GPS在边界勘测中的应用

李卫新 高磊

Application of GPS in Boundary Survey

摘要：随着GPS技术的快速发展，它已经广泛地应用在测绘工程项目的各个方面，特别是在现代的地籍测量工作中更是起到了重大的作用。勘测定界工作是对土地加强管理，使土地的审批工作更加科学化、制度化、规范化的一项测绘技术工作。本文通过对GPS技术及边界勘测工作的描述，最后结合实际工作总结了南方GPS测量仪器在矿山边界勘测中的应用情况。

Abstract： With the rapid development of GPS technology， it has been widely applied in all aspects of Surveying and mapping engineering projects， especially in modern cadastral surveying. The survey and demarcation work is a surveying and mapping technology to strengthen the management of land and make the land examination and approval more scientific， institutionalized and standardized. Based on the description of GPS technology and boundary survey work， and finally， combined with practical work， the application of southern GPS measuring instrument in mine boundary survey is summarized.

关键词：GPS技术；边界勘测；地籍测量；南方GPS

Key words： GPS technology；boundary survey；cadastral survey；southern GPS

中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）15-0232-02

1 边界勘测原理与方法

1.1 边界勘测的概述

边界勘测即是勘定行政区域或建设用地界线。边界测绘就是勘定行政区域界线的测绘工作。它是在确定界线实际走向以后，在实地埋设界桩，测定界桩点位，测绘边界地形图，并在地形图上表述边界线走向等工作。边界测绘的目的是通过获取和表述行政区域界线的位置和走向等信息，为勘界和边界管理工作提供基础资料和科学依据。

1.2 边界勘测的工作内容

边界勘测的内容包括：界桩的埋设与测定，边界线的标绘，边界协议书附图的绘制，边界线走向和界桩位置说明的编写，中华人民共和国省级行政区域界线详图集的编纂和制印。

1.3 边界勘测的工作流程

边界勘测按其工作流程主要分为：准备工作、野外测量和调绘、内业成果整理、质量检查验收四个阶段。界桩的制作和埋设由民政部门与国土部门共同完成。

1.4 边界勘测各级检查验收及成果上交

勘界测绘工作结束后，由双方勘界工作机构组织对测绘成果成图资料的完整性和正确性进行全面检查、整理，并由双方负责人签名。内容包括：边界线标绘资料，边界线走向和界桩位置说明，边界协议书附图，界桩埋设位置和界桩号编排，界桩成果表和界桩登记表，观测手簿和计算手簿。经过双方勘界工作机构组织对测绘成果检查合格后，报上级政府勘界工作领导小组办公室组织。上级政府勘界工作领导小组办公室组织对上报成果进行检查验收。勘界测绘成果的基本要求是：各类图表清晰易读、项目填寫齐全、文字叙述简明确切、地理名称调注准确、简化字和少数民族语地名译音正确、一切原始记录和计算成果均正确无误、精度符合规定要求。

2 实例应用

GPS技术应用在地籍测量及边界勘测中的主要工作为：静态、快速静态来进行首级控制与图根控制测量；GPS-RTK主要用来碎部点的采集及施工放样。下面以2011年某某矿的边界勘测项目为例，从南方GPS技术的应用到勘测定界技术报告的编写等方面来阐述GPSR技术在边界勘测中的应用情况。

2.1 仪器设备准备情况

此次工作主要使用的测量仪器有：南方S86T双频GPS接收机4台，拓普康GPT-3002LN全站仪1台。

2.2 GPS首级控制网的建立

①D级GPS控制点的选埋与观测。

对于GPS控制点点位的选择与埋设主要满足以下几点：点位选埋在便于安置仪器的坚硬、易于标石保存的地面上；视野开阔，视场内的障碍物高度角不宜超过15°，附近没有大型建筑物、大功率无线电发射源，远离高压线和微波塔等，标石埋好后用水进行浇灌待稳定后才进行观测。

此次共使用4台南方GPS接收机进行同步观测，矿区共埋设4个D级GPS控制点（D001、D002、D003、D004），需联测已知国家控制点4个（C002、C003、C005、C006），所以采用边相连的方式进行。首先对C002、C003、D001、D003四个点进行联测，然后D001、D003不动将另两台仪器移至D002、D004再进行观测2个时段，最后将在D001、D003的两台仪器挪至C005与C006观测完即可，并做好相关记录工作。

②平差计算与精度分析。

使用南方GPS自带平差软件“南方测绘Gps数据处理”进行解算，结果如下：三维无约束最佳基线为C002—D003，其基线相对误差：1：2902755，最弱边为C006—D004，其基线相对误差：1：650012。二维约束最佳基线为C003—C002，其相对误差：1：5289962，最差基线为C006—D004，其相对误差：1：723008。点位精度最差点点号：C006，其点位误差：4.958mm；最优点点号：D001，其点位误差：2.8424mm。

由此可知控制点C006的点位精度最低，其原因主要是因为此点为国家二等三角控制点而另外三个控制点为国家C级GPS控制点，而此次主要应用三个C级点为起算点进行解算，C006只是作为验证点进行，并且在现场勘查过程中此点位于基岩上，且有位移的可能性，因此此点的点位精度最低，但却不影响此套成果的整体精度，所以由以上可知本矿区D级GPS控制点成果的精度可靠，满足规范及设计要求。

2.3 勘界测量

由于D级GPS控制点两点间的距离较长，不能满足界址点放样与采集的要求，所以必须进行图根控制点的测量。此项目中图根控制点使用5cm×5cm的木桩埋设，数据采集使用南方GPS-RTK中的“控制点测量”命令，最后生成“GPS控制点测量报告”。具体操作如下：

2.3.1 仪器设置

此项工作至少需要两台以上仪器进行，所以必须对所有仪器重新进行设置，将1台仪器设置成基准站外挂电台模式，另外一台或多台仪器设置成移动站电台模式。

2.3.2 基准站架设

基准站每次都架设在了矿区内地势较高、四周开阔、周围没有高压线与电磁辐射源的位置，两个角架均用石头进行固定，以防被风吹倒。正确连接好各条连接线后再开机工作。

2.3.3 移动站的使用

①新建工程。打开南方S730手簿中的“工程之星3.0”软件，新建一个工程名，一般以日期命名，如：20101026，表示工作时间为2010年的10月26日。然后设置好坐标系统与中央子午线经度。再到“求转换参数”中设置四参数，此文件可在静态平差成果中输出（文本格式为*.cot），也可到各个已知控制点上采集WGS-84坐标后与已有坐标求出。最后再到已知点上进行“点校正”，通过另外两个点进行检查，合格后即可进行其他工作（如：点测量、控制点测量、点放样、线放样等）了。

②图根控制点测量。在“测量-控制点测量”命令中。使用简易三角架将移动站安置在需要测量的图根控制点上，执行“控制点测量”命令，根据精度要求可以修改测量设置，精度越高观测的时间越长，观测完成后可生成“GPS控制点测量报告”。

③点放样。点放样的目的是将已有的矿产证上的拐点坐标放样到实地进行埋桩。所以此项工作也非常重要，当以上仪器的每项设置都完成后，就可以在手簿中的“测量-点放样”中输入需要放样点的坐标进行放样工作了，如果数据较多可以在前一天将所有数据编辑为“点名，坐标X，坐标Y，高程”，以记事本的格式存储在手簿中，要放样时直接打开文件即可。放样时手簿会实时提示我们距离放样位置的方向和平距，能引导我们准确地找到要放样点的精确位置。点位放样完后就可以埋设界址点桩了。

④点测量。当界桩埋好后就可以进行界址点的坐标采集工作了，使用南方RTK仪器中的“测量-点测量”命令对所有界址点进行测量，每个界址点采集两次取其平均数作为最终成果。在边界勘测工作中使用GPS-RTK技术进行界址点、碎部点的测量具有以下几个优越性：1）定位精度高、点位精度均匀稳定、整体精度连续性强。2）观测时间短、可以实时测定测站坐标，并能达到厘米级精度。3）全天候作业、不受天气、地形、通视条件等因素的影响。4）操作简便、机动性强、作业范围广、减少外业工作量。5）误差分布均匀，不存在误差积累。6）实时提供点位三维坐标、精确测定平面位置及大地高程。7）内业计算工作量小、缩短成图时间、提高工作效率。

但是也存在着一定的缺陷与不足，如下：1）GPS接收机必须与天通视且周围不能有高大建筑物或树木，否则GPS将接收不到卫星信号而无法工作。2）移动站与基准站的距离不能太远，否则也接收不到卫星信号。

2.4 勘界成果的整理

当所有外业工作结束后，进行内业处理工作，主要有：勘测定界图的制作、土地勘测定界表、土地勘测面积表、土地分类面积表、土地用地范围略图、界址點坐标成果表、界址点点之记、土地勘测定界技术说明等，最后汇总编定为一本土地勘测定界技术报告书。待上级政府勘界工作领导小组办公室组织对上报成果进行检查验收后发证。

3 结论

通过上述的阐述和实例分析可以得出以下几点结论：

①边界勘测项目一般具有法律性强、作业区域大、界址点测量繁琐、数据变更快等特点。所以它的成果必须具有可靠性强、精确度高、兼容性好的特点，而GPS测量方法刚好可以取得这样的成果。②GPS及RTK是地籍测量中的一种新技术，具有许多优点，比如：定位精度高、操作方便、全天候作业、所需人力少、减少生产成本等。特别是在图根控制测量和界址点测量方面的优势尤为突出。③对于GPS-RTK的缺陷性，可以使用全站仪与RTK配合作业的方式来解决这一问题。可以使用RTK进行图根控制测量来为全站仪支站，使用全站仪来对RTK测量不到的地方进行补测，从而使整个测区无死角，测量得到所有成果。

所以无论是在现在的地籍测量、工程测量还是在土地权属测量方面，GPS技术将发挥着越来越重要的作用，特别是随着科学技术的进步（CORS系统）与测绘仪器的发展，GPS技术将更广泛地应用在边界勘测与其他测绘项目中，为社会实现高科技、高水平的发展做出贡献。

参考文献：

[1]詹长根，唐祥云，刘丽.地籍测量学[M].三版.武汉大学出版社，2011，1.

[2]李天文，等.现代地籍测量[M].二版.科学出版社，2012，6.

[3]段曙光.GPS-RTK技术在地籍测量中的应用，《测绘与空间地理信息》编辑部，2010（1）.

[4]李文荣，郑奇志.GPS技术在地籍测量中的应用，《测绘与空间地理信息》编辑部，2012，3（3）.

[5]史井松，张灯军，尹忠辉.RTK在地籍测量中的应用，《测绘与空间地理信息》编辑部，2013，5（5）.

[6]岳龙.GPS RTK技术在地籍测量中的应用研究，《测绘与空间地理信息》编辑部，2014，3（3）.

[7]张新生，张英海，毛谦.科普中国GPS（词语），百度百科，2015.

[8]南方测绘仪器有限公司，工程之星3.0用户手册，2010.