应用GPS的平面控制测量技术研究

刘魁德

摘 要：该文以地籍控制测量为研究对象，探讨了地籍控制测量的技术特点和测量方法。论文首先概要分析了现代地籍控制测量的特点和测量步骤，进而集合某具体测量任务，探讨了平面控制测量的技术思路方法及图根控制测量的具体实施流程，包括如何进行GPS静态数据处理及平差精度分析等。证明了基于GPS技术的地籍测量精度达到了一级控制网的精度要求。

关键词：GPS 城镇 地籍测量 图根控制测量

中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（b）-0005-03

在开展地籍测量工作之前，首先要进行地籍控制测量，即布设地籍控制网。在测绘一个地区时，首先要用较严密的方法和较高精度的观测建立一些地面点，这些点就叫做地籍控制点。地籍控制测量是地籍图的数学基础，是关系着界址点、地物点精度的问题，是全局性、关键性的环节。开展工作之前要因地制宜，按照任务要求和测区的实际情况，遵循地籍控制测量的基本原则，在满足规范要求的前提下完成技术设计、点位的选取、埋石、外业数据获取、内业数据处理的各项工作。

不同于地形控制网的是，地籍控制网不但要满足测绘地籍图的要求，而且要能以高精度用于土地权属界址点坐标的测定和满足地籍变更测量。所以，地籍控制测量有别于其他控制测量网的不同特点。

（1）由于地籍图比例尺一般比较大（1∶500～1∶2000），所以控制测量精度要求高，以保证界址点和图面地籍元素的精度要求。（2）地籍元素之间相对误差要求较严，应保证平面控制点有较高的精度。如邻近界址点之间，界址点于邻近地物点之间的误差不能超过0.3 mm。（3）城镇地籍测量一般采用导线测量建立平面控制网。因为城区街巷纵横交错，房屋密集，视野不开阔。不适宜用三角网等之类的其他网型。（4）基本控制点和图根控制点必须有足够的精度，以保证细部测量的要求。（5）规程中规定界址点的中误差为±5 cm，因此，高斯投影的长度变形可以忽略不计，当城市位于3度带边缘时，则可按城市测量规范采取适当的措施。（6）地籍图根控制点的精度与比例尺无关，一般来说界址点的精度要等于或高于其他地籍图的比例尺的精度。

现在地籍的一个重要作用就是其资料能用于城市规划、土地利用总体规划和各类工程设计。所以，要求控制测量应有较高绝对定位精度和相对定位精度，同时其精度指标应有极高的可靠性。

1 任务概述

1.1 测绘区范围

调查总面积约43.14 km2，其中新测区域17.32 km2，修补测区域25.82 km2。

1.2 测绘内容

调查内容主要包括：控制测量、地形图测绘、权属调（核）查、地籍图测绘、土地利用现状调查、数据入库等内容。如图1所示。

控制测量工作：包括测区踏勘、已有控制测量资料收集和分析、控制测量方案设计、加密控制网布设、图根控制测量及控制测量资料整理工作。

地形图测绘工作：对于新测区采用全解析（即全野外数字化）方法测制地形图；对于修补测区采用全解析、装绘相结合的方法对发生变化的地物进行测绘，确保新测区域、修补测区域地形图现势性相一致。

（1）新测区域：无地形图区域，则开展全要素地形图测绘，同时开展界址点测绘，确保其数学精度完全满足地籍权属调查界址点的精度要求。

（2）修补测区域：该项目补测区域内已有2003年完成的地籍测量成果资料，整个测区内有部分2003年后宗地测量成果，供修补测使用。修补测区域地形图的数学精度应与已有地形图的精度相一致，新老地物之间空间关系合理。

1.3 已有资料情况

（1）控制资料：测绘区内已有的高等级平面控制网点有：三、四等（GPS）控制网点，这些控制点可作为该项目加密一级GPS控制网的起算点和联测点。

（2）地形图资料：补测区域内已有某市国土资源局提供的1∶500地籍图（DWG电子数据），可作为修补测区域的工作底图。

2 平面控制测量

该项目分数字化实测、数字化修补测两种情况。以上两种情况的地籍测量工作流程都是一致的，需完成基础控制网测量、图根控制测量、数字化采集碎部数据、地籍要素采集等工作。

基础控制测量是以国土局提供的已有GPS三、四等控制测量成果为基础，加密控制网布设为GPS一级网，满足地籍测量图根控制加密要求。

控制网布设遵循从整体到局部、从高级到低级的布网原则。该项目平面控GPS一级控制网外业观测时，应该首先编写外业调度表，明确每一个测量员的任务，严格按照调度表中规定的任务进行测量，同时要遵守以下要求：（1）外业GPS观测采用中海达V8 GNSS双频接收机，接收机应在检定有效期内，并提交检定合格的仪器检定资料。（2）GPS观测采用快速静态定位模式进行作业，观测要求应满足表1规定。观测时，应视卫星信号情况、点位环境和基线长度等因素的影响，必要时适当延长观测时间。（3）观测过程中，人员应尽量不靠近天线，且不要在天线附近走动和使用对讲机，使用对讲机应离天线10 m以上；雷雨天气应停止观测，关闭仪器。（4）正确量取并记录天线高，并要求测前、测后量取两次，取平均值为天线高，两次量取差值不得超过3 mm，否则应重新设站观测。

3 GPS静态数据的处理

3.1 新建项目

静态数据处理使用的是中海达HDS2003后处理软件，在进行数据解算之前，首先要新建一个项目，确定好项目的名称。对项目的细节的项目单位、施工单位、负责人、测量员、计算员等细节进行设置。对控制网等级进行设置，该项目控制网的等级为一级，规范依据是《全球定位系统（GPS）测量规范2009版》。然后对坐标系进行设置，设置坐标系的原椭球为WGS84坐标系椭球，目标椭球为国家80坐标系椭球。地图投影选择高斯3度带投影，中央子午线输入120度，同时对新建坐标系进行命名。

3.2 静态基线解算

GPS 观测原始数据的记录、存贮及格式转换，须严格保证数据的正确与可靠。然后采用严密、可靠的GPS基线处理软件解算和检核GPS基线向量。

首先导入外业静态观测数据，对每个数据文件分别输入点名和仪器高度，然后对所有基线进行处理。软件对基线处理完后在计算区对话框里显示基线的精度，若有不合格的则显示出不合格基线的条数，在主界面的网图里，算合的基线显示为黑色，不合的基线显示为灰色。在主界面的列表区，显示所有基线的观测时间、长度、精度等信息，若有不合的基线则在前面显示红色的叹号，Ratio值小于3，整数解误差过大达到厘米级或更大，是基线不合的主要原因。

3.3 GPS网平差计算

在进行网平差之前，对网图的连通性进行检查，保证网图完全连通后再进行网平差。如果网图没有连通就开始进行网平差，将出现网平差无法收敛的情况，对于网图没有连通，要逐步检查，先检查网图是否被分割成几部分，是否有孤立的测站点或基线，若有则必须删除孤点或分块进行平差。再检查是否有关键基线没有解算成功或被禁止参与网平差，若有则必须进行重新处理，甚至重测。再次， 检查网图中是否有相同的测站而用了不同的测站名，在网图上的反应就是统一测站点上在非常接近的位置有另一个测站点，这两点由于是同一点在不同时段观测的，故他们之间不构成任何基线，使网图不连续，解决方法是在观测数据属性中将错误的站名修改正确。

4 平差精度分析

等级控制网平差计算完成后，应进行控制网精度评定、统计计算，精度统计包括以下内容。

（1）控制网中同级相邻点间最小、最大距离如表1，满足一级网最小距离大于150 m，最大距离小于1 200 m的要求。

（2）最大非同步观测基线向量边独立闭合环或附合路线边数如表2，满足小于10条的要求。

（3）独立基线构成的独立环坐标分量闭合差和全长闭合差及限差如表3 和表4，满足限差的要求。

5 结语

GPS 技术的迅速发展，给测绘工作带来了革命性变化，也对地籍测量工作，特别是地籍控制测量工作带来巨大影响。通过平差精度分析，证明了基于GPS技术的地籍测量精度达到了一级控制网的精度要求。

参考文献

[1] 詹长根.地籍测量学[M].武汉大学出版社，2005.

[2] 金逸民.地籍测量与国外地籍测量发展现状[J].测绘科技动态，1986（2）：16-19.

[3] 李国伟.GPS在土地测绘中的应用及前景[J].中国土地科学，1995（4）：25-28.