全球定位系統(tǒng)在地籍測繪中的實際運用

李韻馨

【摘要】在地籍信息的獲取當中，地籍測繪是最為重要的手段之一，基礎的地籍測繪工作主要包含了土地變更測量、土地碎部測量、土地權屬界限測量、界址點測量、地籍控制測量等具體工作。近年來，隨著全球定位系統(tǒng)的發(fā)展和應用，對地籍測繪工作起到了十分巨大的影響，改變了傳統(tǒng)地籍測繪的工作方式，使地籍測繪工作的效率得到了極大的提升。同時，也使地籍測繪的服務范圍得到了擴展。本文對全球定位系統(tǒng)在地籍測繪中的靜態(tài)和動態(tài)技術進行了介紹，然后對其在地籍測繪中的實際運用進行了詳細的分析，最后對其未來的發(fā)展進行了展望。

【關鍵詞】全球定位系統(tǒng)；地籍測繪；實際運用

前言：地籍信息主要包括土地及土地上附著物的使用狀況、面積、位置、權屬、位置等情況進行描述，在國家土地資源的管理和利用當中，地籍信息提供了重要的依據(jù)。地籍測繪則是利用數(shù)字、圖形等方式，對以上這些情況和信息進行準確的表達和體現(xiàn)，是目前獲得地籍信息的重要手段。傳統(tǒng)的地籍測繪工作采用的主要是常規(guī)的測繪方法，雖然能夠在一定程度上達到目的，但是卻具有很多方面的缺點，測繪效率和準確度也較為不理想。隨著全球定位系統(tǒng)的發(fā)展和應用，GPS技術被廣泛的應用在地籍測繪工作當中，并且取得了很好的效果。

一、地籍測繪中的動態(tài)GPS技術

（一）常規(guī)差分GPS技術和PPK技術

常規(guī)差分GPS技術和PPK技術，都屬于偽距差分技術在常規(guī)的差分GPS技術當中，建立一個參考站在某一個已知的位置。在參考站當中，對可見衛(wèi)星的偽距改正數(shù)和改正數(shù)變化率進行計算。同時，向附近用戶發(fā)布這些改正的信息。用戶對自己的接收觀測偽距，利用這些信息進行修正，進而使定位的精度得到提高。對于常規(guī)差分GPS來說，其定位精度會受到用戶到參考站之間距離的影響，具體的精度衰減大約在每公里1cm左右。在早期的GPS動態(tài)差分技術當中，PPK模式是較為常用的方式，它的原理與常規(guī)差分GPS相似。二者的差別在于利用了數(shù)據(jù)后處理技術，也不許要建立參考站和流動站之間的無線通信連接。其缺點在于，參考站和流動站之間的距離，對定位精度具有一定的限制作用[1]。

（二）廣域差分GPS技術

常規(guī)差分GPS技術只能在局部區(qū)域內進行應用，而如果用戶和參考站之間的距離擴大之后，就會降低二者之間的空間相關性，降低定位的精度，從而產(chǎn)生軌道誤差、電離層誤差和對流層誤差等。而在廣域差分GPS技術當中，劃分了三類的偽距定位誤差，分別為電離層誤差、衛(wèi)星鐘誤差和軌道誤差。利用GPS參考站在區(qū)域當中的位置信息和觀測資料，對每個衛(wèi)星的電離層改正數(shù)、軌道改正數(shù)、衛(wèi)星鐘差等進行計算。之后，向用戶發(fā)送這些改正數(shù)。用戶對觀測偽距利用改正數(shù)信息進行修正，從而使定位精度得到提高。廣域差分GPS技術的應用，對常規(guī)差分GPS技術的距離短、精度低的問題進行了很好的解決。即使參考站遠在數(shù)千公里之外，定位精度也能夠達到3-5米。

（三）RTK技術

RTK技術是一種實時載波相位查分GPS技術，該技術系統(tǒng)的構成，融合了數(shù)據(jù)傳輸技術、GPS測量技術等很多先機的技術，在GPS測量當中，是一個較為先進的技術。經(jīng)典靜態(tài)測量、快速靜態(tài)測量等傳統(tǒng)的精密定位技術，采用的是數(shù)據(jù)后處理方法[2]。因此，利用這些方法，無法對觀測站的定位結果進行實時給出，也難以實現(xiàn)對測量結果、數(shù)據(jù)質量的檢查與核對。如果發(fā)現(xiàn)測量結果存在問題，就需要重新進行測量。這樣不但不利于地籍測繪精度的提升，也會對工作效率產(chǎn)生不良的影響。在RTK技術的應用過程中，將一臺GPS接收機安裝在已知位置的參考站當中，連續(xù)觀測可見衛(wèi)星，同時向用戶觀測站利用無線電設備進行觀測數(shù)據(jù)的傳輸。GPS衛(wèi)星信號、GPS接收機、用戶觀測站之間，利用無線電設備對參考站的觀測數(shù)據(jù)進行接收，對坐標和精度進行實時的計算和顯示。

二、地籍測繪中的靜態(tài)GPS技術

（一）靜態(tài)GPS測量的基本原理

GPS接收機能夠對載波相位和測距碼兩種觀測值進行接收，不過，在波長方面，測距碼要大于載波。如果對其設定0.1周的觀測精度，那么載波L1和C/A碼所對應的誤差距離分別為1.9mm和2.93mm。由此可以看出，相比于測距碼來說，載波相位具有更大的定位精度。由于受到了軌道誤差和衛(wèi)星鐘差的影響，如果絕對定位利用測距碼和載波相位，那么只能取得幾十米的定位精度，極大的超過了觀測精度的影響。因此，在一般情況下，絕對定位只用測距碼來實現(xiàn)，對初始位置信息進行提供。而相對定位主要是通過載波相位測量來進行。在兩個不同的點位上，分別安裝兩臺GPS接收機，對載波相位信號進行同時觀測。然后對載波相位之間觀測的差分值，來對多種共同誤差造成的影響進行降低或消除，從而實現(xiàn)兩點間GPS基線向量的高精度獲取[3]。

（二）經(jīng)典靜態(tài)GPS測量模式

經(jīng)典靜態(tài)GPS測量模式是應用時間較長的一種相對定位方式，自從應用了載波相位開始，在實際的測量工作中，這種測量模式就得到了應用。在當前的地籍測繪當中，該方式已經(jīng)在地球勘探、地籍測量、工程測量、大地測量、地殼形變監(jiān)測等工作中，取得了十分廣泛的應用。在各類用途測量控制網(wǎng)的建立過程中，經(jīng)典靜態(tài)測量方式是最為主要的一種方式，它很好的取代了傳統(tǒng)的測量方法。相比于傳統(tǒng)的測量方法，經(jīng)典靜態(tài)測量模式在控制網(wǎng)的布設過程中，具有觀測精度高、作用范圍大、觀測時間短、作業(yè)成本低、自動化程度高、作業(yè)安排靈活等優(yōu)勢。經(jīng)典靜態(tài)測量就是分別放置一條基線的終點在每臺GPS接收機上，對四個或以上的衛(wèi)星進行同步觀測。然后按照基線長度和精度的要求，對觀測時段數(shù)和時段長度進行觀測[4]。

（三）快速靜態(tài)GPS測量模式

在地籍測繪中，為了能夠使經(jīng)典靜態(tài)GPS測量的效率得到提升，將GPS觀測時間進行縮短。尤其是對于10km以內的短基線來說，更是極大的促進了快速靜態(tài)測量的產(chǎn)生和發(fā)展。在測區(qū)當中，快速靜態(tài)測量進行參考站的選擇，同時進行GPS接收機的安置，與所有可見的衛(wèi)星進行連接。將另一臺接收機流動到各點設站。在每個流動站都進行十分鐘左右的靜止觀測，對流動站和參考站之間的基線向量進行快速的計算，其距離不應超過15km?？焖凫o態(tài)測量模式具有搞精度、快速度的特點，在接收機和流動站之間，不需要連續(xù)跟蹤所測衛(wèi)星。因此，可以將電源關閉，從而降低能耗[5]。不過，如果GPS接收機的數(shù)量只有兩臺，閉合圖形無法在直接觀測邊構成，無法對同步觀測的精度進行檢核。因此，該方法目前只應用于小范圍的控制加密和控制測量、邊界測量、工程測量、碎部測量、地籍測量等。

三、GPS技術在地籍測繪中的應用分析

（一）不同GPS技術的差異

對于不同的GPS測量技術來說，在實際運用的過程中，其定位的精度也不盡相同。在當前主要應用的幾種定位方式當中，定位精度較高的是常規(guī)靜態(tài)GPS測量。但是，該方法在實際運用中需要消耗較長的時間，測量效率十分有限。單點定位對于儀器設備的要求比較低，操作方式也較為簡便，但是定位精度卻不高。而RTK技術在應用中雖然具有很高的定位精度，也具有很高的工作效率，但是其工作范圍卻又十分有限。在眾多不同的GPS技術應用當中，每項技術都具有各自獨特的優(yōu)點，同時也都存在著一定的問題和缺陷。因此在地籍測繪的實際運用當中，應當根據(jù)測繪任務側重點的不同，有針對性的進行技術的選擇，從而盡可能的達到地籍測繪的目的[6]。

（二）地籍測繪的精度

在地籍測繪的過程中，主要包括了地籍圖根控制點和地籍基本控制點的測定；土地權屬界限界址點和行政區(qū)劃界限界址點的測定；宗地和地塊面積以及地籍圖的測算和測繪；地籍圖的重測和修測；土地信息的動態(tài)監(jiān)測等方面的內容。對于不同的內容來說，具有不同的精度要求。在地籍圖測繪和界址點測量的工作中，地基控制測量使其基礎性的工作，具體分為一、二級和二、三、四等，同時根據(jù)地籍圖和界址點的精度為準，來制定具體的測量精度。按照地籍測量規(guī)范當中的規(guī)定，在地基控制點的相對起算點當中，不能超過存在超過0.05m的誤差[7]。

（三）GPS技術在地籍測繪中的運用

GPS全球定位系統(tǒng)的發(fā)展和應用，使得測繪工作得到了極大的發(fā)展和變化，深遠的影響了地籍測繪工作。GPS技術具有精度高、速度快、全天候、布點靈活等優(yōu)勢，使得地基測繪工作的效率和效果得到了極大的提升。在實際的地籍測繪當中，GPS技術主要應用在地籍調查、地籍碎部測量、地基控制測量等方面的工作當中。在地基調查當中，針對于精度要求的不同，可以選擇不同的GPS技術進行應用，例如廣域差分GPS、常規(guī)差分GPS、單點定位、PPK等技術。地籍碎部測量主要是對地塊的數(shù)量、形狀、位置等重要的數(shù)據(jù)和信息進行測定。具體可采用RTK技術進行測量，具有效率高、速度快的優(yōu)勢。而在地基控制測量中，對GPS技術的應用能夠避免傳統(tǒng)地基控制測量中局限性的選取點位，具有更大的靈活性。

四、GPS技術在地籍測繪中未來的應用發(fā)展

（一）最新的GPS技術

GPS定位技術在地籍測繪中的應用，始終是朝著高精度、實時性的方向發(fā)展的[8]。IGS實時化技術的發(fā)展，使得服務的更新時間得到了加快，對高精度GPS定位技術發(fā)展和應用起到了良好的推動作用。在高精度GPS定位技術的應用當中，產(chǎn)生了精密單點定位技術和網(wǎng)絡RTK技術。在實際應用中，這兩項技術得到了不斷的發(fā)展和完善，使其應用規(guī)模也得到了進一步的擴大。這兩項技術對傳統(tǒng)的GPS技術產(chǎn)生了極大的影響，使其定位精度和工作效率得到了極大的提升。其中，精密定點技術與單點定位技術的原理相似，采用的觀測值為雙頻載波相位，需要精密的衛(wèi)星鐘差和軌道最支持。而網(wǎng)絡RTK技術是在RTK技術的基礎上發(fā)展而來，一多個GPS參考站觀測數(shù)據(jù)為基礎，形成綜合觀測值。

（二）網(wǎng)絡RTK技術

傳統(tǒng)的RTK技術由于受到了數(shù)據(jù)通信鏈的影響，使得其只能保持大約10km左右的作用范圍[9]。如果數(shù)據(jù)發(fā)射設備具有足夠大的發(fā)射功率，當達到30公里以上的工作范圍時，RTK定位系統(tǒng)也無法保持正常的工作。這是由于在實際工作過程中，無法迅速的確定整周模糊度參數(shù)，隨著流動站和參考站之間增加距離，會降低電離層延時誤差、軌道誤差等空間相關性，同時降低模糊度參數(shù)的整周特性，同時是固定整周模糊度提高難度，以至于無法固定。隨著GPS長距離快速精密定位方法的發(fā)展，對多個大區(qū)域當中GPS觀測站的數(shù)據(jù)進行利用，能夠有效降低或避免大氣這是誤差和衛(wèi)星軌道誤差，提高模糊度整周特性，從而對網(wǎng)絡RTK技術的發(fā)展和應用提供了條件。

（三）精密單點定位技術

精密單點定位技術是在世界上GPS跟蹤站大量增加的基礎上得以產(chǎn)生和發(fā)展的。近年來，在世界范圍內，極大的增加了GPS數(shù)據(jù)處理的工作量，使得計算時間也得到了很大的增加[10]。為此，美國噴氣推進實驗室作為IGS的一個分析中心，提出了一種處理非核心GPS站數(shù)據(jù)的方法。在GPS技術的應用當中，主要容易產(chǎn)生電離層延時、衛(wèi)星鐘差、軌道誤差等。因此，對LC相位組合進行利用，通過雙頻接收機能夠有效的將電離層延時的情況消除。而對于剩下的衛(wèi)星鐘差和軌道誤差，利用觀測得到的相位值，結合精確衛(wèi)星鐘差和衛(wèi)星軌道的提供，就能夠對接收機的位置進行精確的計算。

結論：地籍測繪是我國當前一項十分重要的工作任務之一，最好地籍測繪工作，才能夠更好的對土地資源進行合理的利用。在實際工作當中，全球定位系統(tǒng)起到了十分重要的作用，它在地籍測繪工作中的應用，極大的提高了地籍測繪的效率和效果。在實際應用中，應當充分考慮到各項GPS技術的優(yōu)缺點，進行科學合理的利用，才能夠更加有效的進行地籍測繪工作。

參考文獻：

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