高精度手持GPS在农村土地确权发证中的应用

（河南城建学院测绘工程学院，河南 平顶山 467036）

高精度手持GPS在农村土地确权发证中的应用

潘传姣

（河南城建学院测绘工程学院，河南 平顶山 467036）

本文阐述了在农村集体土地确权发证工作中，高精度手持GPS用于测定界址点坐标的方法和注意事项，并用试验论证了手持GPS的测量稳定性。

手持GPS；农村土地确权；精度；坐标转换；稳定性

十八大之后，加快推进中国农村的城镇化再次成为媒体的热门话题。2014年1月下发的中央一号文件提出，全面开展农村土地确权登记颁证工作。农村土地确权是农村城镇化的基础工程，它对于城镇化建设以及农民切身利益来说都有十分重要的意义。

土地测绘是确权工作的重要一环。农村集体所有权土地测绘，主要是以现势性强、精度较高、比例尺1:10000的第二次全国土地调查影像图或1:2000航拍影像图为底图，各级界线进行现场指界，并在正射影像图上标绘和调查注记。界址点坐标在调查底图上用计算机量取为主，在难以判断确认的地方可用全站仪或RTK进行测量。近年来，手持GPS以操作简便、仪器体积小、便于携带等特点，越来越多地被尝试用于土地利用、土地治理、土地确权等工作中。一些省份在《农村集体土地使用权确权实施细则》中已明确允许使用亚米级手持GPS测定界址点坐标。所以，探讨总结手持GPS定位中应该注意的若干问题，显得尤为必要。

1 手持机的选择及其精度

目前，手持GPS接收机一般有低精度和高精度之分，精度从米级，到亚米级，再到手持RTK式的厘米级别。定位系统也逐渐的由单星GPS系统向双星、多星发展。尤其是在中国北斗卫星导航系统正式运营以后，国内的多家测量行业均投入到北斗系列产品的研发过程中，推出多款双星（GPS+COMPASS、GPS+GLONASS、GPS+COMPASS+GLONASS）的GPS接收机。

为提高现场实时定位精度，高精度手持GPS目前主要使用两种差分技术方案：

（1）单机作业：广域差分SBAS（精度：1m）广域差分系统（Space Based Augmentation System，简称SBAS）是利用地球静止轨道卫星建立的地区性广域差分增强系统，它配合地面站台以提供GPS校正讯号，让我们得到更准确的定位。通过差分技术，可取得亚米级的高精度坐标数据，而且不必购买额外的设备或支付任何的费用。

（2）单基站、城市CORS：伪距差分（精度：0.5m）

这要求手持GPS内置GPRS模块，可以登录网络连接服务器。现在的大部分城市都已经有了CORS系统，只需取得用户名、密码即可使用当地CORS，获取高精度的定位数据。若城市无CORS系统，一些有实力的测绘仪器公司也建成一定规模的CORS系统供用户免费使用。或者可自主架设基站，利用测绘仪器公司免费服务器向流动站的手持GPS传递差分信号，同样获取高精度定位数据。

对于农村土地确权工作，亚米级手持GPS完全可以满足测量定位要求。一般定位模式中采用卫星区域增强系统SBAS中的日本增强系统MSAS，因为该系统能覆盖全亚洲，适合我国使用。中国MSAS卫星编号是 129、137。

2 手持GPS使用中的若干问题

2.1 坐标转换参数的确定

手持GPS直接获取的是界址点的WGS-84大地坐标，而本轮确权工作一般要求平面坐标系统采用“1980西安坐标系”。 此时就需要进行坐标转换参数计算，并应用此参数录入手持机参数计算模块，进行数据采集，实现外业的实时动态投影，现场获取西安80坐标。

坐标转换模型有严密的布尔莎七参数，即两椭球之间在空间向量上的平移、旋转、尺度参数（Dx、Dy、Dz、Wx、Wy、Wz、K），且旋转量要很小，是一种比较严密的转换模型，需要三个点才能进行解算。也可选用近似七参数（即三参数，Dx、Dy、Dz，K默认为1），只有空间向量上的平移参数，是一种精度较低的转换，一个已知点即可求解，但实际最好用至少三个已知点，以提高精度。

若想获取高精度的80坐标，坐标系统参数要求必须准确，否则误差累积后，有可能得到不正确的当地坐标。所以，对于已知点的测量，建议用户使用静态GPS或RTK测量，不建议使用手持机采集求解参数。

具体转换时，将已知点测量结果经GPS后处理软件解算，得到点位WGS-84空间直角坐标，用此坐标减去该已知点的西安80坐标系三维直角坐标，就可得到一组Dx、Dy、Dz。为避免错误和观测异常，至少要有三组Dx、Dy、Dz，并取其平均值作为转换参数值。将该值反号置入手持GPS即可。手持机中另外还需录入两个参数Da、Df，均为常数，其中Da=-3m，Df=0.00000000250m。

2.2 实测方法

界址点测量可使用“点状地物采集”功能。将手持机放置于界址点标志中心，点击屏幕“测量”功能键，显示测量坐标，将其存储在GPS机上。

若需测量宗地面积，手持机具有“面状地物采集”功能。首先应该以该宗地某一界址点作为测量的起始点开始存点，然后沿宗地界址线行进，每一个界址点都存点，直到重新回到起点，形成封闭多边形。此时使用手持机软件的“量算长度面积”功能，计算闭合面积。有实验表明，当面积在50hm2以上时，GPS测量精度为±8%左右，在100hm2以上时，测量精度为±5%左右。目前，各省确权时计算面积的方法仍主要采用传统的几何要素法和坐标解析法。

2.3 数据导出与使用

采集完成后，可将数据导出查看与统计。使用USB数据线将数据从仪器中拷贝到计算机上。手持机供应商均提供可供使用的电脑桌面软件，该软件除具有查询、编辑、修改等功能，还可根据用户需求将手持机测量的数据文件转换为用户需要的数据格式，方便与其它GIS专业软件的转换，实现数据的无缝连接。目前通常支持的格式为：ESRI

Shapefile、AutoCAD DXF、MapInfo MIF、Excel CSV、TXT格式等。

2.4 手持GPS定位精度稳定性试验

虽然通过差分技术，手持GPS的精度达到了亚米级，甚至更高，但测量定位的稳定性如何？工作中如何操作能够提升其精度？本文采用中海达QStar5亚米级手持机作了如下实验测试。

（1）选择合适观测时间和重复观测次数的试验

试验一选取净空情况不同的2个已知点，点1地处平原，上空开阔；点2位于山区林地。从0s开始，每10s采集一次点位坐标，每点连续采集10次，计时共90s。将10次采集的点位坐标与已知坐标比较得△X、△Y，实验结果表明：点1第一次0s时，数据偏差相对较大，但随着观测时长的增长，平面坐标约在20s后变化基本稳定，变化幅度不超过±1m；点2由于受多路径效应影响，坐标变化稳定时间比点1滞后约10s。点1和点2的10次观测数据平均值更接近于已知数据。

可见手持机开机后，不应频繁关机。因为手持机依次搜索接收各卫星星历及连接SBAS需要时间，待信号稳定需要一定时间。另外，手持GPS即时定位、快速移动时定位精度低、稳定性差，置于点位后，建议在点位上稳定静置20s以上再采集坐标，或采用“平滑采集” 功能，设置平滑次数，多次求取取平均值，以此提高采集精度。

（2）不同观测时段和定位稳定性试验

试验二分上午8:00-11:00、下午14:00-17:00两个时段对同一个点进行观测，每个时间段均匀选择10个时间点，按照试验一的测量手段进行点位坐标采集。实验结果表明：20个时间点的平面坐标较差不超过±0.6m。说明手持GPS能够在同一点位上保持较为稳定的坐标读数，这是保障定位精度的重要基础。

结语

本文讨论了高精度手持GPS用于农村土地确权的方法手段及注意事项。高精度手持GPS作为测量技术的新手段，可以放心使用于土地利用、土地确权等亚米级精度要求的测量工作中。本文只探讨其用于测定界址点的平面坐标，不建议使用其测定高程。因为其原始高程为WGS-84大地高，要转换成为正常高需要高程异常的改正，其精度只为平面精度的2-3倍，且在山区高程异常变化较大，精度变化难以把握。

目前，分米级、厘米级高精度手持GPS已面世，照相、FM调频、视频播放等衍生功能愈加丰富，随着人们认识的不断加深，手持GPS应用前景良好。目前关于手持GPS接收机的检验项目、测量的精度指标及操作规程等行业标准匮乏，急需相关部门制定可行措施，推动该技术的发展壮大。

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