浅谈土地测绘地籍控制测量中GPS技术的应用

2014-08-15周洪保江西省核工业地质局二六七大队江西九江332000

江西建材 2014年16期

■周洪保 ■江西省核工业地质局二六七大队，江西九江 332000

近些年来，在我国的国防建设、资源勘测、休闲旅游、水利工程、科学试验、交通运输等多个领域，都能看到GPS技术的身影。尤其是在土地资源调查、土壤侵蚀调查、工程施工测量、生态环境监测方面，GPS技术更是发挥了十分重要的作用。所谓地籍测量，就是在土地权属调查的基础上，根据土地测绘的基本原理和方法测量每宗地的权属界线、方位、面积等基础信息，然后绘制较大比例尺的地籍平面图，以供土地的后续开发和管理之用的过程。将GPS技术应用于地籍控制测量中，能够大幅度的提高地籍控制测量数据的精准度，同时也大幅度提高了地籍控制测量工作的效率。

1 GPS概述

卫星系统以及相应的地面监控系统构成了一个完整的全球定位系统。全球定位系统的卫星系统由24颗轨道高度在20万公里左右的卫星组成，这些卫星平均分布在6个轨道面上，每个轨道面间的夹角为60度，轨道和地球赤道的夹角为55度。为了保障在任意时间、任意地点都能够接收到至少4颗卫星发送出的信号，每一颗卫星的轨道运行周期都被设置在11小时48分。GPS的地面控制系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站，主控站的作用是通过向卫星发布指令实现对卫星的控制，并调度备用卫星等。此外还可以依据各个监控站收集的观测数据推算卫星的星历和卫星轨道的改正参数等并将这些数据通过注入站反馈给GPS卫星。注入站的作用是将主控站计算的数据反馈给GPS卫星。监控站的作用是接收卫星发送的信号，监视卫星的工作状态等。

2 GPS技术在地籍控制测量应用中的特点

随着遥感技术、GPS技术和地理信息技术在地籍控制测量中的应用，地籍控制测量一改传统的测量手段，成为了高新科技的聚集地。过往的实践经验表明，GPS技术因其全天候、高精度、自动化、高效益等优点，在大地测量、工程测量、航空摄影测量、资源勘查等多个领域赢得了广大的市场空间。

2.1 定位精度高、观测速度快

采用载波相位进行相对定位，其精度可以达到1ppm。而如果使用单机定位，其精准度也在10m以内。使用差分定位的方法，其数据精准度最高可以达到毫米级别。从观测时间的角度来说，随着GPS技术的不断完善，就目前而言，对于20km以内的相对静态定位仅仅需要10-15min;在快速态相对定位观测时，如果每个流动站与基准站之间的距离不超过10km，那么流动观测时间仅仅需要1-3min，然后可进行随时定位，每一站的观测时间仅需要几分钟。

2.2 功能齐全、操作简便

运用GPS技术可以同时测定目标位置的平面位置和高程，采用实时动态测量的方法可进行施工放样。同时，由于GPS技术具有很高的自动化，能够自主的进行锁定、追踪、观测记录卫星观测数据等一系列测量工作，对工作人员的技术性要求并不高，只需要适时的开启和关闭仪器并对仪器的运行状态进行实时的监控就可以了，极大程度的降低了工作人员的工作量。此外，随着GPS接收机的不断改进，其自动化程度越来越高，体积和重量也向着小快灵的方向发展，更方便了操作人员的使用过程，极大程度的降低了野外作业的负担。

2.3 全球性、全天候作业

在全球地位系统中，通过科学、合理的对24颗定位卫星进行布置，能够使地球上的任意地点在任意时间都可以接收到到至少4颗卫星所发出的数据，实现了观测结果覆盖全球的目标。同时，全球定位系统通过监控卫星的全天候不间断作业，并且不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响，可随时进行GPS测量。能够为用户提供连续的、实时的位置坐标等基础信息，实现了全天候监测的目标。此外，地面监控系统的测站之间不需点间透视，根据实际需要点位位置可疏可密，使选点工作更加灵活，从而节约了卫星制造费用。

3 GPS在地籍控制测量中的应用

全球定位系统的建立以及在各行各业的应用，给人们的生活带来了翻天覆地的变化。在土地测绘领域中，尤其是对于地籍控制测量工作来讲，GPS技术在该领域内的应用使得地籍控制测绘工作的测绘质量产生了极大地提高。由于 GPS技术具有定位精度高、观测速度快、操作简便、能够进行全天候作业等优点，使其在我国各个城镇的地籍控制测量工作中得到了普遍的使用。使用GPS技术进行地籍控制测量，避免了常规三角网布局时要求近似等边以及精度估算较低时加测对角线或者增设起始边等复杂的要求，只需要所使用的GPS接收仪器精度满足等级控制精度的要求，控制点位的选择与GPS点位的选择相适应，那么所布设的GPS网精度就完全能够满足地籍测量规程要求。

3.1 GPS地籍控制网点的精度和密度

进行全测区的控制测量是地籍测量工作的第一目标，也是收集数据和绘制地籍图的必要前提。而地籍控制网点的精度和密度，一般是为满足测量土地权属范围的特征点，即界址点服务。网点密度，按照测区范围以及测量的先后顺序，可以将GPS地籍网分为基本网和加密网两种。在城镇地区，由于界址点密度相对较大，因此在保证网点的点位精度的同时，需要力争将控制点密度提高有利于测定界址点的程度，根据实际情况，如果觉得有必要，可以在GPS网下再加密一级图根导线，以便从图根点能够直接测定界址点。

3.2 位置基准点的偏差对GPS网的影响

当使用 GPS技术建立地籍控制网时，由于 GPS定位得到的是WGS-84坐标系的三维坐标差，因此GPS在参考椭球面上的网形和它在参考椭球面上的位置基准有一定的关联。在经度方向上，位置基准的偏差能够导致GPS网产生旋转，但是对于一定范围、高差相对较小的GPS网来说，可以忽略其在经纬度方向上位置基准的偏差对于投影在椭球上网形的影响，对于高差相对较大的GPS网则有较高的起算数据精确度要求。由于位置基准在高程方向的偏差使投影在椭球面上的GPS网的尺度发生变化，因此，可以使用传统的方法测定高程。

3.3 RTK技术在地籍控制测量中的应用

RTK技术是GPS测量技术与数据传输技术的有机结合，是GPS技术的新突破。在地籍控制测量中，RTK的应用能够完成对相关界址点坐标的实时测定，并且大大提高了坐标测量的精确度，使测量精度达到了厘米级别。RTK测量技术是根据载波相位观测量实现的实时差分GPS测量技术，是通过在基准站上设置一个GPS接收器，对可见的所有GPS微型展开连续观测，所接收的数据被录入GPS系统并进行相应处理，能够在第一时间获得精确的地籍图。但是需要注意的是，在GPS信号接收不良的山区或者偏远地区，需要运用测距仪、全站仪以及经纬仪等工具，通过图解或者解析的方法实施准确测量。在针对建设用地进行测量的过程中，运用该技术能够在第一时间获得定界桩的坐标信息，有助于快速、准确的测定该宗地的面积大小、并对其边界予以测定等。在实时检测土地利用情况时，RTK技术也能发挥巨大的作用。传统的野外监测系统多数采取简易补测或平板仪补测等方法，以钢尺距离交会等方法实施实地测量工作，这就导致耗费了大量的人力物力，而且测量的效率也不理想。而RTK技术的出现促使野外检测省去了实地丈量的过程，大幅度的提升了测量工作的效率，同时也使测量结果的精确度得到了极大的提高。