GPS技術(shù)在國(guó)土測(cè)繪工作中的應(yīng)用

蔡林海

摘要：國(guó)土資源的保護(hù)重中之重在于國(guó)土測(cè)繪，而傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)無(wú)法達(dá)到國(guó)土測(cè)繪所需要的精度和準(zhǔn)確度，在這種情況下，全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星技術(shù)的迅速發(fā)展，給測(cè)繪工作帶來(lái)了質(zhì)的變化，因其操作簡(jiǎn)便、節(jié)省勞動(dòng)力、消耗時(shí)間少、定位精度高和全天候作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，這項(xiàng)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于國(guó)土測(cè)繪工作中。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；地籍測(cè)繪；勘測(cè)定界；GPS-RTK術(shù)

1概述

國(guó)土測(cè)繪工作對(duì)國(guó)土資源的管理而言，其重要性不言而喻，但是常規(guī)的測(cè)繪方法受環(huán)境、誤差等因素的影響很大，其精度和效率已不能滿足當(dāng)前國(guó)土資源管理的要求，而GPS技術(shù)的應(yīng)用為國(guó)土測(cè)繪工作帶來(lái)了巨大的便利。因此國(guó)土資源部門相應(yīng)的加大了對(duì)國(guó)土測(cè)繪資金投入，大力推廣GPS技術(shù)，使國(guó)土資源管理中高效率、高精度的測(cè)繪工作發(fā)生了質(zhì)的飛躍。

2GPS技術(shù)簡(jiǎn)介

GPS是一種無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)，它的應(yīng)用以衛(wèi)星技術(shù)為基礎(chǔ)，具有全能性、全球性、連續(xù)性、全天候、實(shí)時(shí)性的導(dǎo)航等多種功能，圖1為原理。因?yàn)槠鋼碛羞@些無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)，目前國(guó)土測(cè)繪工作已廣泛運(yùn)用該技術(shù)，并取得了前所未有的突破。

3GPS技術(shù)在地籍測(cè)繪中的應(yīng)用

地籍測(cè)繪工作包括地籍測(cè)量和權(quán)屬調(diào)查，是為了調(diào)查和測(cè)定土地（宗地和圖斑）的界線、面積、權(quán)屬和利用現(xiàn)狀等基本情況。全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星技術(shù)的迅速發(fā)展，給測(cè)繪工作帶來(lái)了翻天覆地的變化。

3.1GPS地籍測(cè)繪控制

地籍測(cè)繪首先要進(jìn)行全測(cè)區(qū)的控制測(cè)量，在城鎮(zhèn)地區(qū)界址點(diǎn)密度較大，因而在保證網(wǎng)點(diǎn)的點(diǎn)位精度條件下，控制點(diǎn)密度最好增大到便于測(cè)定界址點(diǎn)。GPS各邊比常規(guī)網(wǎng)邊長(zhǎng)變化幅度大，長(zhǎng)短邊結(jié)合靈活方便。因此可以分期布設(shè)分級(jí)網(wǎng)，需要時(shí)也可直接混合布設(shè)到所需的密度。

3.2GPS技術(shù)引入地籍細(xì)部測(cè)繪

地籍細(xì)部測(cè)繪是地籍調(diào)查的重要部分，主要是為了測(cè)定每宗土地的界址點(diǎn)、線、數(shù)量、位置、形狀等。在地籍平面控制測(cè)量基礎(chǔ)上的地籍細(xì)部測(cè)繪，對(duì)于城鎮(zhèn)街坊外圍界址點(diǎn)及街坊內(nèi)明顯的界址點(diǎn)間距允許誤差10cm，城鎮(zhèn)街坊內(nèi)部隱蔽界址點(diǎn)及村莊內(nèi)部界址點(diǎn)間距允許誤差為15cm。GPS技術(shù)可以滿足此精度要求，因此可以在適合布設(shè)GPS點(diǎn)的部分測(cè)區(qū)使用此技術(shù)。

3.3GPS技術(shù)在地籍測(cè)繪中的誤差

GPS技術(shù)雖然具有靈活多變的布網(wǎng)方式，效率高、精度大，但GPS地籍控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)仍亟待改進(jìn)。在設(shè)計(jì)GPS地籍控制網(wǎng)時(shí)，主要誤差來(lái)源有：接收設(shè)備導(dǎo)致的誤差、與信號(hào)傳播相關(guān)的誤差和地球自轉(zhuǎn)以及其他效應(yīng)所造成的誤差共三種。這些都要求GPS技術(shù)自身的改進(jìn)與發(fā)展，以不斷的消除誤差，更好的服務(wù)于地籍測(cè)繪。

4GPS技術(shù)在土地勘測(cè)定界的應(yīng)用

GPS技術(shù)在國(guó)土測(cè)繪中一個(gè)重要的應(yīng)用就是通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位（GPS-RTK）技術(shù)快速測(cè)定界址點(diǎn)進(jìn)行土地勘測(cè)定界。GPS-RTK是一項(xiàng)實(shí)時(shí)GPS測(cè)繪技術(shù)，它以載波相位觀測(cè)值為基礎(chǔ)。GPS-RTK技術(shù)的推廣應(yīng)用，使得我國(guó)的國(guó)土測(cè)繪向著信息化的方向有了巨大的飛越。但在該技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中也存在一定的缺陷，還需要相應(yīng)補(bǔ)救措施來(lái)解決這些缺陷。

4.1GPS-RTK技術(shù)簡(jiǎn)介

進(jìn)行GPS-RTK作業(yè)時(shí)，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站要保證跟蹤到至少5顆以上的衛(wèi)星，基準(zhǔn)站不間斷地觀測(cè)可見(jiàn)衛(wèi)星，根據(jù)基準(zhǔn)站已經(jīng)確定的精密坐標(biāo)，計(jì)算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星之間的距離，并由基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)地將這一改正數(shù)發(fā)送出去。流動(dòng)站接收機(jī)在進(jìn)行GPS觀測(cè)時(shí)，不斷接收到基準(zhǔn)站的改正數(shù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，不斷提高定位精度，求得所需要界址點(diǎn)的三維坐標(biāo)（x，Y，z），從而確定界址點(diǎn)。

4.2 GPS-RTK技術(shù)的控制

（1）在應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)開展國(guó)土測(cè)繪工作時(shí)，需要收集測(cè)繪區(qū)域的齊全數(shù)據(jù)，再安置好高程控制點(diǎn)和平面控制點(diǎn)的位置，根據(jù)精度將其分為不同的級(jí)別，確?？刂泣c(diǎn)間能夠保持不同等級(jí)點(diǎn)之間的通視。測(cè)繪的方法通常采用單基準(zhǔn)站RTK、網(wǎng)絡(luò)RTK以及后動(dòng)態(tài)測(cè)繪等措施，從而避免通信情況不佳的情況。

（2）測(cè)繪工作前確保測(cè)量?jī)x器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，基準(zhǔn)站的位置要符合規(guī)定以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/p>

（3）坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換及定位。GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用的是WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)，勘測(cè)定界中的坐標(biāo)系統(tǒng)則應(yīng)用獨(dú)立坐標(biāo)系或54坐標(biāo)系，所以要進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。一般使用平面轉(zhuǎn)換和高程擬合的方法，將所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，從而進(jìn)行定位。

4.3GPS-RTK技術(shù)在土地勘測(cè)定界的應(yīng)用

國(guó)土資源管理工作中農(nóng)轉(zhuǎn)用報(bào)批、劃拔、出讓、利用規(guī)劃調(diào)整、復(fù)墾及開發(fā)整理的需要進(jìn)行土地勘測(cè)定界時(shí)，隨著GPS-RTK技術(shù)的廣泛應(yīng)用，土地勘測(cè)定界的工作逐步用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)代替常規(guī)測(cè)繪方法。使用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行定位將基準(zhǔn)站所測(cè)得的數(shù)據(jù)傳輸給給流動(dòng)站，流動(dòng)站再采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，形成差分觀測(cè)值，計(jì)算出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)及其精度并進(jìn)行土地定界。GPS-RTK技術(shù)在土地勘測(cè)定界中的工作模式有兩種：

（1）快速靜態(tài)測(cè)量。確定一個(gè)基準(zhǔn)站，并放置一臺(tái)GPS接收機(jī)追蹤所要觀測(cè)的衛(wèi)星：再在各點(diǎn)流動(dòng)設(shè)站安放接收機(jī)，圖2為位置示意：觀測(cè)一段時(shí)間后，記錄所測(cè)得的數(shù)據(jù)。

（2）準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量。確定基準(zhǔn)站后，安置GPS接收機(jī)追蹤觀察衛(wèi)星；在1號(hào)站放置1臺(tái)接機(jī)進(jìn)行觀測(cè)；觀測(cè)結(jié)束后，在不失鎖的情況下，在各站點(diǎn)分別安置接收機(jī)，并進(jìn)行觀測(cè)，圖3為位置示意：記錄收集數(shù)據(jù)。

通過(guò)這兩種模式實(shí)時(shí)計(jì)算出的定位結(jié)果，根據(jù)監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)站于用戶站的觀測(cè)結(jié)果的質(zhì)量及計(jì)算結(jié)果，對(duì)定位結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷，用這種方法可減少觀測(cè)次數(shù)，提高效率。

4.4GPS-RTK技術(shù)的缺陷

（1）GPS-RTK技術(shù)的定位消耗時(shí)間很長(zhǎng)，其定位的精度很難把握，因此要經(jīng)常修側(cè)和補(bǔ)測(cè)RTK，再結(jié)合補(bǔ)測(cè)結(jié)果和先前所得的數(shù)據(jù)值，這時(shí)相關(guān)人員要及時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容的實(shí)效性、準(zhǔn)確性。

（2）應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行國(guó)土測(cè)繪時(shí)，需要配置5顆以上的觀測(cè)衛(wèi)星一起工作，但是受外界條件的制約卻不能達(dá)到此數(shù)量要求，數(shù)據(jù)在初始化過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致測(cè)繪工作無(wú)法完成。

（3）工作人員發(fā)現(xiàn)即便在對(duì)地形較為寬闊的地區(qū)應(yīng)用GPS-ETK技術(shù)進(jìn)行國(guó)土測(cè)繪時(shí)，測(cè)繪的結(jié)果也總會(huì)出現(xiàn)偏差。結(jié)束語(yǔ)：國(guó)土測(cè)繪往往具有界址點(diǎn)測(cè)繪瑣碎、數(shù)據(jù)更新快、范圍大等特點(diǎn)。GPS作為國(guó)土測(cè)繪中的一種同信息化相結(jié)合的測(cè)繪技術(shù)，操作簡(jiǎn)便、減少人力費(fèi)用、定位精度高、可全天候作業(yè)，因此已被廣泛推廣使用，但也存在信號(hào)屏蔽、衛(wèi)星可見(jiàn)度等問(wèn)題，這便要求不斷改善自身的技術(shù)，目前也可采用GPS與全站儀、GPS與CCD相機(jī)、GPS與手持式激光測(cè)距儀集成等測(cè)繪技術(shù)措施來(lái)彌補(bǔ)其缺陷性，相信隨著GPS-RTK等技術(shù)的飛速發(fā)展與成熟，其在國(guó)土測(cè)繪中的應(yīng)用會(huì)更加完善。