淺談GPS在土地測繪中的應(yīng)用

文/高長慶

淺談GPS在土地測繪中的應(yīng)用

文/高長慶

GPS 系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)非常的廣泛，該技術(shù)在土地測繪中作用將會顯得更加重要，不僅促進(jìn)了我國的有關(guān)土地事業(yè)的增長，并且還能使得我國的國民經(jīng)濟(jì)還有社會效益獲得極大的提高。本文主要對 GPS 在土地測繪中的應(yīng)用進(jìn)行有關(guān)的闡述。

GPS；土地測繪；控制應(yīng)用

一、地籍控制測量

由于 GPS 中衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展，有關(guān)的測繪工作也發(fā)生了翻天覆地的變化，尤其是對測繪工作中的有關(guān)地籍控制測量工作產(chǎn)生了非常大的影響。GPS 在對地籍控制測量過程中，對工作點(diǎn)的選取具有很大的伸縮度，打破了以前的那些局限條件，再加上 GPS的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對于 GPS 的有關(guān)精度測量產(chǎn)生的影響也是微乎其微。同時(shí) GPS 的速度快等特點(diǎn)使得 GPS 在有關(guān)的城市地籍控制測量中起到了舉足輕重的作用。根據(jù)地籍的有關(guān)章程規(guī)定，可以利用地籍平面控制網(wǎng)的布局，以及有關(guān)的城鎮(zhèn)規(guī)模來進(jìn)行首級控制。在利用GPS 進(jìn)行地籍的控制的時(shí)候，沒有一些比較繁瑣的要求，該技術(shù)只需要 GPS 的儀器與等級控制的精度能夠匹配，并且有關(guān)控制點(diǎn)的選取能夠符合 GPS 點(diǎn)位的有關(guān)選取要求，這樣就可以完全滿足這些章程要求。首先，GPS 對有關(guān)地籍控制的精確度以及密度均有著非常嚴(yán)格的要求。在地籍測量中，全區(qū)的控制測量成為了首要的任務(wù)，它已經(jīng)成為測量有關(guān)地籍圖件還有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，為了滿足界址點(diǎn)的服務(wù)，必須要對地籍控制網(wǎng)點(diǎn)的精確度還有密度進(jìn)行嚴(yán)格的要求。GPS 地籍網(wǎng)可以根據(jù)有關(guān)網(wǎng)點(diǎn)的密度分為基本網(wǎng)還有加密網(wǎng)兩大類，基本網(wǎng)是負(fù)責(zé)比較大的測區(qū)。對于城鎮(zhèn)的地籍控制中，因?yàn)樵搮^(qū)域的界址點(diǎn)密度較其他區(qū)域的大，因此在首先保證網(wǎng)點(diǎn)的精密度的前提下，工作人員要對控制點(diǎn)的密度要求進(jìn)行增大，確保能夠方便測定界址點(diǎn)。再者，有關(guān)的位置基準(zhǔn)點(diǎn)如果選取不夠精確的話，也會對 GPS 網(wǎng)產(chǎn)生很大的影響。因?yàn)樵谟?GPS 進(jìn)行定位的時(shí)候，由于 GPS 得到的是三維坐標(biāo)，因此 GPS 網(wǎng)在參考面上的網(wǎng)形與位置基準(zhǔn)有關(guān)。最后就是對GPS 地籍控制網(wǎng)的有關(guān)優(yōu)化。與一些經(jīng)典的觀測相比，GPS 更具有函數(shù)以及隨機(jī)模型的特點(diǎn)。同樣，在 GPS 觀測中，有關(guān) GPS的設(shè)計(jì)也存在許多諸多需要優(yōu)化的問題。因?yàn)樵?GPS 觀測中，基線的觀測是不受有關(guān)的通視條件控制的，這也就為 GPS 的優(yōu)化提供了條件。同時(shí)在觀測中，粗差還有系統(tǒng)誤差等一系列的模型誤差是GPS 網(wǎng)進(jìn)行觀測的主要誤差來源，再加上精度還有可靠性是影響 GPS 網(wǎng)的重要衡量指標(biāo)，因此，在進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候，要著重考慮到儀器的精度還有規(guī)程的精度要求、成本費(fèi)用等一些基本條件。作為地籍調(diào)查中不可或缺的地籍細(xì)部測量主要就是對土地有關(guān)的權(quán)屬界址點(diǎn)、線、形狀等進(jìn)行測定。GPS 在進(jìn)行測定過程中能夠完全滿足對有關(guān)界址點(diǎn)間距的精度要求，因此可以把該技術(shù)運(yùn)用到該測區(qū)中。在進(jìn)行測定過程中不免會發(fā)生衛(wèi)星接收信號較差情況，所以，要使用一些測距儀等測量工具利用極坐標(biāo)法等進(jìn)行勘測，從而加快了測量的進(jìn)度。

二、RTK 在測定中的應(yīng)用

建設(shè)用地勘測定界的工作程序?yàn)椋簩彶橛玫匚募坝嘘P(guān)圖件——現(xiàn)場踏勘——圖上紅線設(shè)計(jì)——實(shí)地放樣——復(fù)核測量——面積量算——測繪建設(shè)地界圖——填繪建設(shè)用地管理圖——資料的管理——?dú)w檔。在運(yùn)用RTK 進(jìn)行測定的時(shí)候，不僅能夠避免一些放樣方法的復(fù)雜關(guān)系，還能夠簡化有關(guān)地勘工作的程序，尤其是對一些較大工程的放樣更為有效。RTK 簡單來說就是指載波相位實(shí)時(shí)動態(tài)差分定位，是 GPS 的最新技術(shù)。RTK 的基準(zhǔn)站主要是由主機(jī)還有GPS 天線、電臺、放大器、電子手簿等組成。現(xiàn)在的 RTK 能夠達(dá)到厘米級別的精度測量，對地勘界址點(diǎn)所要求的精度能夠完全滿足。RTK 是把接收衛(wèi)星的信息還有基準(zhǔn)站發(fā)送的信息經(jīng)過準(zhǔn)確的解碼，而自動給出的精確度額很高的數(shù)據(jù)。RTK 放樣實(shí)際上就是由隨機(jī)如軟件中有關(guān)計(jì)算面積功能來運(yùn)用到有關(guān)的坐標(biāo)計(jì)算中。GPS RTK技術(shù)系統(tǒng)配置包括以下三部分：①基準(zhǔn)站接收機(jī)；②移動站接收機(jī)；③數(shù)據(jù)鏈?；鶞?zhǔn)站接收機(jī)設(shè)在具有已知坐標(biāo)（也可無已知坐標(biāo)，地勢較高）的參考點(diǎn)上，連續(xù)接收所有可視GPS衛(wèi)星信號，并將測站的坐標(biāo)、觀測值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機(jī)工作狀態(tài)通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)送出去，移動站接收機(jī)在跟蹤GPS衛(wèi)星信號的同時(shí)接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，通過OTF（On The FLY）算法快速求解載波相位整周模糊度，通過相對定位模型獲取所在點(diǎn)相對于基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)和精度指標(biāo)。

三、GPS 與 GIS 的結(jié)合

地基信息系統(tǒng)是利用有關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。而 GIS 是一個十分巨大的地理信息系統(tǒng)，其中地籍信息系統(tǒng)就包括在內(nèi)，因此可以借助較為成熟的 GIS 系統(tǒng)來對地籍信息系統(tǒng)進(jìn)行改善。由前面所敘述的 GPS 的功能，科研人員可以把 GPS 與 GIS 進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，從而為地籍信息的現(xiàn)代化還有自動化打下堅(jiān)定的基礎(chǔ)。選點(diǎn)GPS測量測站點(diǎn)之間不要求一定通視，圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，因此，點(diǎn)位選擇比較方便。但考慮GPS測量的特殊性，并顧及后續(xù)測量，選點(diǎn)時(shí)應(yīng)著重考慮：①每點(diǎn)最好與某一點(diǎn)通視，以便后續(xù)測量工作的使用；②點(diǎn)周圍高度角15°以上不要有障礙物，以免信號被遮擋或吸收；③點(diǎn)位要遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源、高壓電線等，以免電磁場對信號的干擾；④點(diǎn)位應(yīng)選在視野開闊、交通方便、有利擴(kuò)展、易于保存的地方，以便觀測和日后使用；⑤選點(diǎn)結(jié)束后，按要求埋設(shè)標(biāo)石，并填寫點(diǎn)之記。觀測根據(jù)GPS作業(yè)調(diào)度表的安排進(jìn)行觀測，采取靜態(tài)相對定位，衛(wèi)星高度角15°，時(shí)段長度45min，采樣間隔10s。在3個點(diǎn)上同時(shí)安置3臺接收機(jī)天線（對中、整平、定向），量取天線高，測量氣象數(shù)據(jù)，開機(jī)觀察，當(dāng)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求時(shí)，按接收機(jī)的提示輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，則接收機(jī)自動記錄，觀測者填寫測量手簿。GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分為基線解算和網(wǎng)平差兩個階段，采用隨機(jī)軟件完成。經(jīng)基線解算、質(zhì)量檢核、外業(yè)重測和網(wǎng)平差后，得到GPS控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其各項(xiàng)精度指標(biāo)符合技術(shù)設(shè)計(jì)要求。

四、結(jié)束語

GPS控制網(wǎng)選點(diǎn)靈活，布網(wǎng)方便，基本不受通視、網(wǎng)形的限制，特別是在地形復(fù)雜、通視困難的測區(qū)，更顯其優(yōu)越性。但由于測區(qū)條件較差，邊長較短（平均邊長不到300m），基線相對精度較低，個別邊長相對精度大于1/10000。因此，當(dāng)精度要求較高時(shí)，應(yīng)避免短邊，無法避免時(shí)，要謹(jǐn)慎觀測。GPS接收機(jī)觀測基本實(shí)現(xiàn)了自動化、智能化，且觀測時(shí)間在不斷減少，大大降低了作業(yè)強(qiáng)度，觀測質(zhì)量主要受觀測時(shí)衛(wèi)星的空間分布和衛(wèi)星信號的質(zhì)量影響。但由于個別點(diǎn)的選定受地形條件限制，造成樹木遮擋，影響對衛(wèi)星的觀測及信號的質(zhì)量，經(jīng)重測后通過。因此，應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)要求選點(diǎn)，擇最佳時(shí)段觀測，并注意手機(jī)、步話機(jī)等設(shè)備的使用。GPS測量的數(shù)據(jù)傳輸和處理采用隨機(jī)軟件完成，只要保證接收衛(wèi)星信號的質(zhì)量和已知數(shù)據(jù)的數(shù)量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制點(diǎn)三維坐標(biāo)。但由于聯(lián)測已知高程點(diǎn)較少（僅聯(lián)測5個），致使的控制點(diǎn)高程精度較低。因此，要保證控制點(diǎn)高程的精度，必須聯(lián)測足夠的已知高程點(diǎn)。

［1］ 杜保倫，張明福，史先良.GPS在土地測繪中的應(yīng)用與開發(fā)［J］.價(jià)值工程. 2010（04）

［2］ 馮鈞森. GPS技術(shù)在土地測繪中的應(yīng)用［J］. 技術(shù)與市場. 2009（07）

（作者單位：山東省菏澤市土地勘察測繪隊(duì)）