土地測量工作中GPS技術的應用

韋斯斯 莫芳林 喬湘淑

（柳州市柳城縣國土資源局，廣西 柳州 545200）

1 前言

土地測量是惠及人民群眾的民心工程，既可增加耕地有效面積、確保耕地點補平衡，又能提高耕地質量，促進農業增效、農民增收。而GPS測量的技術設計是進行GPS測量定位的最基礎性工作，它是根據國家現行的規范、規程，針對GPS控制網的用途及用戶要求，提出對GPS測量的網形、精度及基準等的具體設計。本文就GPS技術在土地測量工作中的作用進行探討。

2 GPS技術的特點及特點

GPS又稱為全球定位系統（Global Positioning System GPS）是美國從上世紀70年代開始研制歷時20年耗資200億美元于1994年3月完成其整體部署實現其全天候、高精度和全球的覆蓋能力現在GPS于現代通信技術相結合使得測定地球表面三維坐標的方法叢靜態發展到動態叢數據后處理發展到實時的定位與導航極大地擴展了它地應用廣度和深度。載波相位差分法GPS技術可以極大提高相對定位精度。在小范圍內可以達到厘米級精度。此外由于GPS測量技術對測點間地通視和幾何圖形等方面地要求比常規測量方法靈活、方便已完全可以用來施測各種等級地控制網。GPS全站儀的反展在地形和土地測量以及各種工程、變形；地表沉陷監測中已經得到廣泛應用在精度、效率、成本等方面顯示出巨大的優越性。

3 GPS技術在土地測量工作中的依據、密度設計及基準設計

傳統調查方法是利用常規工具完成目視定位、實地調查、測量、記錄工作。這種傳統調查方法在現場實際操作中面臨很大困難，目前在土地測量工作中，利用GPS的定位、導航，通過地理位置的變化實現項目區實地和電子圖件的實時聯動，對項目現場地物的真實性和相關信息的準確性進行實時判斷，現場記錄或繪制調查成果。

3.1 GPS控制網的技術設計的依據

GPS測量規范（規程）是國家測繪管理部門和行業部門所制定的技術標準和法規，目前GPS控制網設計依據的規范（規程）有：

2001年國家質量技術監督局發布的國家標準《全球定位系統（GPS）測量規范》，以下簡稱國標（GB）；

1992年國家測繪局發布的測繪行業標準《全球定位系統（GPS）測量規范》，以下簡稱《規范》；

1998年建設部發布的行業標準《全球定位系統城市測量技術規程》，以下簡稱《規程》；

各部委根據本部門GPS工作的實際情況指定的其他GPS測量規程或細則。

3.2 GPS定位的密度設計

相鄰點間最小距離可為平均距離的1/3～1/2 倍，最大距離可為平均距離的2～3 倍。在特殊情況下，個別點的間距可也可結合任務和服務對象，對GPS點分布要求做出具體的規定。

3.3 GPS控制網的基準設計

對于一個GPS網測量工程，在技術設計階段必須明確GPS成果所采用的坐標系統和起算數據，即明確GPS網所采用的基準。通常將這項工作稱為GPS網的基準設計。GPS網的基準包括位置基準、方位基準和尺度基準。位置基準一般由GPS網中起算點的坐標確定。方位基準一般由給定的起算方位角值確定，也可以將GPS基線向量的方位作為方位基準。尺度基準一般由GPS網中兩起算點間的坐標反算距離確定，也可以利用地面的電磁波測距邊確定，或者直接根據GPS基線向量的距離確定。因此，GPS網的基準設計，實質上主要是指確定網的位置基準問題。

4 土地測量項目區如何應用GPS技術

項目區以國家控制點為基礎建立GPS控制網，采用國家54 坐標系統和黃海高程，首級GPS控制網相鄰點間基線長度精度要達到國家GPS測量規范E 級標準，固定誤差≤10mm，比例誤差系數≤20；GPS測量大地高差的精度可在E 級標準基礎上放寬1 倍執行。首級GPS控制網點數≥2 個，并埋設固定標志和做好相應的點之記，以便長期保存和以后核查使用。二級GPS網的布設應根據項目區地形和交通狀況以及作業效率綜合考慮，按照優化設計原則進行，應基本滿足全站儀測圖的需要，其點位精度平面：5mm+1ppm*D；高程：6mm+15ppm*D。點位應埋設固定標志。也可在首級GPS控制網的基礎上布設導線作為測圖的控制點，其導線相對閉合差為1?14000，每邊測距中誤差±18mm，測區邊界界址點應達到圖根點要求，其坐標閉合差為0.22m。

GPS控制網的基準包括：GPS網基線的向量解中的位置基準的選擇；GPS網轉換到地方坐標系所需的基準設計；GPS網尺度基準設計。

位置基準設計。通過實踐研究發現，GPS基線向量解算中作為位置基準的固定點誤差是引起基線誤差的一個重要因素，使用單點定位坐標值作為起算坐標時，其誤差可達數十米以上。因此，在基線解算中必須對網的位置基準進行設計。基線解算所需的起算點坐標，應按以下優先順序采用：

國家GPSA、B 級網控制點或其它高等級GPS網控制點的已有WGS－84 坐標；

國家或城市較高等級控制點轉換到WGS－84 坐標系后的坐標值；

若網中無任何其他已知起算數據，可將網中觀測條件較好、觀測時間較長（不少于30min）的單點定位結果的平差值提供的WGS－84 系坐標。

尺度基準設計。盡管GPS觀測的基線向量本身已含有尺度信息，但由于GPS網的尺度含有系統誤差，為有效地降低或消除這種尺度誤差，還需要提供外部尺度基準。尺度基準設計有以下幾種方案：

采用外部尺度基準。對于邊長小于50km的GPS網，可用較高精度的測距儀（10-6 或更高）測量2-3條基線邊，作為整網的尺度基準。對于大型長基線網，可采用SLR 站的相對定位觀測值和VLBI 基線作為GPS網的尺度基準。

采用內部尺度基準。在沒有外部尺度基準的情況下，在網中選擇一條長基線，并對該基線進行長時間、多次觀測，最后取多次觀測時段所得到的基線的平均值，以其邊長作為網的尺度基準。由于它是不同時段的平均值，尺度誤差基本上可以抵消。因此，它的精度要比網中其他短基線高得多，可以作為尺度基準。

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