第十二章现代地籍测量技术

现代地籍技术GPSRSGIS现代地籍技术土地管理源于地籍、归于地籍地籍发展的动力：社会结构复杂化导致的社会管理的需求法律意识的增强推动地籍发展的关键技术：测绘技术土地评价技术现代地籍技术：3S技术，数字测量技术基于计算机的土地评价技术第一部分GPS测量在地籍中的应用第一节概述一、GPS定位技术的兴起及其特点（一）GPS发展的由来1958年-1964年，美国海军武器实验室,“海军导航卫星系统”（NAVSTAR/GPS）。1973年，开始研制新一代卫星导航系统－全球定位系统－GPS（GlobalPositioningSystem)。GPS计划分三个阶段实施：1973—1978年进行方案论证，进行理论研究和总体设计；1978—1988进行工程研制，主要是发射GPS试验性卫星，检验GPS系统的基本性能；1989—1993进行实用组网。整个计划耗时20年，投资300亿美元，是继阿波罗登月、航天飞机之后的第三大空间工程。GPS测量在地籍中的应用（二）GPS的特点与传统的测量技术相比，GPS定位技术有以下特点：1.观测站之间无需通视。2.定位精度高。3.观测时间短。观测时间仅需数分钟十几分钟。4.操作简便。5.全天候作业。前苏联自1978年，GLONASS。欧洲空间局(ESA)正在建设民用导航卫星系统。我国也建立了双星定位系统，由2颗同步卫星确定平面位置的导航系统。二、GPS的组成空间星座、地面监控、用户设备。空间星座部分21＋3颗卫星组成卫星高度20200km运行周期为11小时58分卫星直径约为1.5m，重约774kg(包括310kg燃料)GPS测量在地籍中的应用第二节GPS定位的坐标系统与时间系统一、WGS-84坐标系GPS单点定位的坐标以及相对定位中解算的基线向量属于WGS-84坐标系，而实际所用的是国家坐标系或地方坐标系，应用中要进行坐标转换。二、时间系统GPS建立了专用的时间系统，该系统（GPST）由主控站的原子钟控制。GPS测量在地籍中的应用第三节GPS定位基本理论GPS定位是利用测距交会原理和方法。其定位方法有伪距法载波相位测量定位差分GPSGPS测量在地籍中的应用GPS测量在地籍中的应用第四节GPS定位技术二、静态相对GPS定位技术(一)经典静态相对定位两套(或两套以上)接收设备同步观测4颗以上卫星每时段30分钟以上基线长度可达几百公里。相对定位精度可达5mm十lppm×D，D为基线长度(km)。适用于建立全球性或国家级大地控制网；各类精密控制测量。GPS测量在地籍中的应用第四节GPS定位技术(二)快速静态定位基准站与流动站观测数分钟至十几分钟必须有5颗卫星可供观测流动站与基准站不超过15km基线中误差为5mm+1ppm×D。缺点：二台接收机工作时，构不成闭合图形，可靠性较差。适用于控制加密；工程测量、地籍测量及1KM以内的点位定位。GPS测量在地籍中的应用第四节GPS定位技术三、动态相对GPS定位技术实时动态(RTK)常规差分GPS和PPK广域差分GPS。第四节GPS定位技术(一)实时动态(RTK)测量技术载波相位测量＋实时差分GPS测量技术RTK测量技术为GPS测量工作的可靠性和高效率提供了保障，对GPS测量技术的发展和普及，具有重要的现实意义。GPS测量在地籍中的应用(二)常规差分GPS测量技术和PPK测量技术常规差分GPS和PPK同属于伪距差分技术。常规差分GPS的定位精度与用户至参考站的距离有关，精度的衰减率为1cm/km，在50公里之内，定位精度优于1米。PPK(Post-ProcessingKinematic)模式是最早的GPS动态差分技术方式，其定位原理类似于常规差分GPS，只是采用数据后处理，在参考站和流动站之间不需要建立无线电通讯数据链。它的缺点和常规差分GPS一样，定位的精度受参考站和流动站之间的距离限制。作用距离50公里以内。精度在5米以内。GPS测量在地籍中的应用第四节GPS定位技术(三)广域差分GPS测量技术根据大区域内若干个GPS参考站的观测资料和位置信息，联合解算出每个卫星的卫星钟差、轨道改正数、电离层改正数，然后将这些改正数发送给覆盖范围内的用户，用户利用这些改正信息修正观测伪距，可以提高定位精度。这种定位方式打破了常规差分GPS中精度与距离的依赖关系，在参考站数千公里之外，仍然能够达到2-4米的定位精度，所以，在全国或省级土地动态监测中，这项定位技术大有作为。GPS测量在地籍中的应用第四节GPS定位技术GPS测量在地籍中的应用第四节GPS定位技术四、新的GPS定位技术“实时高精度”一直是GPS定位技术的发展方向。近几年，在高精度GPS定位技术方面出现了两种新的定位方法，它们是网络RTK技术和精密单点定位技术。(一)网络RTK网络RTK技术也称“虚拟参考站技术(VirtualReferenceStation–VRS)”。网络RTK系统最为重要的功能是长距离高精度快速动态定位。1.网络RTK定位系统的组成网络RTK定位系统由以下几个部分组成：①基准站单元②数据通讯系统③监控分析中心④数据发播系统⑤用户应用系统GPS测量在地籍中的应用第四节GPS定位技术2.网络RTK定位系统提供的定位服务①实时应用。以FMHDS技术或UHF/VHF作为主要的通信手段主要服务于：实时厘米级精度定位。技术上依靠高精度的载波相位差分实现(简称RTK)。主要用于城市实时控制测量，实时小区域大中比例尺测图与修测、工程放样和工程监测。亚米级(分米量级的)精度的差分应用。主要适合于GIS更新或相应工程应用。1～5米级差分精度的应用。技术上主要依靠伪距差分实现(伪距差分)。主要服务对象是船舶、车辆导航和车辆监控用户。GPS测量在地籍中的应用第四节GPS定位技术GPS测量在地籍中的应用2.网络RTK定位系统提供的定位服务②事后应用。以Internet作为主要的数据传输手段。毫米或亚厘米量级定位测量。主要服务于精密控制、变形监测和精密工程建设。米级和亚米级的事后差分。服务于事后GIS数据更新，如道路更新、城市管线测量等等。所以，在一个城市建立网络RTK系统，能够满足各种精度要求的定位服务。系统本身提供的定位服务种类，也涵盖了目前所有的GPS测量手段，如差分GPS定位、静态定位、RTK定位等。第四节GPS定位技术(二)精密单点定位精密单点定位技术(PrecisePoint-Positioning--PPP)，也称PPP技术。该技术由美国喷气推进实验室(JPL)于1997年提出。定位原理如同单点定位，采用双频载波相位观测值，需要外部提供精密的轨道和卫星钟差。GPS测量在地籍中的应用第四节GPS定位技术GPS测量在地籍中的应用第五节GPS在地籍测量中的应用定位技术名称精度(m)作用距离(km)观测时间(分钟)经典静态±0.001～±0.051~300060快速静态±0.01～±0.05205-20常规差分GPS±0.50～±10.00200实时事后差分GPS±0.50～±10.00200单历元广域差分GPS±0.50～±3.001500实时实时动态(RTK)±0.01～±0.0515实时网络RTK±0.01～±0.10100实时精密单点定位±0.01～±0.50全球实时GPS测量在地籍中的应用一、GPS定位技术在地籍控制测量中的应用不要求通视，没有常规的多个技术条件限制。常规静态测量、快速静态测量、RTK技术已经逐步取代常规的测量方式，成为地籍控制测量的主要手段。边长大于15km：只能采取常规静态测量；边长在10~15km：快速静态GPS测量，或RTK模式；边长5~10km：GPS快速静态定位，或RTK测量模式。边长小于5km：优先采用RTK方法，或快速静态定位；第五节GPS在地籍测量中的应用GPS测量在地籍中的应用二、GPS定位技术在地籍图测绘中的应用地籍测量和土地勘测定界精度：±5cm或±7.5cmRTK技术使精度、作业效率、实时性达到了最佳的融合，为地籍碎部测量提供了一种斩新的测量方式。采用RTK方式进行碎部测量，与全站仪相比，速度快，作业效率高。它不要求通视，不需要频繁换站，减少了全站仪频繁换站所花的时间，而且可以多个流动站同时工作。据初步的应用分析，测量时间节省一半以上，测量精度和可靠性都能满足要求第五节GPS在地籍测量中的应用GPS测量在地籍中的应用第五节GPS在地籍测量中的应用三、GPS定位技术在土地利用变更调查和动态监测中的应用1.GPS实时动态差分技术在土地利用变更调查和动态监测中的应用：RTK和RTD。现在各大GPS生产厂家都推出了手持差分型GPS接收机，它轻便灵活，能记录点线、面等数据，可存储很多点的几何数据和属性特征。码相位差分达±2m～±5m精度，加分米级处理器定位精度高于±1m，其精度完全满足土地利用变更调查及其动态监测的精度要求。对于经济实力不是很好，而又要长期大面积进行土地利用变更调查和监测的单位，是一种首选的技术。GPS测量在地籍中的应用第五节GPS在地籍测量中的应用2.GPS后处理动态差分技术在土地利用变更调查和动态监测中的应用在GPS动态差分技术中，PPK模式是动态差分技术的最早模式，采用数据后处理，其平面位置精度在±5m以内。采用后处理差分方式，还可以减少数据传输链的建设费用。据有关资料显示，相关科研人员在蒙古包头市、四川乐山、北京郊区等地进行了试验，其几何精度完全可以满足土地利用变更调查和动态监测的要求，可以做到方便、快速、实时。GPS测量在地籍中的应用四、新的GPS定位技术在地籍测绘应用展望网络RTK技术已经进入到实际应用阶段。国际上最大的GPS厂商TRIMBLE公司，已经开发出商用的网络RTK系统软件―VRS系统，深圳市和成都市建成了相应的网络RTK系统。根据研究，PPP技术完全可以达到厘米级的定位精度。（德国、美国、武汉大学）不管是后处理还是实时应用，PPP技术在地籍测绘中的应用大有作为。同RTK比较，PPP技术的实时应用主要借助于移动通讯技术和互联网技术，数据链不受空间的限制，也不必事先建立一个固定的基准站。所以，在任意地区，可以利用PPP技术建立地籍控制网和界址点测量。同时，PPP技术真正实现了测量个性化，在测区不需要高等级的测量控制点，不需要架设基准站，单人单机即可完成地籍测绘任务。第五节GPS在地籍测量中的应用GPS测量在地籍中的应用第二部分GIS在地籍测量中的应用－－土地利用数据库建库技术土地利用数据库建库技术一、土地利用数据库的组成二、空间数据库三、属性数据库四、土地统计数据库五、建库的基本程序六、几个注意的问题一、土地利用数据库的组成1.空间数据库2.属性数据库3.土地统计数据库4.文档数据库5.元数据6.数据字典7.历史数据土地利用数据库建库技术二、空间数据库1.主要图层设置图幅结合图层、乡镇图层行政村图层、宗地图层坡度图层注记层背景图层土地利用数据库建库技术2.拓扑关系构建最好采用拓扑关系建库建库时各图层节点必须完全闭合，左右宗地号一定不能错。要有拓扑关系检查程序（编程）二、空间数据库土地利用数据库建库技术1.宗地数据库权属数据——权利人数据，权源数据，权利性质数据权利限制数据位置数据——地理位置数据，界址点坐标数据界址数据利用面积数据——总用地面积，分类面积。质量数据——土地等级，基准地价。利用状况数据——各种利用分类类别各类别面积比例，利用限制。三、属性数据库土地利用数据库建库技术2.线形地物数据库与空间数据库中的链段相对应主要是:长度、宽度、类别权属（左、右）3.零星地物数据库权属、类型、面积线性地物和零星地物地块化三、属性数据库土地利用数据库建库技术四、土地统计数据库1.按图幅权属数据表(面积)利用数据表(面积)2.按乡镇利用数据表(面积)3.按县市利用数据表(面积)土地利用数据库建库技术五、建库的基本程序