高冶

摘 要：通過介紹GPS RTK儀器的優(yōu)點，介紹了地籍測繪的精度要求，而后詳細(xì)探討了GPS地籍控制網(wǎng)的建立流程。

關(guān)鍵詞：測繪技術(shù) 地籍測量

中圖分類號：P2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（c）-0015-02

隨著GPS定位技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展完善，使測繪定位技術(shù)發(fā)生革命性的變化，為測繪工程提供新的技術(shù)手段和方法。長期以來用測角、測距、測水準(zhǔn)為主體的常規(guī)測量方法，正在被一次性確定3維坐標(biāo)的、高速度的、高效率的、高精度的GPS定位儀器所代替。進(jìn)入21世紀(jì)，GPS定位技術(shù)發(fā)展較快，GPS RTK測繪儀器的出現(xiàn)，GPS從靜態(tài)發(fā)展到動態(tài)，精度不斷提高，儀器越來越小，攜帶較方便。這就使測量工作從繁重的野外工作中解脫出來。儀器精度的提高。使得GPS定位儀器應(yīng)用范圍越來越廣泛。GPS定位儀器已廣泛應(yīng)用于公路工程測量、地籍測量、地質(zhì)工程測量等測繪工作中。

1 GPS RTK技術(shù)簡介

（1）GPS RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)是載波相位實時動態(tài)差分GPS定位技術(shù)，GPS RTK技術(shù)是以載波相位測量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的載波相位測量為依據(jù)的時實動態(tài)差分測量技術(shù)。

（2）GPS RTK測量系統(tǒng)主要有GPS接收設(shè)備（分為基站和流動站設(shè)備）、無線電數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（數(shù)據(jù)鏈）及支持實時動態(tài)差分的軟件3部分組成。

（3）具體測量過程為：在合適的參考點上設(shè)置好基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站連續(xù)接收GPS衛(wèi)星信號，并將基準(zhǔn)站坐標(biāo)、觀測數(shù)據(jù)通過電臺實時發(fā)送到設(shè)置好的流動站用戶，一臺或多臺流動站接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，接收基準(zhǔn)站傳來的數(shù)據(jù)，由軟件系統(tǒng)根據(jù)GPS相對定位的原理進(jìn)行差分及平差處理，適時解算并顯示出流動站的三維坐標(biāo)及精度。

（4）誤差來源：多路徑誤差、信號干擾誤差、天線相位中心的誤差、接收機(jī)位置誤差等是影響GPS RTK技術(shù)觀測質(zhì)量的重要因素。注意選擇地形開闊、無反射面的控制點，遠(yuǎn)離大面積的水面。選擇控制點遠(yuǎn)離無線電發(fā)射源、雷達(dá)裝置、高壓電線等的干擾，可以減少信號干擾誤差。減少天線相位中心的變化誤差需及時進(jìn)行天線檢驗校正。仔細(xì)地進(jìn)行儀器操作，可以減少接收機(jī)的對中位置誤差。

2 RTK技術(shù)的優(yōu)點

（1）操作簡便，數(shù)據(jù)處理能力強。常規(guī)的水準(zhǔn)儀測量、經(jīng)緯儀測量，要用筆現(xiàn)場記錄，并進(jìn)行現(xiàn)場的限差計算。通常測站一人觀測，一人記錄。GPS RTK儀器只需一人操作儀器，測量只要設(shè)置限差就可以對數(shù)據(jù)自動地進(jìn)行取舍和記錄。測量結(jié)果可以直接導(dǎo)入計算機(jī)，操作方便。

（2）作業(yè)效率高，作業(yè)人員少。常規(guī)的經(jīng)緯儀、全站儀等儀器，測量時要經(jīng)常搬站，完成任務(wù)通常需要3、4人一起工作。GPS RTK測量在一般情況下，需一人操作幾秒鐘就可測的坐標(biāo)值。在平坦地區(qū)，一次可測完半徑為3.5～7 km的測區(qū)范圍。在山區(qū)可設(shè)中轉(zhuǎn)站，降低搬站次數(shù)，提高工作效率。

（3）與傳統(tǒng)測量比較，作業(yè)條件要求減少。傳統(tǒng)測量要求測站點需要相互通視，要求觀測條件比較苛刻。GPS RTK受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素影響小，適于全天候作業(yè)。

（4）作業(yè)自動化、集成化程度高、使用范圍廣。GPS RTK因其獨有特點，在控制測量、公路工程測量、地籍測量、礦山測量、地形圖測量施工放線測量均可獨立完成。

（5）定位精度高，數(shù)據(jù)可靠，沒有誤差積累。常規(guī)測量工作中，作業(yè)往往都是連續(xù)的，誤差一站一站的積125累下去。GPS RTK測量是獨立設(shè)點的，不會有誤差積累。測量過程是自動進(jìn)行，沒有人為因素造成的錯誤，測量數(shù)據(jù)比較可靠穩(wěn)定。

3 地籍測繪的精度要求

3.1 地籍控制測量精度要求

地籍控制測量必須遵循從整體到局部，由高級到低級分級控制（分級布網(wǎng)，但也可越級布網(wǎng)）的原則。地籍控制測量分為基本控制測量和地籍控制測量兩種?；究刂茰y量分一、二、三、四等，可布設(shè)相應(yīng)等級的三角網(wǎng)（鎖）、測邊網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)和GPS網(wǎng)等。在基本控制測量的基礎(chǔ)上進(jìn)行地籍控制測量工作，分為一、二級，可布設(shè)為相應(yīng)級別的三角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)和GPS網(wǎng)。

地籍平面控制測量坐標(biāo)系統(tǒng)盡量采用國家統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)，條件不具備的地區(qū)，可采用地方坐標(biāo)系或任意坐標(biāo)系。精度指標(biāo)是GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計的一個重要的量化指標(biāo)，它的大小將直接影響GPS網(wǎng)的布設(shè)方案、觀測計劃以及觀測數(shù)據(jù)的處理方法。地籍控制測量的精度是以界址點的精度和地籍圖的精度為依據(jù)而指定的。根據(jù)《地籍測量規(guī)范》規(guī)定，地籍控制點相對起算點中誤差不超過±0.05 m。

3.2 地籍碎部測量精度要求

地籍碎部測量即界址點和地物點坐標(biāo)、地類要素的獲取，包括定境界線，土地權(quán)屬界址線和界址點，房屋及其他構(gòu)筑物的實地輪廓，鐵路、公路、街道等交通線路，海岸、灘涂等主要水工設(shè)施的測繪。界址點是界址線或邊界線的空間或?qū)傩缘霓D(zhuǎn)折點，而界址點坐標(biāo)是在某一特定的坐標(biāo)系中利用測量手段獲取的一組數(shù)據(jù)，即界址點地理位置的數(shù)學(xué)表達(dá)。界址點坐標(biāo)的精度，可根據(jù)測區(qū)土地經(jīng)濟(jì)價值和界址點的重要程度來加以選擇。在我國?？紤]到地域之廣大和經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，對界址點精度的要求也應(yīng)有不同的等級。

4 GPS地籍控制網(wǎng)的建立

4.1 布網(wǎng)原則與觀測方案的擬定

地籍控制測量就是測設(shè)地籍基本控制點和地籍圖根控制點，是為開展初始土地登記、建立基礎(chǔ)地籍資料、以及日常地籍的動態(tài)管理而布設(shè)的平面測量控制。根據(jù)國家土地局頒布的《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》要求，地籍平面控制網(wǎng)可布設(shè)為二、三、四等三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)及邊角網(wǎng)，一、二級小三角網(wǎng)（鎖），一、二級導(dǎo)線網(wǎng)及相應(yīng)等級的GPS網(wǎng)，并且各等級地籍平面控制網(wǎng)點，根據(jù)城鎮(zhèn)規(guī)模均可作為首級控制。利用GPS技術(shù)進(jìn)行地籍控制，沒有常規(guī)三角網(wǎng)（鎖）布設(shè)時要求近似等邊。

4.1.1 基準(zhǔn)設(shè)計

GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)包括網(wǎng)的位置基準(zhǔn)、方向基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)。而網(wǎng)的基準(zhǔn)的確定是通過網(wǎng)的整體平差計算來實現(xiàn)。GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計，一般主要是指確定網(wǎng)的位置基準(zhǔn)問題。確定網(wǎng)的位置基準(zhǔn)，可選網(wǎng)中一點的坐標(biāo)值并加以固定或給以適當(dāng)?shù)臋?quán)，或者網(wǎng)中的點均不固定，通過自由網(wǎng)偽逆平差或穩(wěn)擬平差，來確定網(wǎng)的位置基準(zhǔn)。這種以最小約束法進(jìn)行GPS網(wǎng)的平差，對網(wǎng)的定向與尺度沒有影響，平差后網(wǎng)的方向和尺度以及網(wǎng)的相對精度都是相同的，但網(wǎng)的位置及點位精度卻不相同。在網(wǎng)中選若干點的坐標(biāo)值并加以固定，或者選網(wǎng)中若干點的坐標(biāo)值并加以固定，或者選網(wǎng)中若干點的坐標(biāo)值并給以適當(dāng)?shù)臋?quán)，在確定網(wǎng)的位置基準(zhǔn)的同時，將對GPS網(wǎng)的方向和尺度產(chǎn)生影響，其影響程度與約束條件的多少及所取觀測值的精度有關(guān)。

4.1.2 選點與觀測方案的擬定

由于GPS測量觀測站之間不要求相互通視，而且網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，所以，選點工作遠(yuǎn)較經(jīng)典控制測量的選點工作簡便。但由于點位的選擇對于保證測量結(jié)果具有重要意義，所以，在選點工作開始之前，應(yīng)充分收集和了解有關(guān)測區(qū)的地理情況以及原有側(cè)t標(biāo)志點的分布及保持情況，以便確定適宜的觀測站的位置。所選之點應(yīng)對空通視，遠(yuǎn)離大功率電視塔、微波站、高頻大功率雷達(dá)和發(fā)射天線等，遠(yuǎn)離大面積水域，玻璃幕墻，點位盡量不選在斜坡上，并且要便于觀測和加密發(fā)展，交通方便的地方。

用GPS建立地籍測量控制網(wǎng)，點間不必都通視，每個點有兩個方向通視就可，少數(shù)點一個方向通視也可以。點間距離可長可短，不必顧及圖形結(jié)構(gòu)，一個GPS網(wǎng)，其最短邊可為600～1000 m，長邊可達(dá)20～30 km。點位應(yīng)從實際出發(fā)，以使用方便為原則。

4.2 觀測數(shù)據(jù)的處理方法

4.2.1 觀測數(shù)據(jù)的預(yù)處理

GPS數(shù)據(jù)預(yù)處理是對原始觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、加工與整理，分流出各種專用的信息文件，為進(jìn)一步的平差計算做準(zhǔn)備。從原始記錄中，通過解碼將各項數(shù)據(jù)分類整理，剔除無效觀測值和信息，形成各種數(shù)據(jù)文件，如星歷文件、觀測文件和測站信息文件等，然后進(jìn)行觀測數(shù)據(jù)的平滑、濾波、周跳探測、載波相位觀測值的修復(fù)以及對觀測值進(jìn)行各項必要的改正。觀測成果的外業(yè)檢核是確保外業(yè)觀測質(zhì)量，實現(xiàn)預(yù)期定位精度的重要環(huán)節(jié)，所以當(dāng)觀測任務(wù)結(jié)束后，必須在測區(qū)及時對外業(yè)的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行檢核和評價，以便及時發(fā)現(xiàn)不合格的成果，并根據(jù)情況采取淘汰或重測、補測措施。同步邊觀測數(shù)據(jù)的檢核，主要指觀測數(shù)據(jù)的剔除和觀值的殘差之差。主要是由觀測值的偶然誤差和系統(tǒng)誤差殘余部分的影響與數(shù)據(jù)處理中所采用的模型密切相關(guān)。殘差分析，主要是試圖將觀測值中的偶然差分離出來。

應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行地籍控制測量，首先對原始觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，解算出各基線向量，然后對同步邊觀測數(shù)據(jù)檢核、重復(fù)觀測邊的檢核以及環(huán)閉合差的檢核，并且三種檢核均應(yīng)滿足設(shè)計書和現(xiàn)行GPS測量規(guī)范的精度指標(biāo)要求。

4.2.2 測量數(shù)據(jù)的后處理

預(yù)處理完畢，根據(jù)預(yù)處理所獲得的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)文件，便可進(jìn)行觀測數(shù)據(jù)的平差計算。以所有獨立基線組成閉合圖形，以三維基線向量及其相應(yīng)方差協(xié)方差作為觀測信息，以一個點的WGS-84系三維坐標(biāo)作為起算依據(jù)，進(jìn)行GPS網(wǎng)的三維無約束平差。在無約束平差確定的有效觀測量基礎(chǔ)上，在國家坐標(biāo)系或城市坐標(biāo)系下進(jìn)行二維約束平差。當(dāng)只有一個國家點作為起算點時，可建立地方坐標(biāo)系。在建立獨立的地方坐標(biāo)系時，若測區(qū)的平均高程超過一定數(shù)量，則以這個平均高程面作為坐標(biāo)的投影面，測區(qū)離3'帶中央子午線較遠(yuǎn)時，應(yīng)選取通過測區(qū)中心的子午線作為坐標(biāo)系的中央子午線。

4.2.3 觀測數(shù)據(jù)的誤差分析

在建立GPS地籍控制網(wǎng)時，影響控制網(wǎng)精度的主要因素是觀測數(shù)據(jù)的精度，而影響觀測數(shù)據(jù)精度的主要誤差來源可分為：（1）與信號傳播有關(guān)的誤差。（2）與信號傳播有關(guān)的誤差。（3）與接收設(shè)備有關(guān)的誤差以及地球自轉(zhuǎn)、相對論效應(yīng)等影響所造成的其它誤差。

5 結(jié)語

GPS RTK技術(shù)已為測量界普遍地接受，并得到越來越廣泛的應(yīng)用。不斷嘗試新的方法，提高RTK觀測精度，拓寬RTK的應(yīng)用領(lǐng)域，是測量工作者一直努力的目標(biāo)。展現(xiàn)RTK的優(yōu)越性，積極探索，創(chuàng)造更實用、更經(jīng)濟(jì)的測量方法，提高RTK儀器的使用范圍，利用其優(yōu)勢提高工作效率，為社會創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。