廖偉文

(珠海市測繪院，廣東 珠海 519000)

1 GNSS測量技術(shù)概述

GNSS技術(shù)，即全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)技術(shù)，泛指所有的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，包括區(qū)域范圍的和全球范圍的。GNSS測量技術(shù)是一項高科技技術(shù)，它是利用衛(wèi)星系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行全方位、高精度的測量，能夠為用戶實時提供所在位置的三維坐標(biāo)、空間信息和時間信息，是社會發(fā)展的重要技術(shù)條件之一。相對于常規(guī)的測量技術(shù)手段來講，GNSS測量技術(shù)用途較多、功能較全，不僅可以應(yīng)用于導(dǎo)航、測量、動態(tài)觀測，還可以應(yīng)用于測速、測時等領(lǐng)域。

1.1 GNSS的組成和接收衛(wèi)星原理

GNSS 由空間衛(wèi)星部分、地面控制部分和用戶部分組成。GNSS 接收機(jī)最核心的功能是接收衛(wèi)星發(fā)射的信號，通過信號處理來實現(xiàn)傳輸時間的測量，同時解碼導(dǎo)航電文來判斷衛(wèi)星的位置、速度和時間參數(shù)等信息，最后通過一些數(shù)據(jù)處理來實現(xiàn)實時的導(dǎo)航和定位。

GNSS接收機(jī)首先接收由天空中運行的衛(wèi)星發(fā)射的信號，這個工作由GNSS接收機(jī)的接收天線完成。GNSS接收機(jī)采集的數(shù)據(jù)是接收天線至衛(wèi)星的距離和衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)，而不是常規(guī)測量技術(shù)得到的角度、距離和高差。因此，要對GNSS測量數(shù)據(jù)要進(jìn)行系列的跟蹤、處理。在數(shù)據(jù)采集的同時，可通過其適配的軟件實時解算測站點的位置和接收機(jī)的運動速度，實現(xiàn)動態(tài)定位。

1.2 GNSS測量方法分類

利用GNSS進(jìn)行坐標(biāo)采集定位的方法有很多種，其中包括單點定位和相對定位。 單點定位即用一臺GNSS接收機(jī)來獨立測定該點在WGS-84坐標(biāo)系的位置，參考點是地球的質(zhì)心。

相對定位按用戶接收機(jī)在作業(yè)中的運動狀態(tài)不同，可分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位。其中快速靜態(tài)相對定位優(yōu)點在于觀測速度快、工作效率高；流動站之間移動時，不必保持對所測衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。

不論GNSS相對定位采取何種定位模式或數(shù)據(jù)處理方法，GNSS定位中都會受信號傳播有關(guān)的誤差、衛(wèi)星有關(guān)的誤差、接收機(jī)有關(guān)的誤差影響，采集高質(zhì)量的載波相位觀測值是消除或消弱系統(tǒng)誤差和偶然誤差的根本途徑。

2 GNSS測量技術(shù)在地籍測量中的意義

GNSS測量高精度、科學(xué)可靠和高效率的測量方法能滿足地籍測繪管理的要求，并在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)不同領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。GNSS測量技術(shù)在地籍測量管理和服務(wù)過程中起到關(guān)鍵核心作用，也給后期地籍?dāng)?shù)據(jù)建庫提供了良好基礎(chǔ)。

同時GNSS測量已成為建立城市與工程控制網(wǎng)的主要測量手段，能夠使交通擁堵和旱澇災(zāi)害等突發(fā)緊急事件帶來的損失降到最低。GNSS測量技術(shù)也引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，能精準(zhǔn)地給農(nóng)田噴藥和施肥，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，避免資源浪費，降低因不慎施肥導(dǎo)致環(huán)境污染。其意義主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1)GNSS測量技術(shù)可以實現(xiàn)外業(yè)觀測和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理同步進(jìn)行，降低測繪勞動強(qiáng)度和成本，而且能獲得精確、大量、高分辨率的觀測數(shù)據(jù)，與相關(guān)地球?qū)W科既能相互交叉，又能相互融合，為我國的科學(xué)研究、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)、社會發(fā)展提供良好的技術(shù)服務(wù)。

2)由于地籍測繪的成果具有一定的法律效力，政府職能部門往往跨部門使用，其空間數(shù)據(jù)成果為信息管理基礎(chǔ)平臺提供客觀依據(jù)。GNSS測量技術(shù)可以對更新地籍?dāng)?shù)據(jù)管理提供長期、有效、穩(wěn)定、實時的起算數(shù)據(jù)，極大地加快城市基礎(chǔ)地理信息的建設(shè)。

3)GNSS測量技術(shù)服務(wù)范圍大，系統(tǒng)可靠性高。RTK技術(shù)基準(zhǔn)站與流動站之間的距離可達(dá)50～70 km，且具有很高的精度，避免了誤差的積累，整個測區(qū)誤差均勻。

3 GNSS測量技術(shù)在地籍測量中的作用

GNSS測量是地籍測量整個工程的前期性基礎(chǔ)工作，是地籍要素測繪的基礎(chǔ)，是根據(jù)界址點及地籍圖的精度要求，為了服務(wù)地形要素測量和解析界址點位置而建立的?？刂凭W(wǎng)具有控制范圍較大，以及點位精度高、分布均勻、使用頻繁、長期保存使用的特點，為整個地籍測量工作滿足定位精度要求，以及消除誤差的積累起到關(guān)鍵作用。

1)為地籍測量提供控制和起算數(shù)據(jù)。無論采用哪種測量方法，都需要有一定密度和精度保證的地籍平面控制數(shù)據(jù)。在進(jìn)行地籍要素測量時，為了防止在測定地籍要素的幾何位置時測量誤差的積累，必須建立相應(yīng)等級和密度的控制點網(wǎng)，通過控制點提供和傳遞起算數(shù)據(jù)。

2)為地籍測量的變更與修測提供起算數(shù)據(jù)。地籍測量中經(jīng)常遇到產(chǎn)權(quán)的變更、轉(zhuǎn)移，加上城市建設(shè)發(fā)展的現(xiàn)狀不斷變化，為了保持測繪成果的現(xiàn)勢性，要及時進(jìn)行變更與修測。這些都需要建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、長期穩(wěn)定的控制點作為起算依據(jù)。

4 GNSS-RTK測量技術(shù)在地籍測量中的特點和作業(yè)流程

根據(jù)GNSS的定位原理可知，對于相對距離不遠(yuǎn)的相鄰測站，如果與GNSS基準(zhǔn)站接收機(jī)同時采集差分?jǐn)?shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)通信鏈實時傳送給工作中的流動站接收機(jī)，這時流動站接受機(jī)的定位數(shù)據(jù)加以改正后，其定位精度也能提高很多，而這就是GNSS-RTK測量技術(shù)。

GNSS靜態(tài)控制測量可以獲得高精度的GNSS坐標(biāo)，但定位結(jié)果要經(jīng)過后處理獲得，對定位結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量檢核比較困難，如果出現(xiàn)不合格，就需要返工重新測量，從而導(dǎo)致GNSS測量工作效率降低。實時載波相位差分(RTK)技術(shù)可以實時向用戶提供定位結(jié)果和定位精度，這樣就大大地提高了作業(yè)效率，因此RTK技術(shù)在四等及以下控制控制測量中應(yīng)用廣泛。

4.1 GNSS-RTK控制測量的特點

RTK即實時動態(tài)測量，它屬于GNSS動態(tài)測量的范疇，測量結(jié)果能快速實時顯示給測量用戶。RTK是一種實時載波相位差分GNSS測量技術(shù)，它通過載波相位原理進(jìn)行測量，通過差分技術(shù)消除或減弱基準(zhǔn)站和流動站間共有誤差，有效提高GNSS測量結(jié)果的精度，同時將測量結(jié)果實時顯示給用戶，使之能更快、更及時地采集野外數(shù)據(jù)。

4.2 GNSS-RTK測量的作業(yè)流程

4.2.1 選點和建立標(biāo)志應(yīng)遵守的原則

1)技術(shù)設(shè)計前應(yīng)收集測區(qū)內(nèi)及周邊地區(qū)的交通、氣象、通信有關(guān)資料。根據(jù)測區(qū)的自然地理情況進(jìn)行網(wǎng)形優(yōu)化和點位設(shè)計。點位應(yīng)選擇在穩(wěn)定堅實、交通便利、視野開闊且有利于擴(kuò)展和聯(lián)測的地點。對檢測點位誤差符合要求的已有控制點要充分利用并做好點位標(biāo)記和畫點位略圖，標(biāo)石的標(biāo)志應(yīng)滿足平面和高程共用的要求。

2)點位應(yīng)避開環(huán)境變化大、地質(zhì)環(huán)境不穩(wěn)定的地區(qū)。遠(yuǎn)離發(fā)射功率強(qiáng)大的無線發(fā)射源、微波信道、高壓線等，其距離不小于200 m。

3)選點時應(yīng)避開多路徑影響，點位周圍應(yīng)保證高度角15°以上無遮擋。

4)地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點的保存。

5)網(wǎng)形應(yīng)有利于同步觀測邊、點的聯(lián)結(jié)。

4.2.2 GNSS外業(yè)觀測的步驟

①GNSS定位網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計。②天線安置與量測天線高。③開機(jī)觀測。④觀測記錄。⑤觀測成果的檢核。

5 GNSS-RTK測量在地籍控制網(wǎng)中的布設(shè)原則與基本要求

1)布設(shè)原則。為了保證地籍測繪成果的質(zhì)量，應(yīng)充分利用國家和城市布設(shè)的已有控制成果，滿足國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和地籍管理的要求，地籍平面控制點的布設(shè)原則和其他控制一樣，應(yīng)遵循“先控制后碎步、從整體到局部、逐級布設(shè)”的原則。

2)建立地籍平面控制網(wǎng)的基本要求。

(1)要求控制點間有較高的相對精度，即要求最末一級的地籍平面控制網(wǎng)中，相鄰控制點間的誤差不超過±0.025 m，最大誤差不超過±0.05 m，只有這樣的控制網(wǎng)才能夠保證所控制的地籍要素之間的相鄰相對精度。

(2)要求地籍平面控制點有相當(dāng)足夠的分布密度，以滿足地籍平面要素測量對起算控制點的要求，在通視良好的建筑物稀疏區(qū)，盡可能多布設(shè)高等級控制點。

(3)要求能長期保存使用，地籍平面控制網(wǎng)點都應(yīng)該埋設(shè)永久性固定測量標(biāo)志。這些固定標(biāo)志可能是埋在地下的測量標(biāo)石，也可把標(biāo)志埋在永久性的堅固的建筑物或構(gòu)筑物上，也可利用已有的能長期保存的、牢固的獨立地物。

(4)要求地籍平面控制點的坐標(biāo)能保持較長時間的穩(wěn)定，不要經(jīng)常變化。因為地籍測量是一種提供官方證明的政府行為測量，其成果用于進(jìn)行產(chǎn)權(quán)登記，一經(jīng)登記使用，即具有法律效力；而坐標(biāo)和面積是產(chǎn)權(quán)登記的最主要的基本數(shù)據(jù)，一經(jīng)登記發(fā)證，就應(yīng)保持其嚴(yán)肅性和穩(wěn)定性，不能經(jīng)?；蛉我飧膭?，以免造成產(chǎn)權(quán)登記和檔案材料的換亂。

6 GNSS-RTK測量技術(shù)在地籍要素測量中的應(yīng)用

地籍要素包括地籍區(qū)界線、地籍子區(qū)界線、土地權(quán)屬界址線、界址點、圖斑界線、地籍區(qū)號、地籍子區(qū)號、宗地號、地類代碼、土地權(quán)利人名稱、坐落地址等信息。地籍要素測量主要包括界址點測量和地形要素測量。

6.1 GNSS-RTK解析法測繪界址點

GNSS-RTK解析法是指采用GNSS接收機(jī)，通過全野外測量技術(shù)獲取界址點坐標(biāo)和間距的方法。GNSS-RTK解析界址點只需一個人操控GNSS接收機(jī)，快速地找到設(shè)計界址點的點位位置，并能直觀、高效、精度高、誤差均勻地解析建構(gòu)筑物的角點、中心點、轉(zhuǎn)折點。使用GNSS-RTK解析界址點優(yōu)點：①減少人力費用。②定位精度高，測站間無須通視，只要對空通視即可。③操作簡便、直觀、容易使用。④能全天候、全天時地作業(yè)。

6.2 GNSS-RTK地形要素測量的高效數(shù)據(jù)處理與地籍圖成圖

應(yīng)用GNSS-RTK測量技術(shù)進(jìn)行地形要素測量作業(yè)簡便、效率高。目前對于城鎮(zhèn)地籍測繪多采用數(shù)字成圖方法，即內(nèi)外業(yè)一體化成圖。利用GNSS-RTK測量技術(shù)對野外實地采集界址點、地形要素數(shù)據(jù)，通過GNSS操控器導(dǎo)出測量成果，經(jīng)計算機(jī)的分析處理后，運用與其相匹配的自動繪圖軟件繪制地籍圖。

GNSS-RTK外業(yè)觀測過程中，所有的觀測數(shù)據(jù)是GNSS定位的原始數(shù)據(jù)，也是進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理的唯一依據(jù)，必須妥善保存。觀測記錄由接收機(jī)自動完成，均記錄在存儲介質(zhì)上，主要內(nèi)容包括：①載波相位觀測值及相應(yīng)的觀測歷元。②GNSS衛(wèi)星星歷參數(shù)。③實時絕對定位數(shù)據(jù)結(jié)果。④測站控制信息及接收機(jī)工作狀態(tài)信息。

GNSS數(shù)據(jù)處理的基本流程：數(shù)據(jù)采集—數(shù)據(jù)傳輸—數(shù)據(jù)預(yù)處理—基線解算—GNSS網(wǎng)平差。

在采集數(shù)據(jù)的同時，可通過隨機(jī)匹配的軟件實時解算測站點的位置，實現(xiàn)實時動態(tài)定位。由于GNSS控制網(wǎng)特點是定位精度高，因此在地籍測繪工程中普遍應(yīng)用于測定界址點、房角點、宗地圖內(nèi)容和地籍要素特征點點位，也為地籍測繪成果檢查驗收提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)

7 結(jié)語

地籍控制測量工作為地籍要素測繪提供控制和起算數(shù)據(jù)，防止地籍要素的幾何位置誤差積累，實現(xiàn)地籍?dāng)?shù)據(jù)共享，數(shù)據(jù)冗余度小，提高了數(shù)據(jù)利用價值，保證數(shù)據(jù)正確、有效和相容。隨著測繪儀器設(shè)備及測繪技術(shù)的越來越現(xiàn)代化，傳統(tǒng)三角測量正在逐漸退出歷史舞臺，三角測量的方法由于受布網(wǎng)條件、觀測、計算等諸多因數(shù)的限制，現(xiàn)已基本不被用于控制測量。GNSS測量技術(shù)是集定位技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、無線電技術(shù)為一體的組合系統(tǒng)，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，GNSS測量技術(shù)從實時的空間位置信息面上實現(xiàn)城市真正的數(shù)字化，不但運用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也應(yīng)用于城市現(xiàn)代化管理建設(shè)，為相關(guān)主管部門審核提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮重要作用，給城市的發(fā)展帶來良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。