GPS控制网的建立在土地确权中的应用分析

李燕敏魏 瑶潘兰兰

(1.陕西铁路工程职业技术学院,陕西 渭南714099 2.四川省煤田测绘工程院 四川 成都610000)

0 引 言

随着国土资源部加快农村集体土地确权登记步伐,我国土地市场将进入全新的“数字化”时代[1]。2013年1月31日下发的中央一号文件提出,要全面开展农村土地确权登记颁证工作。而测绘人员在其中充当的作用举足轻重,从获取第一手原始数据到最后数据入库,工作效率的高低都直接由外业数据采集人员获得的数据质量好坏决定[2]。

目前GPS这种彻底的技术革命在我国许多相关学科和行业中带来巨大应用研究潜力。当前我国提出的“数字中国”、“数字省区”、“数字工程”就是由3S技术构建的一个用于集成各类自然、社会、经济、人文、环境等信息的统一地理空间载体,其中GPS以实时、快速的特点将在这个领域发挥极其重要的作用[3-5]。目前,GPS定位技术经国内外专家学者在应用领域不断开拓及相关技术人员对硬件的完善和软件的开发,使其在测量工作中的应用开拓了广阔前景[6-8],本文研究内容正是基于GPS技术和国家土地政策基础之上展开的。

1 准备工作

测前准备主要包括:测区踏勘,资料收集,仪器和人员准备。

1.1 测区踏勘

踏勘主要是了解交通、水系、植被、控制点、居民点等的分布情况和当地风俗民情,便于后期测量工作开展。

1.2 资料收集

收集的资料主要包括1∶1万～1∶10万比例尺地形图,各类控制点成果等。据调查,该区域已于2008—2009年在泸州市中心城区城镇地籍测绘、数据库建设及市级成果汇总项目中完成涵盖江阳区、龙马潭区、纳溪区约350 km2的控制测量。本次收集到的已知点资料有:三等GPS控制点19个(已覆盖本项目范围)、四等GPS控制点142个、Ⅰ级导线点270个、三等水准测量点37个、四等水准测量点96个以及测区1∶1万正射影像图。资料由泸州市国土资源局提供,可供生产计划、设计、工作安排等使用。

1.3 人员准备

测量中人员的组织安排对测量进度以及最终结果都有重要影响,因此本次测量工作中严格按照以下要求进行:① 项目人力资源配置原则;② 人力资源实行动态管理;③ 人力资源使用原则;④ 作业力量的具体安排;⑤ 人力资源培训计划。

根据作业量及仪器配置情况,此次GPS控制测量拟使用40人,其中四等水准测量15人,GPS静态测量25人。

2 网形设计

控制网精度选择决定控制测量的整体安排。控制网精度选择是由工程项目的具体需求决定的。不同等级的GPS控制网对网形设计要求不同:三等、四等GPS网可以布设成多边形网和复合路线。根据前期收集的已有控制网点图、点之记、成果表、技术设计和总结、本测区内地形图、交通图等相关图件资料进行分析研究并进行实地踏勘,完成GPS控制网的网形设计。在设计图上标示出收集的已知控制点位、新布设点位、观测时行走的交通路线:既要考虑网形设计的美观性,又要提高作业效率,最后再根据单位实力考虑仪器设备数量,在地形地貌现有条件上优化网型[9-11]。

本次GPS控制网的网形如下所示(图1)。测区四等GPS控制网在原三等GPS控制网基础上,采用网连式布设方案,共布设46对点(对点互相通视),共计92个四等GPS点、18个三等GPS点和GYM(观音庙)二等三角点组成四等GPS网,最长边为7 323 m,最短边为219 m,平均边长为1 937 m。

图1 GPS控制网网形设计图(1∶10 000)

由于确权工作的特殊性,结合地域差异,在布网时要考虑居住、交通的特点,居住区尽量布点较密些,在满足要求的情况下,在山地、丘陵等人烟稀少的地方尽量少布点,减少工作量,提高高精度点位利用率,进而提高整体的精度和效率。

3 GPS数据采集及数据处理

3.1 数据采集

根据规范要求,本次采用四等GPS点观测,接收机类型为中海达,用边、点混合的联结方式推进,执行《卫星定位城市测量规范》(CJJ/T73—2010)中四等GPS标准。

GPS数据处理是从原始观测值出发得到最终测量定位成果的,其数据处理过程大致分为数据预处理、基线向量解算、无约束网平差和约束网平差这4个过程[12]。

3.2 数据预处理

数据梳理采用扰善康的Pinnacle V1.0。数据预处理是先对原始数据进行的一个粗加工,即对原始数据集进行编辑、对多余数据进行剔除,对星历数据整理等,生成一个有用的数据文件,然后对数据进行自由网平差计算做准备。它的基本内容是:数据传输、转换为标准数据文件格式或相应软件数据格式、卫星星历标准化、修复载波相位观测值、对观测值进行必要改正,是确保外业观测质量、实现预期定位精度,对观测成果进行检核的一个重要环节。观测任务结束后,及时对所观测的数据质量进行及时检核,如发现不合格成果,应及时采取补救措施以免给今后造成返工。

3.3 基线向量解算

基线解算是GPS数据处理项目中的一个十分重要的步骤,基线向量是网平差的基础数据,其质量好坏会直接影响到整个控制网质量好坏。

根据本项目特点,主要是根据操作手册规定,对小于8 000 m的短基线和采取快速定位确定的基线进行观测,获取满足整周模糊度参数固定解。因此在野外观测时,不仅要减少环境因素影响,还要在需要时采取相应技术手段改善基线向量结果。

对于基线解算结果有如下要求。

(1)同步环坐标分量相对闭合差不得超过6.0×d×10-6mm,环线全长相对闭合差不得超过10.0×d×10-6mm。

(2)异步环的坐标分量闭合差W X、W Y、W Z不得超过。全长闭合差W不得超过,且,W=,d为相邻点间的距离(km)。复测基线边的长度较差不应超过2 2σmm。

本次共解算重复基线边75条,边长最大较差为-20.1 mm;同步环闭合差共计249个,其最大坐标闭合差为-7.9 mm,最大边长闭合差为12.0 mm;异步环闭合差共计243个,其最大坐标闭合差为44.5 mm。

3.4 无约束网平差

所谓无约束网平差就是GPS控制点中在没有已知点坐标情况下所进行的平差。无约束网平差的目的是检核GPS基线向量网质量好坏,剔除观测时产生的有明显系统误差和粗差的基线向量。因平差无外部基准,故其网不会因为外部基准产生变形,所以是一种无约束平差。无约束平差后,基线向量改正数(VΔX、VΔY、VΔZ)的绝对值要求小于等于3σ。

本次无约束平差采用合格的基线向量,本项目共计在GPS网中选取455条合格基线进行无约束平差,平差结束后生成平差报告。

3.5 约束网平差

约束网平差就是在无约束平差的基础上带入已知点坐标或固定边长及固定方位等数据进行平差计算的方法。为了给泸州市建立统一坐标系,本次GPS数据处理中的约束平差部分采用1980西安坐标系和泸州市独立坐标系,固定联测了三等、四等水准GPS点的1985国家高程基准高程,选用地心模型进行GPS网约束平差。约束平差后,要求最弱边的相对中误差不得大于1/45 000,最弱点的点位中误差不得大于5 cm,最弱点的高程中误差不大于5 cm。

在设置好相应控制点并录入控制点坐标后进行约束平差,具体操作如下。

(1)输入控制点坐标。

此次约束平差在无约束平差的基础上,分别固定 301、302、303、304、305、307、308、311、312、313、315、316、318、319、320、321、328、STQ 共18个三等GPS点和GYM二等三角点的1980西安坐标系进行二维约束平差。1980西安坐标系下约束网平差最弱点的点位中误差为12.0 mm,最弱边边长相对中误差为1/50 037。本次平差计算图如下所示(图2)。

图2 四等GPS网平差计算图

约束平差结束后生成约束平差报告。

3.6 成果及质量分析

根据数据处理结果,对基线解算、网平差、GPS高程拟合的精度进行统计(表1)。

表1 精度统计

4 结 语

(1)本次泸州市土地确权项目GPS控制测量的外业测量方法正确,数据处理后各项限差及平差后的精度指标符合《全球定位系统(GPS)测量规范》(CH 2001—1992)和《泸州市土地确权四等GPS控制网技术设计书》要求,能满足该项目首级控制需要。该项目的实施为泸州市将来开展农村土地确权颁证项目奠定了基础,也对其他农村地籍测量中控制网建立具有一定指导意义。

(2)通过对GPS在泸州市江阳区与龙马潭区土地确权工程中的应用结果加以分析,根据其控制网的布设精度及数据处理结果精度情况,了解了如何提高GPS控制测量成果的精度及高精度测量成果在经济建设中的重要意义,提高了工作效率,在整个施工建设过程中尤为突出,为整个项目确保施工质量、缩短工期、降低成本提供了强有力的保障,为以后的应用提供了研究依据。

[1]刘开红.GNSSRT在农村集体土地所有权确权登记发证中的应用[J].内蒙古煤炭经济,2015(2):199-200.

[2]辛立国.测绘综合技术在农村集体土地确权中的应用研究[J].科技资讯,2015(12):111.

[3]吴永胜,曾婧,胡波.CORS系统在农村集体土地确权颁证工作的探索[J].河南科技,2015(5):154-156.

[4]张文艳,张洪升.基于超图软件的农村集体土地确权登记发证[J].测绘与空间地理信息,2013,36(S1):121-122.

[5]白洪伟,穆星,李进,等.3S技术在农村集体土地确权中的应用研究[J].佳木斯大学学报:自然科学版,2016(3):470-472.

[6]曹源.浅谈农村集体土地确权测绘综合技术应用[J].资源信息与工程,2017(1):109-110.

[7]穆健.环县农村集体土地使用权确权登记发证中存在的问题及建议[J].甘肃农业科技,2016(1):78-81.

[8]毛成军,毛金明,李艳.基于3S技术的土地确权方法探讨[J].科技资讯,2015,13(36):49-50.

[9]赵长胜.GPS控制网优化设计与数据处理[J].现代测绘,2003,26(S1):9-16.

[10]韦成亮.GPS技术在地形控制测量中的应用[J].技术研发,2011(18):148-150.

[11]吴月琴.GPS技术在东城区新建控制网测量中的应用[J].山西建筑,2009(19):358-360.

[12]庄卫东,刘振东,王熙.GPS数据处理及其单点定位精度研究[J].黑龙江八一农垦大学学报,2003(2):51-53.