致土地測量成果的應用效率降低，這就要求探索一種既能快速完成測量任務，又能保證測量精度的現(xiàn)代化技術技術?？紤]到上述幾點原因，應用CORS測量技術能夠滿足當前的基本需求。

為了提高CORS測量精度，在開展航攝過程中需要進行像控點的選擇，可以有效的提高航攝影像質量以及測量精度，可通過以下幾方面進行[13-15]：①像控點必需選擇易于判別的地物標志，且不存在其他干擾因素；②像控點布設過程中與航攝影像片邊部的距離不應小于1 cm；③在立體測圖過程中，每個相對具有4個對應的近似矩形的基本定向點，該定向點垂直于方位線的直線距離應小于1 cm；④像控點盡可能的選擇在旁向重疊線的中部位置附近；⑤像控點的布設應位于圖廓線外側。

2.2 像控點坐標信息的采集

像控點坐標信息的采集工作是影響整體測量精度的重要環(huán)節(jié)之一，為了確保最終測量精度能夠滿足相應比例尺測量精度要求，在像控點坐標信息采集過程中要確保平面控制點坐標轉換后的殘差小于2 cm，且單次觀測的平面收斂精度也應小于2 cm，采樣間隔設置為2～5 s，每次測量的平面較差應小于4 cm(見表1)。在完成像控點坐標信息采集后[10]，對核查質量合格的數(shù)據(jù)進行限差分析，經(jīng)空中三角測量加密、微分糾正、圖像鑲嵌等處理后獲得正射影像圖，為后期的土地測繪提供基礎資料。

表1 CORS技術測量精度分析統(tǒng)計

2.3 土地測繪中界址點的測量

土地測繪中最重要的環(huán)節(jié)就是各類界址點的測量工作，是提高測量精度的重要體現(xiàn)，也是維護農民基本權益的基礎。因此，如何提高界址點的測量精度是有效推動土地測繪進程的前提。傳統(tǒng)的測量方法以全站儀等為主，測量工作量大、周期長、效率低；而現(xiàn)代化CORS技術更適用于大范圍的測量任務，且具有更高的測量精度，對于土地測繪來說，一般以縣、市、省級行政范圍為主，僅需1～2個獨立的參考站就可以完成相應的測量工作，所獲測量精度也能夠滿足實際需求[10]。由表1可知：實用CORS技術所獲界址點(部分像控點組成)的點位中誤差均小于20 mm，點距中誤差也小于20 mm，完全滿足土地測繪精度要求。

2.4 CORS技術測量精度分析

將CORS技術應用于土地測量中，其實際測量精度能否達到理論測量精度，能否確切的滿足實際測量精度需求，則需要不同測量技術測量結果的對比分析。因此，使用CORS技術與GNSS技術進行測量精度的對比分析，為此，按照測繪區(qū)域的面積、地形地貌等特征，將測繪區(qū)域劃分為6個測繪區(qū)塊，并按照測繪區(qū)域面積、地形地貌等確定對比點的比例，對任一測繪區(qū)塊來說，對比點的選擇是隨機的，共抽取420個對比點進行測量精度的對比，部分數(shù)據(jù)統(tǒng)計表見表2。

表2 部分界址點測量成果精度匯總

由表2可以看出：使用CORS技術所獲界址點坐標的測量精度要高于GNSS技術所獲測量精度，且使用CORS技術所獲結果中最大點位誤差為42.1 cm，最小點位誤差僅為1.8 cm，最大中誤差為9.7 cm，完全能夠滿足相應比例尺的測量精度要求。因此，在土地測繪中使用CORS技術，不僅能夠提高測量效率、降低成本，還可以提高測量精度。

3 結 語

隨著現(xiàn)代化衛(wèi)星定位技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，推動了GPS遙感測繪技術的革新和發(fā)展，尤其是GPS動態(tài)測量技術的快速發(fā)展，不僅顯著的降低了測繪成本、提高了測繪效率，更是平穩(wěn)的提高了測量精度，推動了我國土地測繪工作的快速推進。以GPS遙感測繪技術為主要研究對象，在分析常見GPS技術應用的基礎上，著重分析CORS技術在土地測繪中的應用，實踐證明該技術有效的提高了測繪精度、降低了成本、提高了測繪效率，在土地測繪中具有廣闊的應用前景。