GPS技术及其在地籍测量中的应用

GPS技术及其在地籍测量中的应用TheApplicationofGPSTechnologyinCadastralSurvey姚爱涛（山东广信工程试验检测有限公司，济南250002）摘要：本文重点介绍了全球定位系统（GPS）技术的基本原理，以及GPS技术在地籍测量中的作业模式、工作流程和控制措施。关键词：GPS；RTK（Real-timekinematic）是指实时动态载波相位差分技术；地籍测量0引言随着全球定位系统(GPS)技术的日益成熟和普及，GPS已在国民经济各个领域中得到了广泛的应用，尤其在地籍测量中发挥了巨大作用。GPS测量技术的应用，将极大地推进城镇全解析的数字化地籍测量技术的发展，使城镇地籍管理和地籍测量手段实现自动化和半自动化，有力地促进城镇地籍信息系统的建设和城镇地籍管理水平的提高。1GPS与地籍测量1.1GPS技术基本原理GPS是指利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，它是采用距离交会法以三角测量的定位原理来进行。GPS所采用的是多星高轨测距体制，并且将GPS卫星和接收机的距离量作为基本观测量。只有在地面GPS接收机接受的卫星信号同时在3颗以上之后，才可以利用位距测量或者是载波相位测量，来进行测算，然后得出卫星信号到接收机所花费的距离以及时间，最后再根据各卫星所处的位置信息，把卫星到用户的多个等距离球面相交后，就能够获得用户的三维(经度、纬度、高度)数据坐标、速度以及时间等相关参数。GPS的测量中通常使用的两类坐标系统是在空间固定的坐标系统和与地球体相固联的坐标系统，又被称作地固坐标系统。在实际应用过程中坐标系统的变换需要根据坐标系统间的转换参数进行，依次来进行坐标系统坐标的推算。这么一来便使得表达地面控制点的位置和处理GPS观测成果更加容易，因此作为新一代的卫星导航与定位系统——全球定位系统，以其自身的全球性、全天候、高精度、高效益的优点，被广泛地应用于地籍测量中。1.2地籍测量是土地管理工作的重要基础，它是以地籍调查为依据，借助仪器，以测量技术为手段，从控制到碎部，精确测出各类土地的位置与大小、境界、权属界址点的坐标与宗地面积以及地籍图，以满足土地管理部门以及其它国民经济建设部门的需要，是土地管理的技术基础。1.2.1原则分级布网、逐级控制，遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的原则。1.2.2分类按设备手段不同:分为普通测量法（地面法）、航测法和综合法；按地籍原图的成图方法:分为解析法、部分解析法和图解法；按基本图件的可用性，分为地籍修测、补测与全测。1.3内容地籍平面控制测量（在地籍测量区内，依据国家等级控制点选择若干控制点，逐级测算其平面位置的过程），地籍细部测量（在地籍平面控制点的基础上，测定地籍要素及附属地物的位置，并按确定比例尺标绘在图纸上的测绘工作），地籍原图绘制，面积量算与汇总统计，成果的检查与验收。2GPS技术在地籍测量中的应用GPS技术对土地勘测定界的应用主要体现在：土地征收和利用、土地的规划、土地的转让、土地利用及土地开发整理及复垦等方面的工作需要。通过测量来实现对土地使用范围的界定，同时还要实现边界地址位置、土地利用现状、土地使用面的量化管理、以及土地的审批等方面的量化管理，以便保证土地的科学合理、公平准确的应用。初期的地籍测量用的是专门的测量仪器，实行人工测量，但是这样测量的范围相对来说比较小，测量的精度也不够高，再加上外加环境和人为因素的影响，致使地籍测量带有很强的不准确性，给相关人员多用土地资源提供了可乘之机。技术采用全部自动化的操作减少了外界因素的影响，而且高速度、高精度，保证了它可以高效的完成各项测量任务。2.1地籍测量作业模式2.1.1常规静态相对定位采用2台或2台以上接收机分别安置在一条或数条基线的两端点，同步观测4颗以上卫星，每时段45—120min。基线的相对定位精度可达5mm+1*10-6*D（D为基线长度(km)）。GPS所构成网形利于外业检核,并且可以通过平差,进一步提高定2.1.2快速静态定位在测区中部选择一个基准站,并安置一台接收机连续跟踪所有可见卫星,另一台接收机依次到各点流动设站,每点观测数分钟,其测得流动站相对于基准站的基线中误差为5mm+1*10-6*D。特点是作业速度快、精度高,但两台接收机工作构不成闭合图形,可靠性较差。可用于地籍平面控制网的建立、控制点加密及界址2.1.3GPS—RTKGPS—RTK技术是建立在载波相位观测值基础上的实时动态定位系统,应用RTK技术进行定位时要求基准站接收机实时地把观测数据及已知数据实时传输给流动站,流动站快速求解整周模糊度，在观测到四颗卫星后，即可实时地求解出厘米级的流动站动态位置。该技术已广泛用于地籍测量，能实时测定界址点并能达到厘米级精度。将GPS测得的数据处理后直接录入GIS（地理信息系统），可及时的获得精确的地籍图。3GPS在地籍测量中的流程3.1平面控制测量建立测区控制网：根据地籍测量规范的要求结合当地实际情况用静态测量方法建立测区控制网，并与国家点联测，求出各点坐标。求取地方坐标转换参数，合理选择控制网中的已知点，求转换参数，为RTK动态测量做好准备。基准站应架设在地势较高,四周开阔的位置,以便于电台的发射和卫星接收。并启动基准站，流动站也进行对应于基准站的设置，进行测量。完成外业的测量后，可以将数据传入内业软件，转换为所需的任何数据类型。3.2地籍测量的基本方法。在界址点和地物点测定前，传统的方法在首级控制网下加密一、二级导线和图根导线，随着GPS设备的普及用GPS快速静态模式布设导线,是一种高效率地选择,在变更地籍测量时,当原有已知点破坏较多时,也可选择GPS快速静态模式加密导线,但应注意的是观测时间应大于15分钟，布网时要有足够的起算点,起算点分布要均匀,现在界址点解析法测量方法主要是全站仪极坐标法和GPS—RTK法,采用GPS—RTK方法时,由于每个界点测量都是孤立的,没有检核条件,建议每个界址点认真测定二次。当处于高层建筑物或较为隐蔽的地区，RTK接收机接收条件不好，测量状态无法固定时，则应用全站仪进行界址点测量，所用全站仪都具有自动记录和内存管理功能，外业直接观测界址点的平面坐标，并记录在全站仪内存中，在测量过程中注意画草图。由于全站仪测量的坐标精度高且又能如实记录数，方便地向计算机传输数据，所以也是数字测图的主要方法。4GPS在地籍测量中的控制4.1GPS地籍控制网点的精度和密度。地籍测量的首要任务，是进行全测区的控制测量，它是测绘地籍图件和数据采集的基础，而地籍控制网点的精度和密度，主要是为满足测量土地权属范围的特征点，即界址点服务。GPS地籍控制网的网点密度可按测区范围和先后次序分为基本网和加密网两类。由于城镇地区界址点密度较大，故在保证网点的点位精度条件下，控制点密度力求增大到便于测定界址点，必要时在GPS网下再加密一级图根导线，便于能直接从图根点测定界址点。4.2基准站的位置选择十分重要，不仅影响观测精度，还关系到基准站与流动站的数据通讯，特别是用手机信号通讯时。应在开阔无遮挡的高处设置基准站，方便的话，突出的平顶楼房的房顶是一个不错的选择。当然其他条件也要满足。4.3差分定位的精度会随流动站至基准站距离的增加而降低，因此用于求解转换参数的已知点应分布均匀，覆盖整个测区，这对高程测量尤为重要。4.4用GPS—RTK做图根控制测量时，最好用对点器。若用对中杆，除要仔细检查校正对中杆上的水准器外，还须有三角支架支撑，手扶持对中杆进行对中很难达到精度要求。4.5利用GPS—RTK进行控制测量所作的图根控制点，两点间最好通视（形成可以通视的点组），以方便全站仪及其他仪器的联测。一般情况下，每个控制点最好在不同时间段观测两次取其均值作为结果，两次观测值的较差不宜超过3cm。4.6在有遮挡地区作业时，不可勉强作业。由于GPS信号不好，观测结果很不可靠，要十分注意检查核实，或者配合全站仪进行测量。5结束语目前GPS系统的应用为进行精确快捷的大地测量作出了巨大贡献，它的应用具有精度均衡、效率高的优点，比常规地籍测量更为廉价和有效。GPS的应运也存在一些控制难点如对环境要求高等，因此在地籍测量中，要做好控制措施，不能单独使用，应配合全站仪联合作业，满足测量的各方面要求。参考文献[1]徐绍铨，张华海，杨志强，等．GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社，2007[2]詹长根，唐祥云，刘丽．地籍测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2005[3]李建杰.技术在城镇地籍平面控制测量中的应用[J].河南测绘,2010(12)[4]王年红.GPS技术在合肥市地籍更新调查中的应用[J].中国科技信息，2006（12）[5]施一民．现代大地控制测量[M].北京：测绘出版社,2003[6]李征航，黄劲松．GPS测量与数据处理[M].武汉：武汉大学出版社2005