现代测绘技术在土地面积测绘中的应用研究——以GPS技术为例

□ 浙江省国土资源厅信息中心 傅 宇

一、测绘技术的发展

为了提高我国土地资料的利益效率，对土地面积进行准确的测绘是其中的关键。在土地面积的测绘技术手段上，经历了钢尺测量方法、经纬仪结合过程测量的方法，以及全站仪的测量方法。

1.钢尺结合比例尺的测量法

最初南昌钢铁有限责任公司委托某规划设计院于1985年进行了地形测绘，并得到测绘版1∶1000地形图。在需要征地时，由土地管理人员用30米钢尺现场丈量土地，结合比例尺在测绘版1∶1000地形图中标示测量的位置及尺寸，然后将不规则的一宗土地分割成若干宗规则地块计算并汇总土地面积。此种办法丈量误差大，人为因素干扰多，且碰到弧型、折线多的宗地较难处理，征地工作经常由此引发争议。

2.经纬仪结合钢尺的测量法

为解决不规则宗地所遇到的困难，采用了经伟仪帮助测量。在第一种方法的基础上，将经纬仪固定架设在宗地上各个拐点处，进行角度的测量，结合钢尺丈量的长度再计算出宗地的面积。

3.全站仪测量法

随着生产建设的不断发展，地面建、构筑物日益增多，经纬仪固定架设在拐点上及通视的可能性越来越小，为适应时代发展的要求，引进了全站仪，该仪器提供了一种方便适用的面积测量功能，它和经纬仪相比最大的优越性就是不必再将仪器固定架设在宗地上各个拐点处，可以做到“站得高，望得远”。

测绘技术不断发展，地理信息技术、遥感技术、全球定位技术以及3S技术等新测绘技术的出现，土地管理工作得到了良好的技术支持，为优化管理工作，提高工作效率，提高管理质量提供了技术保障。在具体的应用中，GPS具有布点灵活、计算速度快而且精度高等优点，因此在土地面积的测绘工作中得到了比较广泛的应用。

二、GPS技术

GPS卫星导航系统能够为地球表面的绝大部分地区提供准确的定位、测速等，是美国开发的一种全球定位系统。GPS通过测量出测量对象和定位卫星之间的空间距离，然后利用定位系统所携带的各种功能来确定测量对象的具体位置。

1.GPS测量技术的优势

一是降低了误差率。根据GPS技术所得到的关于土地面积的丰富的数据，可以将地理信息和信息技术有效的结合起来建立信息数据库，从而对测量过程中的图像、图形以及数据进行统一的管理，而且还能够实现对数据的分析和存储。通过利用信息技术实现对测量数据的无缝连接以及叠加等处理，并且按照要求进行输出，提高了收集数据的准确性和应用的便利性，有效地规避了人为误差的发生，对国土测绘的完成产生了重要意义。

二是提升了工作效率。传统测绘下，人工方式下的地理信息采集需要克服很多困难。例如山体的海拔、特殊地理环境下的安全问题等等，这无形中便对工作效率产生负面影响。GPS测量技术在应用的过程中不需要测量点与测量点自己的通视，只需要测量站的空间保持露天状态就可以，有效地降低了土地面积测绘的成本。GPS测量技术为土地面积测绘带来了新的革命，它能够有效的提高测量人员的工作效率，降低测量人员的工作强度，更加重要的是它能够提供准确的测量数据，保证了测绘工作的质量。

三是使土地规划科学化。GPS测量技术具有高效率、高精度的特点，为国土测绘工作提供了技术支持。人们进行国土测绘的根本目的在于有效的来利用土地资源，通过合理的配置来恰当的、科学地提升土地的使用效率，进而为经济的发展创造更有利的条件，GPS测量技术下提升了国土资源测绘信息的准确度、工作效率，无形中便为土地资源的高效利用奠定了更为坚实的基础，这对于城市化建设、国家经济的发展都具有积极的影响意义。

2.GPS测量技术的特点

一是实时动态差分定位。在土地面积的测绘工作中需要确定土地的界线范围来测定界桩的位置，对界线范围内的土地面积进行测量并进行计算。在传统的测量技术中需要对测量的数据进行计算之后才能得到比较准确的数据，且存在一定的误差。而实时动态差分法则可以在测量条件比较恶劣的环境中得到实时的准确的测量精度。实时动态差分定位是GPS测量技术到目前为止最为先进的技术，这种技术测量的精度能够达到cm级别，有效的满足了土地面积测绘对误差精度的需要。通过在土地测绘中应用实时动态差分测量技术，能够有效的提高土地测绘工作的质量和效率。

二是GPS测量技术优化设计。在传统的测量控制网中由于要考虑到其结果的可靠性、以及精度和成本等。GPS测量技术具有比较复杂的函数和数学模型，能够对测量设计方案进行系统、全面的优化，从而提高其准确性和可靠性，并且降低其成本。通过对GPS控制网进行优化设计，能够进一步提高GPS测绘技术的精度和效益。

三、GPS测量技术在土地面积测量中的应用

GPS测量技术的出现，使土地面积测绘工作发生了重大的改变，而且随着其在土地面积测绘中的应用越来越广泛，已经成为了土地测绘工作中的重要手段。

1.区域内控制测量

首先要对被测区域内进行控制测量，这也是测绘过程中数据采集的基础。GPS地籍控制网点的密度可以按照测量地区的范围和先后顺序，分为基本网和加密网。在城镇界址点密度比较大的地区，为了保证网点的测量精度，应当适当地增大控制点的密度，在必要的时候还可以在GPS网下再加一级图根导线。GPS网点的各变和常规的网边长变化大而且具有结合灵活的特点，在实际测量中可以根据需要进行分期布设，也可以进行混合布设来满足其密度的需要。在地籍测绘过程中应当遵守从整体到局部的原则，将测量过程分为基本控制测量和地籍测量。基本控制策略可以分为不同的等级，可以通过布设侧边网、三角网以及GPS网等形式。在地籍控制策略的过程中其坐标系统应当尽量选择国家统一的坐标系统，对于条件不满足的地区也可以考虑使用地方坐标系。在GPS测量技术中精度是其作用的指标，它对GPS网络的布置以及测量计划的确定、后期测绘数据的处理等都具有重要的影响。根据我国的相关地籍测量的要求规定，地籍测量控制点和起算点之间的误差不能够超过 0.05 米。

2.全方位测量

在进行土地面积的测绘时，地籍测量需要对土地整个区域进行全方位的测量，从而为土地测绘提供有效的实时数据资料。在土地测绘的过程中通过对各个网点的密度和精度的控制，能够确定出土地权属的特征，GPS测量技术可以对测绘过程中的网点密度和精度提供正确的界址点。而GPS测量技术和传统的测绘方法相比，能够一次性地解决土地面积测绘过程中的密度控制，在应用的过程中也更加的灵活方便。

3.坐标变换

在GPS测量时，所获得的数据还需要通过坐标变换才能被使用。在实际的土地面积测绘中利用GPS测量技术得到的数据是三维坐标数据，在应用的过程一般需要使用二维图像来显示土地的地理信息。具体测量时手持GPS仪器沿着被土地的外围绕行，然后就可以得到一系列多个坐标点所组成的定位数据，然后按照时间的顺序依次记下相应的二维坐标（x，y），按时间的先后顺序进行标号，其中x表示经度信息、y表示维度信息。将测量到的点的数据依次连接起来就得到一个具有多个顶点的多边形。由于地球本身是一个椭球性，所以为了保证测量结果的准确性，还需要采取投影的方式将其三维坐标转换为相应的二维坐标形式。在具体的计算时由于投影方法的计算比较困难，可以将地球看作是正球体来简化计算的过程。而且一般的土地面积测量的距离比较小，测量的距离也不大，所以简化的误差对最终结果的影响也非常小，可以忽略不计。

四、GPS测量技术的误差来源

GPS面积测量仪采用GPS定位系统能够得到各个点的坐标，不仅效率高、成本低，而且精确度高。精确度的高低是受测量环境影响的，一般GPS面积测量仪的测量误差主要来源与以下几个因素。

1.与卫星有关的误差

一是卫星星历误差。卫星星历误差是指卫星星历给出的卫星空间位置与卫星实际位置的偏差。

二是卫星钟差。卫星钟差是指GPS卫星时钟与GPS标准时间的差别。

三是SA误差。这是美国政府实行的政策，其结果使卫星钟差和卫星星历误差显著增加，实时定位精度从原来15米降至100米，使原来对定位精度要求较高的用户得不到满足。

2.与传播时产生的误差

一是电离层折射误差。GPS信号通过电离层时，信号的路径要发生弯曲，传播的速度也会变化，使测量距离发生偏差，叫电离层折射。

二是对流层折射误差。GPS信息通过对流层时也使传播的路径发生弯曲，使测量距离发生偏差。这种现象为对流折射。

3.多路径误差

GPS信息的反射物进入接收天线，和卫星信号产生干涉，使观测值偏离。方法有：测站用周围无GPS反射物（如果大面积的水，大型建筑物、峡谷的山谷和盆地等）；要提高基准站和流动站天线的架设高度，选择较好的接收同天线，来保证成果的精度。

4.接收机的误差

它包括接收机的位置误差和接收机天线相位中心偏差。接收机天线相位中心相对测站标石中心位置的误差，叫接收机位置误差。在实际工作中要认真操作，来减少这种误差的影响。接收机天线相位中心偏差，是相位中心随着信号输入的强度和方向不同而有所变化，要减少相位中心偏移是天线设计的一个重要问题。

由此可见，不同设备由于硬件及软件的特性，决定了GPS设备的测量结果存在正负偏差的问题。 不同设备由于硬件及软件的特性，决定了GPS设备对GPS信号的误差源处理，由于GPS设备为被动接受信号设备，在使用的过程中，无疑会受到周围环境的影响

这样对精度要求比较高的情况下，我们在测试的时候需要注意以下几点：测量时间足够长，以满足设备对星历的有效解算；在不同时间段进行测量，这样能够有效提高设备的初始化解算；多次测量进行数据平均，这也是解决精度的途径。

五、结语

随着社会的发展，测绘技术得以快速发展，现代测绘技术为我国国土资源测绘奠定了更有利的基础，进而为有关部门的国土资源管理、利用、配置提供了高效的数据支持。GPS技术在土地面积的测绘中具有巨大的优势，它减少了传统测量工作中所需要的控制点的数量和测试仪器的搬动次数，减少了测量工作人员的劳动强度，而且这种测绘技术具有工作效率高，测量结果准确等优点，减少了自然因素和人为因素的干扰。但是其在应用的过程中也存在着信号干扰的问题，因此应当努力解决信号干扰的问题，不断地提高其工作的效率。