淺談地籍控制測量中GPS技術(shù)的特點(diǎn)及其應(yīng)用

【摘 要】GPS定位技術(shù)具有精度高、速度快、費(fèi)用省、操作簡便、控制點(diǎn)間勿需通視等優(yōu)勢，地籍控制測量中平面控制網(wǎng)應(yīng)優(yōu)先以GPS網(wǎng)形式布設(shè)，采用GPS接收機(jī)測定控制點(diǎn)的坐標(biāo)。地籍控制網(wǎng)應(yīng)能長期使用。

【關(guān)鍵詞】GPS技術(shù)；控制測量；數(shù)據(jù)處理

一、地籍測量的精度要求

地籍測量是獲取地籍信息的重要手段，基礎(chǔ)地籍測量工作包括地籍控制測量、界址點(diǎn)測量、土地權(quán)屬界限測量、土地碎部測量、土地變更測量等。

（一）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)行地籍控制測量上作，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)，條件小具備的地區(qū)，也可采用地方坐標(biāo)系或任意坐標(biāo)系。精度指標(biāo)是GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)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(jì)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(diǎn)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(diǎn)相對起算點(diǎn)中誤差不超過±0.05m。

（二）地籍碎部測量精度要求

地籍碎部測量即界址點(diǎn)和地物點(diǎn)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(diǎn)，房屋及其他構(gòu)筑物的實(shí)地輪廓，鐵路、公路、街道等交通線路，海岸、灘涂等主要水上設(shè)施的測繪。界址點(diǎn)是界址線或邊界線的空間或?qū)傩缘霓D(zhuǎn)折點(diǎn)，而界址點(diǎn)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(diǎn)地理位置的數(shù)學(xué)表達(dá)。界址點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)精度的要求也應(yīng)有不同的等級。

二、GPS技術(shù)在地籍控制測量中的優(yōu)點(diǎn)

GPS系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，研制的最初目的是為海陸空三軍提供實(shí)時、全天侯和全球性的導(dǎo)航、核爆監(jiān)測、情報(bào)收集、爆破定位以及應(yīng)急通訊等服務(wù)。而對GPS技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)表明，GPS系統(tǒng)不僅能夠達(dá)到當(dāng)初的目的，而且用GPS衛(wèi)星發(fā)來的導(dǎo)航定位信號還能夠進(jìn)行厘米級甚至毫米級精度的靜態(tài)相對定位、米級至亞米級精度的動態(tài)定位、亞米級至厘米級精度的速度測量和毫微秒級精度的時間測量。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前，GPS已被廣泛地應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域，尤其在測量界的控制測量中起了劃時代的作用。

GPS技術(shù)具有全天候、精度均勻等優(yōu)點(diǎn)，且選點(diǎn)、埋石比常規(guī)方法更具靈活性，它不象常規(guī)三角網(wǎng)那樣要求網(wǎng)型和點(diǎn)位通視的條件十分苛刻，并能大大提高地籍測量首級控制網(wǎng)布設(shè)的精度和效率，因此在地籍控制測量中已經(jīng)廣泛采用GPS技術(shù)。

GPS技術(shù)在地籍控制測量中主要有全天候作業(yè)、測站之間無需通視、觀測時間短、定位精度高、作業(yè)效率高等特點(diǎn)：GPS觀測可在一天24小時內(nèi)的任何時間進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響；測站之間無需通視這樣既可節(jié)省大量的費(fèi)用，也可使選點(diǎn)工作更為靈活，不必考慮控制點(diǎn)間的通視問題或控制點(diǎn)與放樣點(diǎn)間的通視問題，可根據(jù)點(diǎn)位位置需要，可稀可密。但測站上空必須開闊，以使接收GPS衛(wèi)星信號不受干擾；觀測時間短采用實(shí)時動態(tài)定位的方法，可隨時定位，流動站與參考站相距在15KM以內(nèi)時，流動站觀測時間只需1～2分鐘，每個測站上的觀測時間一般僅需幾秒鐘；采用快速靜態(tài)定位方法，觀測時間更短。

三、GPS地籍控制網(wǎng)的建立

地籍控制測量就是測設(shè)地籍基本控制點(diǎn)和地籍圖根控制點(diǎn)，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)國家土地局頒布的相關(guān)規(guī)定來看，地籍平面控制網(wǎng)布設(shè)為一、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(diǎn)，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。

（一）基準(zhǔn)設(shè)計(jì)

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(jì)算來實(shí)現(xiàn)。GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，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)，選網(wǎng)中一點(diǎn)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(diǎn)均小固定，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(diǎn)位精度卻不相同。在網(wǎng)中選若干點(diǎn)的坐標(biāo)值并加以固定，或者選網(wǎng)中若干點(diǎn)的坐標(biāo)值并加以固定，或者選網(wǎng)中若干點(diǎn)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)。

（二）選點(diǎn)與觀測方案的擬定

由于GPS測量觀測站之間小要求相互通視，而且網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，所以，選點(diǎn)上作為較經(jīng)典控制測量的選點(diǎn)上作簡便。但由于點(diǎn)位的選擇對于保證測量結(jié)果具有重要意義，所以，在選點(diǎn)上開始之前，應(yīng)充分收集和了解有關(guān)測區(qū)的地理情況以及原有測量標(biāo)志點(diǎn)的分布及保持情況，以便確定適宜的觀測站的位置。所選點(diǎn)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，玻璃圍墻，點(diǎn)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(diǎn)間不必都要求通視每個點(diǎn)有兩個方向通視就可，少數(shù)點(diǎn)一個方向通視也可以。點(diǎn)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600m～1000m，長邊可達(dá)20km～30km。點(diǎn)位應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，以使用方便為原則。

四、簡述觀測數(shù)據(jù)的處理方法

（一）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、加上與整理，分流出各種專用的信息文件，為進(jìn)一步的平差計(jì)算做準(zhǔn)備。從原始記錄中，通過解碼將各項(xiàng)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(xiàng)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(shí)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(bǔ)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(jì)書和現(xiàn)行GPS測量規(guī)范的精度指標(biāo)要求。

（二）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(jì)算。以所有獨(dú)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(diǎn)的WGS一84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(diǎn)作為起算點(diǎn)時，可建立地方坐標(biāo)系。在建立獨(dú)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。

（三）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：與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差，與信號傳播有關(guān)的誤差，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。GPS觀測誤差的影響有：第一，與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差：衛(wèi)星鐘差，軌道偏差；第二，與信號傳播有關(guān)的誤差：電離層折射的影響，對流層的影響：多路徑效應(yīng)的影響；第三，與接收機(jī)設(shè)備有關(guān)的誤差：觀測誤差，接收機(jī)的鐘差，載波相位觀測的整周待定值，天線的相位中心位置誤差；第四，其他誤差：地球自轉(zhuǎn)的影響，相對論效應(yīng)的影響。

五、總結(jié)

本文以GPS地籍測量為研究對象，探討了GPS在進(jìn)行地籍測量過程中所遇到的相關(guān)技術(shù)問題，介紹了地籍測量的精度要求，并深度探討了GPS地籍控制網(wǎng)的建立和觀測數(shù)據(jù)的處理。GPS測量技術(shù)廣泛應(yīng)用，加速了測繪技術(shù)的發(fā)展，GPS 控制網(wǎng)與傳統(tǒng)的三角網(wǎng)等測量模式有了新的發(fā)展，點(diǎn)位的選擇上有更大的靈活性，更經(jīng)濟(jì)，效率更高。

參 考 文 獻(xiàn)

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