土地測繪地籍控制測量中GPS 的應(yīng)用探討

文／李玉燕 惠民縣自然資源和規(guī)劃局 山東濱州 251700

引言：

現(xiàn)階段GPS 技術(shù)中的接收功能及數(shù)據(jù)處理功能日漸完善，應(yīng)用重要性更加突出。通過使用GPS，能夠進(jìn)一步提高土地測繪地籍控制測量工作效率，增強測繪結(jié)果精準(zhǔn)性。為充分發(fā)揮出GPS 技術(shù)積極作用，還需要在土地測繪地籍控制測量環(huán)節(jié)構(gòu)建專業(yè)測量隊伍，優(yōu)化GPS 測量流程，制定GPS 測量技術(shù)質(zhì)量管控機制。

1.概述GPS 技術(shù)

1.1 GPS 技術(shù)應(yīng)用原理

GPS 技術(shù)就是利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)開展定位及導(dǎo)航工作。衛(wèi)星位置可作為參考點，接收機通過接收衛(wèi)星發(fā)送到的位置信息，計算出與參考點間的距離，開展基本測量定位工作[1]。衛(wèi)星發(fā)送到的信息傳輸?shù)浇邮諜C上，精準(zhǔn)計算三維坐標(biāo)系，提高測量精準(zhǔn)度。

圖1 GPS 接收機結(jié)構(gòu)

現(xiàn)階段科技技術(shù)發(fā)展速度不斷完善，GPS 單點定位精度日漸提升，在土地測繪地籍控制測量中的應(yīng)用范圍更加廣泛。GPS 技術(shù)也可使用連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng),在特定測繪區(qū)域內(nèi)確定CORS 參考站，提供有效的GPS觀測值，借助數(shù)據(jù)濾波技術(shù)及去噪技術(shù)處理計算結(jié)果，將處理結(jié)果反饋到用戶系統(tǒng)[2]。

1.2 GPS 技術(shù)特征

傳統(tǒng)土地測繪地籍控制測量工作多數(shù)由人工負(fù)責(zé)，使用簡易補測法以及平板儀補測法，測繪難度大、精準(zhǔn)度低，容易受到各類主客觀因素影響。現(xiàn)階段土地測繪地籍控制測量工作多數(shù)使用了GPS 技術(shù)手段，借助手持差分型GPS 接收機以及最新衛(wèi)星定位系統(tǒng)，有效規(guī)避傳統(tǒng)檢測缺陷。構(gòu)筑物測量期間可借助加密圖根點測量，增強點位精度，節(jié)約測繪時間[3]。為有效改善土地測量環(huán)節(jié)的界址點選取及測定方法，還可共同開展介質(zhì)點與圖根點共同測量工作，進(jìn)一步提升了土地利用現(xiàn)狀調(diào)查的實效性。

2.土地測繪地籍控制測量要求

土地測繪與地籍控制測量工作主要是為獲得準(zhǔn)確地理信息，滿足地基測量需求。土地測繪中的地籍控制測量工作需要從土地界限角度出發(fā)，借助測量儀器，從整體到局部測量出規(guī)定區(qū)域內(nèi)控制點分布狀況。通常情況下，土地測繪地籍控制測量工作分為控制測量及地籍控制測量兩種測量標(biāo)準(zhǔn)[4]。不同測量標(biāo)準(zhǔn)的測量精度要求存在較大差異，需要根據(jù)測量過程及測量結(jié)果，判斷測量技術(shù)是否合理，減少測量中的誤差值。

地籍碎部測量精度管理，不同區(qū)域地級測量的要求存在較大差異，需要采用適宜測量技術(shù)手段，在現(xiàn)場獲取并處理測量數(shù)據(jù)，從根本上提升測量工作的精準(zhǔn)度。

3.土地測繪地籍控制測量中的相關(guān)GPS 技術(shù)

現(xiàn)階段GPS 可使用靜態(tài)測量、動態(tài)測量兩種方式。在靜態(tài)測量過程中，可依靠GPS 接收機開展定位測量工作，確保 GPS 系統(tǒng)能夠在靜止?fàn)顟B(tài)下借助衛(wèi)星數(shù)據(jù)變化推演目標(biāo)點坐標(biāo)。在動態(tài)測量過程中，可借助基準(zhǔn)站、移動站完成數(shù)據(jù)信號發(fā)射、確保測量數(shù)據(jù)能夠得到即時動態(tài)反饋，提高土地測繪地籍控制測量工作效率[5]。

第一，快速靜態(tài)定位技術(shù)。快速靜態(tài)定位技術(shù)就是運用GPS 接收機確定測量位置，使設(shè)備能夠在固定狀態(tài)完成大范圍測量工作。由衛(wèi)星接收固定測量點的GPS 信號，確定測量點定位坐標(biāo)值，增強測量精準(zhǔn)度。配合使用RTK 技術(shù)手段，也可在更短時間內(nèi)快速完成土地測量工作，從根本上提升傳統(tǒng)全站儀測量效果。

第二，動態(tài)定位技術(shù)。GPS 動態(tài)當(dāng)技術(shù)手段就是使用實時動態(tài)差分法，結(jié)合GPS 測量技術(shù)及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是新型GPS 測量方式，能夠獲得更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。動態(tài)定位測量需做好事前準(zhǔn)備工作，依照事先設(shè)計好的運動狀態(tài)開展測量活動。使用RTK 等設(shè)備也可及時獲得檢測數(shù)據(jù)以及測量點的具體信息。動態(tài)定位技術(shù)中的基準(zhǔn)站用于發(fā)射數(shù)據(jù)信號，移動站用于接收衛(wèi)星及衛(wèi)生站信息[6]。發(fā)射裝置可分為大功率外置裝置與內(nèi)置微型電機裝置，借助耐處裝置可獲得厘米級數(shù)據(jù)，滿足土地測繪地籍控制測量相關(guān)要求。

4.土地測繪地籍控制測量中的GPS 應(yīng)用要點

4.1 在地籍控制測量中的應(yīng)用

GPS 技術(shù)應(yīng)用水平與土地測繪地籍控制測量結(jié)果精準(zhǔn)度存在密切關(guān)聯(lián)。由于GPS 點位不必相互通視，能夠減少環(huán)境因素對地籍測量結(jié)果帶來的影響。借助控制點位的選取條件以及GPS 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，也可以保障測量工作高效開展。同時，GPS 技術(shù)的布點靈活性更強，檢測速度更快，現(xiàn)階段被廣泛應(yīng)用在各省市級地籍控制測量環(huán)節(jié)。地籍測量控制工作開展期間，控制點位的選取需要符合GPS 點位選取要求。

圖2 地籍控制測量流程

加強GPS 地籍控制網(wǎng)精度及密度管控力度，對全區(qū)展開控制測量，為繪制地籍圖件、展開地籍管理工作提供重要理論依據(jù)。地籍控制網(wǎng)精度及密度的設(shè)定也應(yīng)當(dāng)符合土地測量權(quán)限、土地測量范圍要求，嚴(yán)格遵循測量順序，靈活使用基本網(wǎng)、加密網(wǎng)等測量手段。由于城鎮(zhèn)范圍內(nèi)的界址點密度大，在控制網(wǎng)點點位密度時還需要結(jié)合界址點特征，增加GPS 網(wǎng)中的圖根導(dǎo)線，從圖根點測量界址點。

對GPS 地籍控制網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。傳統(tǒng)三角測量控制網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，控制網(wǎng)需要滿足精度、可靠性、成本費用要求。GPS 觀測具有復(fù)雜的函數(shù)與隨機模型，可以使用靈活布網(wǎng)手段，測量精準(zhǔn)度更高[7]?，F(xiàn)階段 GPS 地籍控制網(wǎng)設(shè)計期間的現(xiàn)存問題較多，具體設(shè)計過程中還需要結(jié)合土地測繪地籍控制測量特征，對地籍控制測量流程進(jìn)行不斷優(yōu)化。

4.2 在地籍細(xì)部測量中的應(yīng)用

在地籍調(diào)查環(huán)節(jié)也需要做好地籍細(xì)部測量工作。地籍細(xì)部測量應(yīng)當(dāng)確定土地權(quán)屬界址點、土地面積、土地形狀、土地所在位置等。結(jié)合當(dāng)前地籍調(diào)查管控規(guī)范，在實施地籍平面控制測量工作中，地籍細(xì)部測量期間的城鎮(zhèn)外圍界址點及內(nèi)界址點的偏差值應(yīng)當(dāng)控制在10cm 范圍內(nèi)。隱藏界址點及村莊內(nèi)界址點的距離允許偏差值應(yīng)當(dāng)控制在15cm范圍之內(nèi)。為增強測量結(jié)果的精準(zhǔn)度，測量過程中也可使用RTK 等技術(shù)手段，在布設(shè)GPS 線的部分測區(qū)使用RTK設(shè)施。因GPS 衛(wèi)星信號會受區(qū)域內(nèi)遮蔽物影響，可以使用全站儀、定位儀等設(shè)備，借助解析交匯測量、坐標(biāo)測量等技術(shù)手段，獲得更加全面準(zhǔn)確的地籍細(xì)部測量結(jié)果。

5.土地測繪地籍控制測量中的GPS 技術(shù)應(yīng)用方向

5.1 測量地籍控制網(wǎng)中的應(yīng)用

在GPS 測繪工作開展環(huán)節(jié)，需首先在較大視野范圍內(nèi)設(shè)置觀測站，將觀測站與障礙物之間的高度角控制在15°范圍之內(nèi)。合理選擇觀測站設(shè)置區(qū)域，避免觀測站附近存在可能對衛(wèi)星信號造成不利影響的建筑物以及較強的電磁干擾源，從根本上提升GPS 技術(shù)應(yīng)用水平。與傳統(tǒng)測量技術(shù)相比，GPS 測量基礎(chǔ)能夠進(jìn)一步增強數(shù)據(jù)處理精準(zhǔn)度，保障數(shù)據(jù)處理效果。

設(shè)定GPS 立即控制網(wǎng)點的精度及密度期間也應(yīng)分析土地權(quán)屬范圍以及界址點要求，精準(zhǔn)繪制測區(qū)范圍內(nèi)地籍圖。由于城鎮(zhèn)中的地地籍測量界址點密度大，測量期間的地物分布也較為密集，在GPS 網(wǎng)點管理過程中，還應(yīng)當(dāng)對圖根導(dǎo)線進(jìn)行靈活調(diào)整，設(shè)置合理的圖根點以及界址點位[8]。

5.2 土地勘測定界中的應(yīng)用

土地測量勘定環(huán)節(jié)，地籍控制點數(shù)量大、分布密集。隨著城市建設(shè)速度不斷加快，控制點會經(jīng)常會受到破壞，對地基控制測量工作造成不利影響。使用靜態(tài)GPS 技術(shù)可以省去通視環(huán)節(jié)，測量精準(zhǔn)度更高，能夠有效改善傳統(tǒng)測量工作中的費時費工問題。靜態(tài)GPS 觀測期間的坐標(biāo)差值較小，能夠被更好應(yīng)用在從測量工作中。現(xiàn)階段地籍測量中的靜態(tài)測量、動態(tài)測量、RTK 測量技術(shù)體系更加完善，可以結(jié)合不同測量要求,選擇適宜的測量方式。例如在測量區(qū)域的邊長超過15km 的情況下，可以使用靜態(tài)測量法，在測量邊長為10～15km 的情況下，可以使用動態(tài)GPS 測量方式。如測量工作需要使用高精度直尺測量手段，獲取載波相位觀測值，還可使用動態(tài)定位技術(shù)，提升測量效率。

地籍界址點外業(yè)測量工作需要使用接收機，由接收機確定測量區(qū)域內(nèi)坐標(biāo)點，坐標(biāo)參考值。結(jié)合當(dāng)?shù)責(zé)o線電頻率設(shè)定移動站臺頻率時，要求基準(zhǔn)站與移動站的頻率一致。獲得的界址點坐標(biāo)及控制坐標(biāo)應(yīng)輸入到管理系統(tǒng)中，滿足后續(xù)檢查及使用要求。

在將GPS 技術(shù)應(yīng)用在土地勘測定界環(huán)節(jié)，工作人員還應(yīng)確保選點合理，增強采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。選點區(qū)域周邊不得出現(xiàn)障礙物，保障信號強度，避免信號被阻擋。選點環(huán)節(jié)還需要注意避開水面或者高層建筑，防止高層樓反射信號。

選點結(jié)束后需觀測，觀測環(huán)節(jié)應(yīng)細(xì)致分析時間及空間的影響，避免觀測結(jié)果與實際情況出現(xiàn)較大誤差。觀測時還需要留意周邊天氣，減輕地球緯度、坐標(biāo)水準(zhǔn)點及坐標(biāo)系統(tǒng)等觀測結(jié)果受不良天氣影響程度。

采集到的地理信息可借助專業(yè)軟件處理，獲得精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，彌補數(shù)據(jù)漏洞問題。建立功能完善的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，通過GPS 實時動態(tài)定位方式進(jìn)行各項調(diào)查，確保GPS 技術(shù)能更好應(yīng)用在土地測繪地籍控制測量環(huán)節(jié)。

5.3 高程測量中的應(yīng)用

在土地測繪地籍控制測量工作開展環(huán)節(jié)，高程測量工作是重要基礎(chǔ)，高程測量準(zhǔn)確性可直接影響到土地測繪地籍控制測量建設(shè)水平。土地測繪地籍控制測量結(jié)果會受自然因素影響，測繪工作無法順利實施。通過在土地測繪地籍控制測量環(huán)節(jié)使用GPS 技術(shù)手段，能夠獲取大地實際高程，精準(zhǔn)計算出高程值，減少測量工作量及工作時間，從根本上提升土地測繪地籍控制測量效率[9]。

5.4 圖根測量中的應(yīng)用

圖根控制測量環(huán)節(jié)可使用GPS-RTK 方式以及圖根導(dǎo)線測量方式開展測量工作。圖根點標(biāo)志應(yīng)盡量固定。城市建設(shè)區(qū)及工業(yè)建設(shè)區(qū)應(yīng)當(dāng)滿設(shè)適量適宜的標(biāo)識圖點。圖根檢測量過程中，可借助GPS 二維約束評價計算法，計算出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。坐標(biāo)參數(shù)也可以由現(xiàn)場矯正方式獲取。在測量圖根點高程值期間，操作人員可利用移動站明確測量高程異常區(qū)域，配合使用數(shù)據(jù)擬合以及似大地水準(zhǔn)面精化模型，獲得精準(zhǔn)高程值。

5.5 在地籍細(xì)部測量環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

地籍細(xì)部測量是地籍調(diào)查重要環(huán)節(jié)，可以獲取每單位土地位置以及界址點數(shù)據(jù)。地籍細(xì)部測量是地基平面控制測量的重要依據(jù)，土地利用變更登記期間，我國各級土地管理部門需要結(jié)合測量精度要求，選擇適宜的單點定位、常規(guī)差分GPS 定位方式，輔助土地變更調(diào)查、動態(tài)監(jiān)測效率，密度傳統(tǒng)測量工作存在的各類問題，實現(xiàn)動態(tài)檢測實時性及數(shù)據(jù)化目標(biāo)。

5.6 在土地利用變更調(diào)查與動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

現(xiàn)階段土地利用形式更加多樣，在管理過程中也需要結(jié)合土地利用形式變化情況開展土地變更管理工作，積極開展各級土地部門管理工作。

土地調(diào)查環(huán)節(jié)需要對應(yīng)不同位置進(jìn)度要求，選擇適宜的測量方式。在GPS 測量期間，配合使用單點定位法、常規(guī)差分定位法、廣域差分定位法。借助GPS 測量方式，輔助土地變更調(diào)查及動態(tài)監(jiān)管工作有序開展，增強測量結(jié)果的精準(zhǔn)度與可靠性，保障了土地利用數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。

6.土地測繪地籍控制測量中GPS 技術(shù)的應(yīng)用管控對策

6.1 明確土地測量注意事項

GPS 技術(shù)在土地測繪地籍控制測量中的應(yīng)用范圍較廣，測量效果進(jìn)一步提升。在土地測量工作開展期間也需要明確土地權(quán)屬、土地位置、土地形狀等情況，使獲得的測量數(shù)據(jù)更加全面精準(zhǔn)。

為從根本上提升土地測量水平，工作人員需要做好點位選擇工作，明確GPS 測量最佳位置。部分測量點中的障礙物會影響到衛(wèi)星信號，要求衛(wèi)星信號傳輸路徑范圍內(nèi)無明顯遮擋物，防止大功率發(fā)射電源、高壓線等磁場干擾GPS 信號，對測量結(jié)果造成不利影響。

GPS 技術(shù)雖然能夠增強土地測量結(jié)果的精準(zhǔn)度，但也需控制好網(wǎng)點作業(yè)質(zhì)量，控制土地測量數(shù)據(jù)的誤差值。結(jié)合地區(qū)實際情況選擇相匹配的GPS 測量儀器、明確的土地測量范圍，對土地周邊情況展開詳細(xì)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠^察，確保定點科學(xué)，后續(xù)測量工作能夠順利開展。

6.2 加強土地測繪地籍控制測量管理力度

在土地測繪地級控制精度測量管理環(huán)節(jié)，管理部門也需要加大關(guān)于禁毒管理工作的人力及物力投入力度，確保精度管理工作能夠有效實施。制定土地測繪地籍控制測量精度管理責(zé)任制，落實精度管理職責(zé)[10]。

測量單位需結(jié)合土地測繪及地級控制要求建立專項的精度管理體系，在測量管理過程中實施嚴(yán)格審核及驗收，確保測量結(jié)果與現(xiàn)場實際情況相符。

6.3 建立土地測繪地級控制管控體系

在土地測繪地籍控制測量過程中建立健全責(zé)任分配制度，及時發(fā)現(xiàn)存在于測量各環(huán)節(jié)中的問題，加強測量全過程管控力度?，F(xiàn)階段土地測繪與地級控制測量范圍進(jìn)一步擴大，測量流程更為復(fù)雜，為從根本上提高測量結(jié)果的精度及全面性，部門還需要進(jìn)一步簡化管理層次，自上而下開展精度測量改革工作，確保測量工作能夠朝向精細(xì)化方向轉(zhuǎn)變。

6.4 注重觀測后數(shù)據(jù)處理工作

在土地測繪地籍控制測量環(huán)節(jié)，獲得的原始數(shù)據(jù)能夠被精準(zhǔn)記錄下來，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)處理，去除明顯錯誤數(shù)據(jù)，形成規(guī)律性數(shù)據(jù)文件。觀測數(shù)據(jù)的預(yù)處理可直接影響到地區(qū)控制測量結(jié)果，需要選擇適宜的數(shù)據(jù)處理方式。

預(yù)處理后的數(shù)據(jù)能夠作為最終地籍控制測量結(jié)果，還需要對測量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行多方校正，確保數(shù)據(jù)全面精準(zhǔn)。

6.5 構(gòu)建高素質(zhì)測量團隊

做好土地測繪地籍控制測量操作人員與管理人員的管理工作，組織專業(yè)技能培訓(xùn)活動。針對現(xiàn)存與測量工作人員管理環(huán)節(jié)的各類問題，明確管理及操作人員職責(zé)，增強各參與人員對測量結(jié)果精度管理重要性的認(rèn)知度，深入了解精度管理目標(biāo)，規(guī)范化操作測量設(shè)備，完成測量后的數(shù)據(jù)整理工作。

6.6 應(yīng)用先進(jìn)GPS 測量設(shè)施

在將GPS 技術(shù)應(yīng)用在土地勘查定界環(huán)節(jié)，測量人員還需首先明確界限范圍，確立合理的界樁位置，做好不同界限范圍內(nèi)土地面積的計算工作，使計算結(jié)果能夠被更好的應(yīng)用在后續(xù)土地資源管理以及地籍管理活動中。在土地勘測界定過程中還需要著重審查用地文件、圖文資料，設(shè)計圖上紅線范圍。針對不同界限范圍土地面積繪制建設(shè)用地界圖，填繪建設(shè)用地管理圖，對獲得的資料進(jìn)行整理與歸檔。

由此可見，現(xiàn)階段測量工作面臨著繁重的任務(wù)量，在測量時會涉及到各類時間段以及空間的數(shù)據(jù)。為進(jìn)一步提升測量結(jié)果利用水平，加強測量精度管控效果，需要配合使用更為先進(jìn)的大數(shù)據(jù)技術(shù)、三維建模技術(shù)以及影像信息智能技術(shù)等手段。

在單一GPS 技術(shù)基礎(chǔ)上也可配合使用RTK 技術(shù)手段。RTK 設(shè)備的測量精度可達(dá)厘米級，在使用過程中能夠有效控制測量用地勘測界址點、鄰近線位置誤差值。RTK 設(shè)備也可準(zhǔn)確接收到來自衛(wèi)星及基準(zhǔn)站發(fā)送的改正信息，對信息進(jìn)行快速解碼，獲取精準(zhǔn)定位數(shù)據(jù)，從根本上提升土地測繪地籍控制測量水平。

結(jié)語：

總而言之，隨城市化發(fā)展進(jìn)程不斷加快，土地測繪地籍控制測量工作重要性更為突出。為從根本上提升測量結(jié)果的全面性與精準(zhǔn)度，需靈活使用 GPS 系統(tǒng)，確保測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)可靠，使 GPS 技術(shù)在土地測繪地籍控制測量中的積極作用能夠被充分發(fā)揮出來。現(xiàn)階段GPS技術(shù)被廣泛應(yīng)用在土地測繪地籍控制測量中的工程測量、地面控制網(wǎng)點、空間三角測量輔助、土地觀測定位環(huán)節(jié)，對推動土地測繪地籍控制測量工作智能化、信息化發(fā)展意義重大。