莊錦杏

摘要：隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的日益成熟和普及，GPS已在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在地籍測量中發(fā)揮了巨大作用。GPS測量技術(shù)的應(yīng)用，將極大地推進(jìn)城鎮(zhèn)全解析的數(shù)字化地籍測量技術(shù)的發(fā)展，使城鎮(zhèn)地籍管理和地籍測量手段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和半自動(dòng)化，有力地促進(jìn)城鎮(zhèn)地籍信息系統(tǒng)的建設(shè)和城鎮(zhèn)地籍管理水平的提高。本文重點(diǎn)介紹了GPS技術(shù)的基本原理及其在地籍測量中的作業(yè)模式、工作流程和控制措施。

關(guān)鍵詞：GPS；PTK；地籍測量

前言

GPS又稱為全球定位系統(tǒng)，近年來在測量行業(yè)得到了來越廣泛的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的測量方式發(fā)生了質(zhì)的變化，日益成為建立和加密大地測量控制網(wǎng)最可靠和經(jīng)濟(jì)的手段之一，在城鎮(zhèn)地籍測量中的優(yōu)勢十分顯著。

1GPS與地籍測量

1.1GPS技術(shù)基本原理

GPS是指利用GPS定位衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)進(jìn)行定位、導(dǎo)航的系統(tǒng)，稱為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，它是采用距離交會(huì)法以三角測量的定位原理來進(jìn)行。GPS所采用的是多星高軌測距體制，并且將GPS衛(wèi)星和接收機(jī)的距離量作為基本觀測量。只有在地面GPS接收機(jī)同時(shí)接收不少于3顆衛(wèi)星信號(hào)之后，才能利用位置距離或者載波相位測量，進(jìn)行分析計(jì)算出衛(wèi)星信號(hào)到接收機(jī)所需要的距離與時(shí)間，然后根據(jù)各衛(wèi)星位置信息，使衛(wèi)星到用戶的多個(gè)等距球面相交后，就能夠獲得用戶的三維（經(jīng)度、緯度、高度）數(shù)據(jù)坐標(biāo)、速度以及時(shí)間等相關(guān)參數(shù)。GPS的測量中最常通常使用的兩類坐標(biāo)系統(tǒng)是在空間固定的坐標(biāo)系統(tǒng)和與地球體相固聯(lián)的坐標(biāo)系統(tǒng)，又被稱作地固坐標(biāo)系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用過程中坐標(biāo)系統(tǒng)的變換需要根據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行，一次來進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)的推算。這么一來便使得表達(dá)地面控制點(diǎn)的位置和處理GPS觀測成果更加容易，因此作為新一代的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)——全球定位系統(tǒng)，以其自身的全球性、全天候、高精度、高效益的優(yōu)點(diǎn)，因此在地籍測量過程中得到了廣泛應(yīng)用。

1.2地籍測量

做好土地管理工作，地籍測量是基礎(chǔ)，它是在地籍調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過輔以儀器設(shè)備的測量技術(shù)，從控制到局部，測量出各類土地的精確位置與大小、境界、權(quán)屬界址的坐標(biāo)點(diǎn)與地面面積和地籍圖，來滿足土地管理部門和其它有關(guān)部門在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，被作為技術(shù)基礎(chǔ)用于土地管理。

1.2.1基本原則

分級(jí)布網(wǎng)、逐級(jí)控制，遵循“從整體到局部，先控制后碎部”的原則。

1.2.2測量方法分類

根據(jù)設(shè)備手段不同可分為普通測量法（地面法）、航測法和綜合法；根據(jù)地籍原圖的成圖方法可分為部分解析法、解析法和圖解法；根據(jù)基本圖件的可用性可分為修測、補(bǔ)測與全測。

1.2.3測量內(nèi)容

地籍平面控制測量（在地籍調(diào)查區(qū)域內(nèi)，根據(jù)國家等級(jí)控制點(diǎn)要求選擇若干控制點(diǎn)，逐級(jí)測量計(jì)算平面位置的過程），地籍細(xì)部測量（根據(jù)地籍平面控制點(diǎn)，確定地籍要素和附屬地物的位置，并使用確定的比例尺繪制圖紙的測繪工作），繪制地籍原圖，面積計(jì)算與匯總統(tǒng)計(jì)，結(jié)果的檢查與驗(yàn)收。

2地籍測量應(yīng)用的GPS技術(shù)

GPS技術(shù)對(duì)土地測量定界應(yīng)用主要體現(xiàn)在：土地利用和征收、土地規(guī)劃、土地轉(zhuǎn)讓、土地利用和土地開發(fā)整理及復(fù)墾等。通過測量來定義土地的使用范圍，實(shí)現(xiàn)邊界地址位置、土地利用現(xiàn)狀、土地使用面的管路量化和土地的審批等方面的量化管理，確?？茖W(xué)合理、公平準(zhǔn)確的應(yīng)用土地。早期地籍測量使用的是專門測量儀器、人工測量，但測量的范圍相對(duì)來說比較小，因此測量精度也不夠高，加上外設(shè)環(huán)境和人為因素的影響，致使地籍測量具有較強(qiáng)的不準(zhǔn)確性，給相關(guān)人員提供了多用土地資源的機(jī)會(huì)。技術(shù)采用完全自動(dòng)化操作來減少外部因素的影響，高速度、高精度，并確保它可以高效的完成測量任務(wù)。

2.1地籍測量作業(yè)模式

2.1.1常規(guī)靜態(tài)相對(duì)定位

使用2臺(tái)及以上接收機(jī)分別安置在一條或幾條基線的兩端點(diǎn)，同步觀測至少4顆衛(wèi)星，每段時(shí)間45-120min?；€的相對(duì)定位精度可達(dá)5mm+1*10-6*D。GPS網(wǎng)形利于外業(yè)檢查，可以通過調(diào)整，進(jìn)一步提高定位精度，建立地籍控制網(wǎng)適用。

2.1.2快速靜態(tài)定位

在測量區(qū)域中部選擇一個(gè)基準(zhǔn)站，并安置一臺(tái)持續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星的接收機(jī)，另一臺(tái)接收機(jī)流動(dòng)到各點(diǎn)依次設(shè)站，每個(gè)點(diǎn)觀測幾分鐘，實(shí)測出流動(dòng)站相對(duì)于基準(zhǔn)站的基線中誤差為5mm+1 *10-6*D。其特點(diǎn)是高運(yùn)算速度和精度，但兩臺(tái)接收機(jī)工作不能構(gòu)成閉合圖形，可靠性差?？捎糜诮⒌丶矫婵刂凭W(wǎng)、控制點(diǎn)加密和界址點(diǎn)測量等工作。

2.1.3GPS-RTK

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位GPS-RTK技術(shù)是基于載波相位觀測的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)，RTK技術(shù)的應(yīng)用要求是在進(jìn)行定位時(shí)基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測和已知數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅鲃?dòng)站，流動(dòng)站快速求出整周模糊度，在觀測到四顆衛(wèi)星后，可以實(shí)時(shí)地求出流動(dòng)站的厘米級(jí)動(dòng)態(tài)位置。這種技術(shù)已被廣泛用于地籍測量，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測定界址點(diǎn)可以達(dá)到厘米級(jí)精度。GPS測量數(shù)據(jù)處理后直接錄入GIS，可以及時(shí)獲得準(zhǔn)確的地籍圖。

2.2GPS在地籍測量中的流程

2.2.1平面控制測量

建立測區(qū)控制網(wǎng)：根據(jù)地籍測量規(guī)范的要求結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況用靜態(tài)測量方法建立測區(qū)控制網(wǎng)，并與國家點(diǎn)聯(lián)測，求出各點(diǎn)坐標(biāo)。求取地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，合理選擇控制網(wǎng)中的已知點(diǎn)，求轉(zhuǎn)換參數(shù)，為RTK動(dòng)態(tài)測量做好準(zhǔn)備?；鶞?zhǔn)站應(yīng)架設(shè)在地勢較高，四周開闊的位置，以便于電臺(tái)的發(fā)射和衛(wèi)星接收。外業(yè)操作基準(zhǔn)站架好后，開機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置、無線電設(shè)置以及天線高輸入，并啟動(dòng)基準(zhǔn)站，流動(dòng)站也進(jìn)行對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)站的設(shè)置，進(jìn)行測量。完成外業(yè)的測量后，可以將數(shù)據(jù)傳人內(nèi)業(yè)軟件，轉(zhuǎn)換為所需的任何數(shù)據(jù)類型。

2.2.2地籍碎部測量的基本方法

在測定界址點(diǎn)和地物點(diǎn)前，傳統(tǒng)方法是在首級(jí)控制網(wǎng)下加密一、二級(jí)導(dǎo)線和圖根導(dǎo)線，隨著GPS設(shè)備的普及使用GPS快速靜態(tài)模式設(shè)置導(dǎo)線，是一種高效地選擇，地籍測量變化時(shí)，原有已知點(diǎn)破壞較多時(shí)，也可選GPS快速靜態(tài)模式加密導(dǎo)線，但觀測時(shí)間應(yīng)大于15分鐘，布網(wǎng)時(shí)起算點(diǎn)要足夠，起算點(diǎn)分布要均勻，現(xiàn)在界址點(diǎn)解析法測量主要是全站儀極坐標(biāo)法和GPS-RTK法，采用GPS-RTK方法時(shí)，因?yàn)槊總€(gè)界點(diǎn)測量都是孤立的，沒有檢查條件，建議認(rèn)真測定每個(gè)界址點(diǎn)二次。當(dāng)在高層建筑物或較為隱蔽的地方，RTK接收機(jī)接收條件差，測量狀態(tài)不能固定時(shí)，應(yīng)用全站儀進(jìn)行測量界址點(diǎn)，所用全站儀具有自動(dòng)記錄和內(nèi)存管理功能，外業(yè)直接觀測到的界址點(diǎn)平面籍坐標(biāo)，記錄在全站儀內(nèi)存中，在測量過程中注意草繪。由于全站儀測量的坐標(biāo)精度高叉如實(shí)記錄數(shù)，方便地把數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，所以也是數(shù)字測圖的主要方法。

2.3GPS在地籍測量中的控制

（1）地籍控制網(wǎng)點(diǎn)精度和密度的控制，地籍測量的首要任務(wù)，是對(duì)測量區(qū)域的控制測量，它是測繪地籍圖件和數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)，地籍控制網(wǎng)點(diǎn)精度和密度，主要滿足測量土地權(quán)屬范圍的特征點(diǎn)，即界址點(diǎn)服務(wù)。GPS地籍控制網(wǎng)的網(wǎng)點(diǎn)密度可根據(jù)測量范圍和先后次序分為兩類：基本網(wǎng)和加密網(wǎng)。由于城鎮(zhèn)界址點(diǎn)密度大，因此在保證網(wǎng)點(diǎn)的點(diǎn)位精度條件下，控制點(diǎn)密度力求增到便于測定界址點(diǎn)，必要時(shí)在GPS網(wǎng)下再加密一級(jí)圖根導(dǎo)線，可以方便地直接從圖根點(diǎn)測定界址點(diǎn)。

（2）基準(zhǔn)站的位置選擇十分重要，不僅影響觀測精度，也關(guān)系到基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的數(shù)據(jù)通信，特別是當(dāng)使用移動(dòng)電話信號(hào)通信時(shí)?；鶞?zhǔn)站應(yīng)設(shè)置在開闊無遮擋的高處，方便的話，突出的平頂樓房的房頂是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。當(dāng)然也要滿足其他條件。

（3）差分定位精度會(huì)隨流動(dòng)站到基準(zhǔn)站距離的增大而降低，因此用于求解轉(zhuǎn)換參數(shù)的已知點(diǎn)應(yīng)均勻分布，覆蓋整個(gè)測量區(qū)域，對(duì)高程測量尤為重要。

（4）使用GPS-RTK做圖根控制測量時(shí)，應(yīng)盡量使用對(duì)點(diǎn)器。若使用對(duì)中桿，除了仔細(xì)檢查校正對(duì)中桿上的水準(zhǔn)器外，還必須有三角支架支撐，直接用手扶持對(duì)中桿進(jìn)行對(duì)中很難達(dá)到精度要求。

（5）使用GPS-RTK進(jìn)行控制測量所作的圖根控制點(diǎn)，兩點(diǎn)間最好能實(shí)現(xiàn)通視（即形成可以通視的點(diǎn)組），以方便全站儀和其他儀器的聯(lián)測。一般來說，每個(gè)控制點(diǎn)最好在不同時(shí)段觀測兩次取其平均值作為結(jié)果，兩次觀測值的較差不要超過3cm。

（6）當(dāng)作業(yè)在有遮擋地區(qū)時(shí)，不可勉強(qiáng)作業(yè)。由于GPS信號(hào)較差，觀測結(jié)果不是很可靠，應(yīng)十分注意檢核，或者配合全站儀來測量。

3結(jié)束語

目前GPS系統(tǒng)的應(yīng)用為進(jìn)行精確快捷的大地測量作出了巨大貢獻(xiàn)，它的應(yīng)用具有精度均衡、效率高的優(yōu)點(diǎn)，比常規(guī)地籍測量更為廉價(jià)和有效。GPS的應(yīng)運(yùn)也存在一些控制難點(diǎn)如對(duì)環(huán)境要求高等，因此在地籍測量中，要做好控制措施，不能單獨(dú)使用，應(yīng)配合全站儀聯(lián)合作業(yè)，滿足測量的各方面要求。