地形地籍測(cè)繪中GPS 技術(shù)的運(yùn)用淺析

文／姜苗苗 浙江中通文博服務(wù)有限公司杭州分公司 浙江杭州 310010

曹玲鵬 浙江省國(guó)土勘測(cè)規(guī)劃有限公司杭州分公司 浙江杭州 310000

袁 亮 浙江中通文博服務(wù)有限公司杭州分公司 浙江杭州 310000

引言：

在現(xiàn)代社會(huì)建設(shè)發(fā)展中，地形地籍測(cè)繪是實(shí)現(xiàn)我國(guó)有限土地資源開(kāi)發(fā)利用科學(xué)合理化的重要舉措，在實(shí)踐中，通過(guò)地形地籍測(cè)繪既可以了解當(dāng)前我國(guó)土地資源開(kāi)發(fā)利用實(shí)際狀況、分布狀況及類(lèi)型，又可以客觀反映出土地質(zhì)量等級(jí)。當(dāng)前，在地形地籍測(cè)繪中，大量先進(jìn)技術(shù)設(shè)備得以廣泛應(yīng)用，其中GPS 技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，且取得了顯著的應(yīng)用效果，主要原因在于GPS 技術(shù)應(yīng)用具有操作簡(jiǎn)單、工程測(cè)量精準(zhǔn)度高等顯著優(yōu)勢(shì)，能夠在降低測(cè)繪成本的同時(shí)，提高地形地籍測(cè)繪工作的綜合效益。因此，本文基于地形地籍測(cè)繪工作優(yōu)化角度考慮，本文重點(diǎn)研究“地形地籍測(cè)繪中GPS 技術(shù)的運(yùn)用”具有顯著的理論意義。

1、GPS 技術(shù)基本構(gòu)成概述

相比較其他信息系統(tǒng)，GPS 技術(shù)系統(tǒng)具體包括四部分，分別是計(jì)算機(jī)軟件、硬件、地理數(shù)據(jù)系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)人員[1]。其中，計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)是GPS 技術(shù)系統(tǒng)的核心；地理數(shù)據(jù)是GIS 信息系統(tǒng)的表達(dá)；開(kāi)發(fā)管理人員在系統(tǒng)中的作用，具體是對(duì)信息表達(dá)方式及系統(tǒng)工作方式予以決定。GPS 技術(shù)應(yīng)用在地形地籍測(cè)繪中，往往可以通過(guò)多樣化方式予以實(shí)現(xiàn)，如以測(cè)繪點(diǎn)位置為對(duì)象，其應(yīng)用方法有相對(duì)定位和絕對(duì)定位兩種；也可以根據(jù)用戶接收機(jī)不同狀態(tài)進(jìn)行區(qū)分，包含靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位[2]。在GPS 技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展背景下，其實(shí)踐應(yīng)用模式也呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢(shì)，但是，基于應(yīng)用原理角度來(lái)說(shuō)，無(wú)論工作模式呈現(xiàn)出何種發(fā)展趨勢(shì)，都涉及相應(yīng)的信號(hào)發(fā)射裝置、信號(hào)處理裝置等，這是GPS 技術(shù)應(yīng)用在地形地籍測(cè)繪中的重要基礎(chǔ)和保障[3]。首先，硬件系統(tǒng)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，硬件系統(tǒng)指的是計(jì)算機(jī)物理外殼。GPS 系統(tǒng)功能、規(guī)模等往往受到軟硬件系統(tǒng)的共同影響。當(dāng)前，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件組件系統(tǒng)作業(yè)，且將處理之后的數(shù)據(jù)以多種方式呈現(xiàn)給用戶。其次，軟件系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)集成體，具體由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng)等構(gòu)成，其作用眾多，如用戶接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，是GPS 技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。如下圖1，為GPS 衛(wèi)星系統(tǒng)構(gòu)成圖示。

圖1 GPS 衛(wèi)星系統(tǒng)構(gòu)成圖示

2、地形地籍測(cè)繪中GPS 技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

在現(xiàn)代地形地籍測(cè)繪中，大量先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的廣泛使用，為提高工作效率與質(zhì)量提供了可能性，并在測(cè)繪成本控制方面起到良好的促進(jìn)作用。其中GPS 技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，且在實(shí)踐中呈現(xiàn)出諸多顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，總結(jié)包括以下幾點(diǎn)：

（1）觀測(cè)時(shí)間短。在我國(guó)衛(wèi)星技術(shù)不斷發(fā)展的條件下，我國(guó)GPS 技術(shù)也取得了階段性的突破發(fā)展。在GPS 技術(shù)不斷發(fā)展下，基于GPS 技術(shù)的觀測(cè)工作效率明顯提高。現(xiàn)舉例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：在快速靜態(tài)相對(duì)定位時(shí)，流動(dòng)站與基準(zhǔn)站距離在少于15km 情況下，相應(yīng)的測(cè)量工作可以將測(cè)量時(shí)間控制在2 分鐘以內(nèi)，且在此過(guò)程中，各個(gè)測(cè)量站的觀測(cè)時(shí)間更是低至幾秒或者是十幾秒內(nèi)[4]。一旦地形地基測(cè)繪工作測(cè)量距離超過(guò)20km，測(cè)量時(shí)間雖然會(huì)有所延長(zhǎng)，但是往往不會(huì)超過(guò)20 分鐘。此外，針對(duì)地形地籍測(cè)繪半徑過(guò)大的區(qū)域，可以在合理劃分測(cè)繪區(qū)域的情況下，再使用GPS 技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，可以在確保測(cè)繪成果精準(zhǔn)度的基礎(chǔ)上，極大地減少觀測(cè)工作所用時(shí)間[5]。

（2）觀測(cè)工作效率高。與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相比較，GPS 技術(shù)應(yīng)用可以減少大量人力資源的使用量，同時(shí)，在GPS 技術(shù)應(yīng)用支持下能夠?qū)y(cè)繪工作流程進(jìn)行精簡(jiǎn)，減少非必要操作，明顯節(jié)約有效工作時(shí)間的同時(shí)，能夠顯著提高測(cè)繪結(jié)果的質(zhì)量。通常而言，在地形地籍測(cè)繪工作中，一旦當(dāng)?shù)氐匦螤顩r并非十分復(fù)雜，即可在實(shí)際的測(cè)繪工作中，在5km 半徑范圍內(nèi)設(shè)置一個(gè)測(cè)繪站，這樣即可大幅度提升測(cè)繪工作效率，有效控制了地形地基測(cè)繪成本。除此之外，基于GPS 技術(shù)應(yīng)用的地形地籍測(cè)繪工作，不需要使用大量技術(shù)設(shè)備，也不需要過(guò)多環(huán)節(jié)的人工操作和分析，測(cè)繪人員只需要按照要求，在地形圖上選擇適宜的測(cè)繪點(diǎn)，這樣即可簡(jiǎn)化測(cè)量流程，高效率完成測(cè)繪工作的同時(shí)，還可以顯著提高測(cè)繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度[6]。

（3）GPS 技術(shù)適用性高。在實(shí)際的地形地籍測(cè)繪中，GPS 技術(shù)應(yīng)用對(duì)通視條件要求不高，且對(duì)測(cè)繪地點(diǎn)的地形地貌狀況沒(méi)有過(guò)多的要求。因此，在控制點(diǎn)選擇時(shí)，往往是相對(duì)簡(jiǎn)單的，能夠支撐GPS 技術(shù)在諸多環(huán)境下使用[7]。為此，地形地籍測(cè)繪工作人員在實(shí)際的工作中，可以結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際來(lái)靈活選擇布點(diǎn)。除此之外，相比傳統(tǒng)人工測(cè)繪方式而言，GPS 技術(shù)應(yīng)用在地形地籍測(cè)繪中，具有較強(qiáng)的抗干擾性，使其在各種復(fù)雜環(huán)境條件下，都可以高效進(jìn)行精準(zhǔn)度高的測(cè)繪工作。正因如此，GPS 技術(shù)可以推廣應(yīng)用在各類(lèi)環(huán)境中，由此支撐著GPS 技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域具有更加廣闊的應(yīng)用前景[8]。

（4）測(cè)繪精度高。地形地籍測(cè)繪工作內(nèi)容繁多，其中地形地籍細(xì)部測(cè)量工作是至關(guān)重要的一部分，通過(guò)應(yīng)用GPS 技術(shù)（如下圖2），能夠有效提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，且GPS 技術(shù)應(yīng)用，可以在細(xì)部測(cè)量上避免界限問(wèn)題，無(wú)形中提高了地形地籍測(cè)繪工作成果的精準(zhǔn)度。除此之外，由于我國(guó)衛(wèi)星通信技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅速，且相關(guān)理論知識(shí)體系日漸完善，使GPS 技術(shù)應(yīng)用精準(zhǔn)度更加有保障[9]。為此，在地形地籍測(cè)繪中應(yīng)用GPS 技術(shù)，能夠最大限度確保測(cè)繪成果的精準(zhǔn)度。

圖2 工程測(cè)繪中GPS 測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用流程圖

3、地形地基測(cè)繪中GPS 技術(shù)的具體運(yùn)用分析

如前所述，在地形地籍測(cè)繪中，GPS 技術(shù)應(yīng)用具有顯著的優(yōu)勢(shì)，能夠極大地提升測(cè)繪工作效率和質(zhì)量，并在控制測(cè)繪成本方面具有良好的效能。因此，在實(shí)際的地形地籍測(cè)繪工作中，相關(guān)測(cè)繪工作人員應(yīng)對(duì)GPS 技術(shù)應(yīng)用予以關(guān)注和重視，且要在了解GPS 技術(shù)基本構(gòu)成的前提下，明確其實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，從而靈活使用GPS 技術(shù)來(lái)優(yōu)化地形地籍測(cè)繪工作。

3.1 勘察定界中運(yùn)用GPS 技術(shù)

在地形地籍測(cè)繪工作中，土地勘察的定界工作是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)做好此項(xiàng)工作，既可以促進(jìn)地形地籍調(diào)查和登記工作高效、規(guī)范進(jìn)行，又能夠?qū)ㄖさ厥欠窨梢垣@得土地使用的權(quán)利產(chǎn)生不可忽視的影響。在地形地籍測(cè)繪工作中，在廣泛使用GPS 技術(shù)之前，相應(yīng)的工作往往是以傳統(tǒng)的土地定界工具作為重要設(shè)施進(jìn)行測(cè)量，在此過(guò)程中，測(cè)繪工作人員需要借助測(cè)量設(shè)備完成相應(yīng)的測(cè)量工作，意味著地形地籍測(cè)繪工作實(shí)施受到外界因素的干擾，進(jìn)而難以保證測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度[10]。而在勘察定界工作中運(yùn)用GPS 技術(shù)，即可發(fā)揮GPS 技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)功能，大幅度提升測(cè)繪工作精準(zhǔn)度，且對(duì)環(huán)境具有較強(qiáng)的抗干擾能力。除此之外，在GPS 技術(shù)應(yīng)用下，能夠整體提高測(cè)繪工作水平，推動(dòng)測(cè)繪事業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

3.2 細(xì)部測(cè)量中運(yùn)用GPS 技術(shù)

長(zhǎng)期以來(lái)，細(xì)部測(cè)量作為實(shí)際測(cè)繪工作中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，測(cè)繪工作人員往往選用剖析局部的方法進(jìn)行操作，通過(guò)此方式，能夠全面掌握權(quán)屬界址點(diǎn)的方法及外部形狀等因素。同時(shí)，測(cè)繪工作人員還要測(cè)繪細(xì)部面積大小等信息，并做好相應(yīng)的分析工作，難以保證細(xì)部測(cè)量精度和效率。而在GPS 技術(shù)應(yīng)用支持下，細(xì)部測(cè)量工作朝向便捷化方向發(fā)展，且相關(guān)的測(cè)量方法的發(fā)展呈現(xiàn)出顯著的多樣化態(tài)勢(shì)。

3.3 利用變更調(diào)查中運(yùn)用GPS 技術(shù)

地形地籍信息并非一直不變，而是隨著當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)發(fā)展情況的變化而動(dòng)態(tài)變動(dòng)。因此，為動(dòng)態(tài)變化的土地信息進(jìn)行分類(lèi)，并確保其分類(lèi)結(jié)果的準(zhǔn)確性，要求技術(shù)應(yīng)用具備強(qiáng)大的空間邏輯能力。在實(shí)際的測(cè)繪工作中，測(cè)繪人員以往進(jìn)行室外動(dòng)態(tài)地形地籍測(cè)繪工作時(shí)，往往是使用平板儀補(bǔ)測(cè)方法進(jìn)行操作，這樣可以簡(jiǎn)化操作程序，但是，在實(shí)際測(cè)繪中使用此方法，往往難以保證測(cè)繪工作效率，難以滿足當(dāng)前測(cè)繪工作對(duì)效率的高標(biāo)準(zhǔn)要求，直接影響測(cè)繪行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。當(dāng)前，相關(guān)單位在實(shí)際測(cè)繪工作中，通過(guò)合理使用GPS 技術(shù)，既可以提高測(cè)繪工作效率，又可以提高測(cè)繪成果的精準(zhǔn)度，這對(duì)土地資源開(kāi)發(fā)利用及變更調(diào)查工作的高效實(shí)施大有裨益。除此之外，在GPS 技術(shù)應(yīng)用下，變更調(diào)查工作效率更高，且解放了人力，在降低整個(gè)測(cè)繪工作成本方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)作用。

3.4 控制測(cè)量中運(yùn)用GPS 技術(shù)

在地形地籍控制測(cè)量工作中應(yīng)用GPS 技術(shù)（如下圖3），可以直接不考慮觀測(cè)點(diǎn)站之間的通視要求，從而便于測(cè)繪工作人員在地形圖上便捷選取測(cè)量點(diǎn)位。同時(shí)，在實(shí)際工作中，若出現(xiàn)精準(zhǔn)度估算數(shù)值偏小的問(wèn)題，可發(fā)揮GPS 技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)作用，將常規(guī)的三角網(wǎng)及三角鎖看作等邊三角形，進(jìn)而可以消除誤差對(duì)測(cè)繪精度的影響，有效提高測(cè)繪數(shù)據(jù)質(zhì)量。除此之外，在測(cè)繪工作中，一旦因?yàn)樘囟ǖ男枨蠖霈F(xiàn)加測(cè)及增設(shè)三角網(wǎng)的對(duì)角線等系列工作，無(wú)需增加過(guò)多的工作量，如此能夠大幅度提高測(cè)繪效率，并降低測(cè)繪工作強(qiáng)度。

圖3 GPS 衛(wèi)星作業(yè)情況示意圖

3.5 三維地形地籍信息化可視化應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，土地開(kāi)發(fā)利用程度不斷提高，使土地信息動(dòng)態(tài)變化呈現(xiàn)復(fù)雜化趨勢(shì)，隨之而來(lái)的是地形地籍測(cè)繪工作難題朝向多樣化方向發(fā)展。在此背景下，為高質(zhì)高效地完成地形地籍測(cè)繪工作，新型GPS技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，開(kāi)始朝向三維方向發(fā)展。所謂“三維地形地基信息可視化應(yīng)用”，指的是在土地資源信息收集的基礎(chǔ)上，依托信息進(jìn)行建模、操作、展示、分析和管理等一系列操作。與此同時(shí)，配合衛(wèi)星遙感技術(shù)的使用，實(shí)現(xiàn)地形地籍信息測(cè)繪工作，從而能夠整體提高測(cè)繪工作效率。除此之外，三維GPS 技術(shù)系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)處理系統(tǒng)既可以進(jìn)一步豐富測(cè)繪形式，又可以在GPS 技術(shù)三維發(fā)展的支持下，衍生大量新的空間關(guān)系和對(duì)象類(lèi)型，進(jìn)而可以大幅度提升地形地籍測(cè)繪工作水平，滿足當(dāng)下對(duì)地形地籍測(cè)繪工作的高精度、高效率等系列要求?？傊S地形地籍信息可視化應(yīng)用能夠以直觀方式呈現(xiàn)地形地籍空間信息，便于相關(guān)人員更好地開(kāi)發(fā)利用地形地籍測(cè)繪數(shù)據(jù)，并助推我國(guó)測(cè)繪事業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，在現(xiàn)代科技發(fā)展支撐下，我國(guó)GPS 技術(shù)在階段性發(fā)展中取得了突破，被廣泛應(yīng)用在地形地籍測(cè)繪工作中，能夠大幅度提升測(cè)繪工作效率和質(zhì)量的同時(shí)，還可以降低測(cè)繪工作強(qiáng)度，并在控制測(cè)繪成本方面發(fā)揮著重要作用。但是，不可否認(rèn)的是GPS 技術(shù)在地形地籍測(cè)繪中存在一定的缺陷，如在密集區(qū)域復(fù)雜的多路徑效應(yīng)下，基于GPS 技術(shù)的地形地籍測(cè)繪工作難以保證工作效率和工作質(zhì)量，原因在于GPS 接收機(jī)需要充分的衛(wèi)星信號(hào)，才能保證測(cè)量工作正常進(jìn)行。因此，我國(guó)測(cè)繪工作人員應(yīng)在思想層面重視GPS 技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)有關(guān)GPS 技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐，才能更好地發(fā)揮GPS 技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，整體提高測(cè)繪數(shù)據(jù)的質(zhì)量。