GNSS控制測量在地籍測量中的應用

張 文，周 謙

（湖南省有色地質勘查局二一七隊，湖南 衡陽 421000）

在“互聯(lián)網+”時代背景下，現(xiàn)代測量技術大力發(fā)展，地籍測量技術日漸豐富[1]。為滿足城市發(fā)展土地管理和規(guī)劃的需要，對廣東省某區(qū)進行1：:500地籍圖更新工作，形成國家2000坐標系，1985國家高程基準的數據成果，便于政府管理及使用。通過實地踏勘，作業(yè)區(qū)內人口和建筑物密集，無論從控制測量到細部測量困難較大。且作業(yè)區(qū)是分散圖斑，圖斑面積大小不一，針對該作業(yè)區(qū)實際情況開展地籍測量工作，為了提高作業(yè)區(qū)地籍測量成果整體水平和提高后期地籍細部測量效率，運用GNSS為作業(yè)區(qū)控制測量主要手段，以提交真實反映作業(yè)區(qū)內現(xiàn)狀為工作目標。

1 作業(yè)區(qū)控制測量思路

控制測量參照地籍控制測量方法，包括首級控制測量、加密控制測量和圖根控制測量，遵循從整體到局部，從高級到低級的原則[3]。明確使用靜態(tài)GNSS測量方式為作業(yè)區(qū)主要控制測量手段，作業(yè)區(qū)GNSS首級控制網參照全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范（GBT 18314-2009）、《城市測量規(guī)范》（CJJ 8-2011）D級（四等）網靜態(tài)衛(wèi)星定位網的要求測設，經基線解算、整體平差獲得D級GNSS控制網成果，在首級控制網基礎上分測區(qū)布設E級加密GNSS控制網，圖根控制采用GNSS-RTK單基站測量方法直接布設二級控制點，以滿足后期地籍細部測量需要。

2 控制測量準備工作

使用GNSS控制測量方式作為該作業(yè)區(qū)主要控制測量手段，首先明確質量為首、數據為重、事先防范的原則[2]。為了保證作業(yè)區(qū)控制測量的質量和進度，投入相應技術人員，并對投入技術人員進行相關業(yè)務培訓，明確各崗位職責。本測區(qū)投入的GNSS硬件設備為天寶R10 GNSS接收機(靜態(tài)水平精度3mm+0.5ppm RMS，垂直精度5mm+0.5ppm RMS）6臺套和天寶基線解算軟件等。

通過國土部門收集作業(yè)區(qū)國家等級控制點成果數據、衛(wèi)星影像圖、已有地形圖、地籍區(qū)和地籍子區(qū)數據等為作業(yè)區(qū)控制測量工作首級控制的起算數據和控制點點位布置的準備工作。

3 布網要求

作業(yè)區(qū)GNSS選點方案以《城市測量規(guī)范》（CJJ 8-2011）為依據，通過實地踏勘，要求布點均勻，不宜在一條直線上。平均邊長按2km布設，最大邊長不超過平均邊長的2倍，困難地區(qū)可適當放寬。盡量避免作業(yè)區(qū)內控制點過密或過疏，影響后期地籍細部測量效率。測區(qū)包含三個行政村，整體布設D級控制控制點10個、各村加密布設E級控制點30個（行政村不連片）。

圖1 GNSS控制網部分網形

根據任務要求和作業(yè)區(qū)現(xiàn)狀，在首級控制網的基礎上，進行二級GNSS圖根控制測量加密，二級GNSS控制測量采用GNSSRTK動態(tài)模式測量。相鄰點點距應大于等于300m，如通視條件等不允許，根據實際情況調整。因各行政區(qū)屬城中村形式，房屋密集，一平方公里房屋數量為五千戶，房屋層數三層左右，村中房屋小巷寬度較窄，為保證地籍測量精度要求，二級GNSS圖根點布置總數為500個。

作業(yè)區(qū)GNSS控制點埋石點位應嚴格按照《城市測量規(guī)范》（CJJ 8-2011）要求，GNSS控制點點位應避開高壓電塔、較強反射面等GNSS信號有影響位置。選擇易保存、堅固，方便后期使用全站儀進行加密圖根控制點。在水泥面的控制點制作統(tǒng)一在水泥面按20cm×20cm，深0.5cm刻石，非水泥面控制點標石制作規(guī)格如下圖。

圖2 E級控制點普通標石（單位：CM）

圖3 二級點、圖根點普通標石（單位：cm）

4 GNSS外業(yè)觀測注意事項：

首級靜態(tài)GNSS控制測量外業(yè)觀測應注意事項。

（1）GNSS網形設計時獨立閉合邊數或附合線路邊數小于10條，站點平均重復設站數大于等于1.6，保證一定重復設站的次數，具備一定重復基線的條件。

（2）記錄外業(yè)觀測信息如點號、儀器高、接收機及天線類型等信息。

（3）野外GNSS數據采集時，觀測時強度因子PDOP≤6，同步接收有效衛(wèi)星數≥6，衛(wèi)星高度截止角≥15°，同步時長不低于45分鐘，如已知點與目標點距離過長，應延長有效觀測時間。

二級GNSS控制測量數據采集注意事項。

（1）開始前應對儀器進行初始化。觀測應在得到固定解，并收斂至毫米級、水平精度HRMS小于2cm、垂直（高程）精度VRMS小于3cm且穩(wěn)定后開始記錄，記錄結果應是固定解的數據。

（2）每測回的自動觀測個數不應少于十個觀測值（在電子手簿的觀測次數或觀測時間中進行設置），每次讀數的坐標分量較差應不大于10mm，取平均值作為定位結果。

（3）同一時段測回間的平面坐標較差應小于2cm，高程坐標較差應小于3cm。RTK平面控制點測量平面坐標轉換殘差不應大于±2cm。

（4）GNSS-RTK數據采集時，觀測時強度因子≥4且≤6，同步接收有效衛(wèi)星數≥5，衛(wèi)星高度截止角≥15°。

5 靜態(tài)GNSS控制點數據內業(yè)處理

高質量的GNSS外業(yè)觀測數據，其結果決定了外業(yè)觀測是否返工需要重測和補測。對所有GNSS外業(yè)觀測數據使用南方測繪GNSS數據處理與平差軟件處理，經軟件分析預處理對可用性低于70%的點，需特別注意處理。但同一時段觀測值的數據剔除率不宜大于20%。

本項目處理基線50條，在基線處理時設置符合規(guī)范方差比和中誤差，對衛(wèi)星同度截止角、歷元間隔及衛(wèi)星星歷數據進行調整和相應處理，使基線方差比、基線中誤差、相對誤差、方位角中誤差達到規(guī)范要求。同步環(huán)、異步環(huán)閉合差最大值為0.0318，最小為0.001，相對閉合差最大值為2.48PPM，相對閉合差最小值為0.01PPM，最弱邊相對中誤差為已知點2-D002，相對中誤差為1/86452,滿足規(guī)范要求≤1/45000,如觀測數據不滿足規(guī)定時，有關成果應及時補測。

在基線向量檢核符合要求后，以三維基線向量及其相應方差——協(xié)方差陣作為觀測信息．以一個點在WGS84坐標系中的三維坐標作為起算依據，進行無約束平差。無約束平差應輸出WGS84坐標系中各點的三維坐標、各基線向量及其改正數和其精度。本項目三維自由網單位權中誤差為0.037m，滿足規(guī)范要求。

利用無約束平差后的觀測量，在WGS84坐標系中進行三維約束平差。平差中，對已知點坐標、已知距離和已知方位，可以強制約束，也可加權約束。平差結果應包括相應坐標系中的三維坐標，基線向量改正數、基線邊長、方位、轉換參數及其相應的精度。本項目約束平差單位權中誤差為0.011m，基線向量改正及相對精度均符合規(guī)范要求。

6 GNSS控制測量的優(yōu)劣勢

GNSS控制測量方式相對傳統(tǒng)導線控制測量方式具有優(yōu)勢的。

（1）具有高效、高精度、靈活、具全天候作業(yè)的優(yōu)勢。

（2）使用GNSS控制測量不存在誤差的累計，效率更高。

（3）使用GNSS控制測量無需通視。但使用GNSS控制測量在地籍測量中有一定的局限，如在大面積建筑密集區(qū)，因信號接收因素無法使用GNSS控制測量方法加密控制點，需使用導線測量方式在巷道里加密圖根控制點。

7 結語

總而言之，GNSS控制測量的應用在現(xiàn)代地籍測量過程中是普遍而且必要的。使用GNSS控制測量具有高效、高精度、靈活、具全天候作業(yè)的優(yōu)勢，在地籍測量中應巧用合理的GNSS控制測量，特別是GNSS-RTK做圖根控制測量，它相比導線測量這種傳統(tǒng)模式是有優(yōu)勢的，它不存在誤差的累計，效率更高。提交高質、準確的GNSS網控制成果，是如實、高精度反映區(qū)內地籍測量的現(xiàn)狀，強化地區(qū)土地資源開發(fā)、使用、監(jiān)測、管理的基礎。