淺談地籍控制測量中GPS技術的特點及其應用

【摘 要】GPS定位技術具有精度高、速度快、費用省、操作簡便、控制點間勿需通視等優勢，地籍控制測量中平面控制網應優先以GPS網形式布設，采用GPS接收機測定控制點的坐標。地籍控制網應能長期使用。

【關鍵詞】GPS技術；控制測量；數據處理

一、地籍測量的精度要求

地籍測量是獲取地籍信息的重要手段，基礎地籍測量工作包括地籍控制測量、界址點測量、土地權屬界限測量、土地碎部測量、土地變更測量等。

（一）地籍控制測量精度要求

地籍控制測量必須遵循從整體到局部，由高級到低級分級控制（分級布網，但也可越級布網）的原則。地籍控制測量分為基本控制測量和地籍控制測量兩種。基本控制測量分一、二、三、四等，可布設相應等級的三角網（鎖）、測邊網、導線網和GPS網等。在基本控制測量的基礎上進行地籍控制測量上作，分為一、二級，可布設為相應級別的三角網、測邊網、導線網和GPS網。地籍平面控制測量坐標系統盡量采用國家統一坐標系統，條件小具備的地區，也可采用地方坐標系或任意坐標系。精度指標是GPS網技術設計的一個重要的量化指標，它的大小將直接影響GPS網的布設方案、觀測計劃以及觀測數據的處理方法。地籍控制測量的精度是以界址點的精度和地籍圖的精度為依據而指定的。根據《地籍測量規范》規定，地籍控制點相對起算點中誤差不超過±0.05m。

（二）地籍碎部測量精度要求

地籍碎部測量即界址點和地物點坐標、地類要素的獲取，包括定境界線，土地權屬界址線和界址點，房屋及其他構筑物的實地輪廓，鐵路、公路、街道等交通線路，海岸、灘涂等主要水上設施的測繪。界址點是界址線或邊界線的空間或屬性的轉折點，而界址點坐標是在某一特定的坐標系中利用測量手段獲取的一組數據，即界址點地理位置的數學表達。界址點坐標的精度，可根據測區土地經濟價值和界址點的重要程度來加以選擇。在我國。考慮到地域之廣大和經濟發展不平衡，對界址點精度的要求也應有不同的等級。

二、GPS技術在地籍控制測量中的優點

GPS系統是以衛星為基礎的無線電衛星導航定位系統，研制的最初目的是為海陸空三軍提供實時、全天侯和全球性的導航、核爆監測、情報收集、爆破定位以及應急通訊等服務。而對GPS技術的應用開發表明，GPS系統不僅能夠達到當初的目的，而且用GPS衛星發來的導航定位信號還能夠進行厘米級甚至毫米級精度的靜態相對定位、米級至亞米級精度的動態定位、亞米級至厘米級精度的速度測量和毫微秒級精度的時間測量。隨著科學技術的不斷進步，目前，GPS已被廣泛地應用于經濟建設和科學技術的許多領域，尤其在測量界的控制測量中起了劃時代的作用。

GPS技術具有全天候、精度均勻等優點，且選點、埋石比常規方法更具靈活性，它不象常規三角網那樣要求網型和點位通視的條件十分苛刻，并能大大提高地籍測量首級控制網布設的精度和效率，因此在地籍控制測量中已經廣泛采用GPS技術。

GPS技術在地籍控制測量中主要有全天候作業、測站之間無需通視、觀測時間短、定位精度高、作業效率高等特點：GPS觀測可在一天24小時內的任何時間進行，一般不受天氣狀況的影響；測站之間無需通視這樣既可節省大量的費用，也可使選點工作更為靈活，不必考慮控制點間的通視問題或控制點與放樣點間的通視問題，可根據點位位置需要，可稀可密。但測站上空必須開闊，以使接收GPS衛星信號不受干擾；觀測時間短采用實時動態定位的方法，可隨時定位，流動站與參考站相距在15KM以內時，流動站觀測時間只需1～2分鐘，每個測站上的觀測時間一般僅需幾秒鐘；采用快速靜態定位方法，觀測時間更短。

三、GPS地籍控制網的建立

地籍控制測量就是測設地籍基本控制點和地籍圖根控制點，是為開展初始土地登記、建立基礎地籍資料、以及日常地籍的動態管理而布設的平面測量控制。根據國家土地局頒布的相關規定來看，地籍平面控制網布設為一、二、三、四等三角網、三邊網及邊角網，一、二級小三角網（鎖），一、二級導線網及相應等級的GPS網，并且各等級地籍平面控制網點，根據城鎮規模均可作為首級控制。利用GPS技術進行地籍控制，沒有常規三角網（鎖）布設時要求近似等邊。

（一）基準設計

GPS網的基準包括網的位置基準、方向基準和尺度基準。而網的基準的確定是通過網的整體平差計算來實現。GPS網的基準設計，一般主要是指確定網的位置基準問題。確定網的位置基準，選網中一點的坐標值并加以固定或給以適當的權，或者網中的點均小固定，通過自由網偽逆平差或穩擬平差，來確定網的位置基準。這種以最小約束法進行GPS網的平差，對網的定向與尺度沒有影響，平差后網的方向和尺度以及網的相對精度都是相同的，但網的位置及點位精度卻不相同。在網中選若干點的坐標值并加以固定，或者選網中若干點的坐標值并加以固定，或者選網中若干點的坐標值并給以適當的權，在確定網的位置基準的同時，將對GPS網的方向和尺度產生影響，其影響程度與約束條件的多少及所取觀測值的精度有關。

（二）選點與觀測方案的擬定

由于GPS測量觀測站之間小要求相互通視，而且網的圖形結構也比較靈活，所以，選點上作為較經典控制測量的選點上作簡便。但由于點位的選擇對于保證測量結果具有重要意義，所以，在選點上開始之前，應充分收集和了解有關測區的地理情況以及原有測量標志點的分布及保持情況，以便確定適宜的觀測站的位置。所選點應對空通視，遠離大功率電視塔、微波站、高頻大功率雷達和發射天線等，遠離大面積水域，玻璃圍墻，點位盡量不選在斜坡上，并且要便于觀測和加密發展，交通方便的地方。用GPS建立地籍測量控制網，點間不必都要求通視每個點有兩個方向通視就可，少數點一個方向通視也可以。點間距離可長可短，不必顧及圖形結構，一個GPS網，其最短邊可為600m～1000m，長邊可達20km～30km。點位應從實際出發，以使用方便為原則。

四、簡述觀測數據的處理方法

（一）觀測數據的預處理

GPS數據預處理是對原始觀測數據進行編輯、加上與整理，分流出各種專用的信息文件，為進一步的平差計算做準備。從原始記錄中，通過解碼將各項數據分類整理，剔除無效觀測值和信息，形成各種數據文件，如星歷文件、觀測文件和測站信息文件等，然后進行觀測數據的平滑、濾波、周跳探測、載波相位觀測值的修復以及對觀測值進行各項必要的改正。觀測成果的外業檢核是確保外業觀測質量，實現預期定位精度的重要環節，所以當觀測任務結束后，必須在測區及時對外業的觀測數據質量進行檢核和評價，以便及時發現不合格的成果，并根據情況采取淘汰或重測、補測措施。同步邊觀測數據的檢核，主要指觀測數據的剔除和觀值的殘差之差。主要是由觀測值的偶然誤差和系統誤差殘余部分的影響與數據處理中所采用的模型密切相關。殘差分析，主要是試圖將觀測值中的偶然差分離出來。應用GPS技術進行地籍控制測量，首先對原始觀測數據進行預處理，解算出各基線向量，然后對同步邊觀測數據檢核、重復觀測邊的檢核以及環閉合差的檢核，并且三種檢核均應滿足設計書和現行GPS測量規范的精度指標要求。

（二）測量數據的后處理

預處理完畢，根據預處理所獲得的標準化數據文件，便可進行觀測數據的平差計算。以所有獨立基線組成閉合圖形，以三維基線向量及其相應方差協方差作為觀測信息，以一個點的WGS一84系三維坐標作為起算依據，進行GPS網的三維無約束平差。在無約束平差確定的有效觀測量基礎上，在國家坐標系或城市坐標系下進行二維約束平差。當只有一個國家點作為起算點時，可建立地方坐標系。在建立獨立的地方坐標系時，若測區的平均高程超過一定數量，則以這個平均高程面作為坐標的投影面，測區離3''帶中央子午線較遠時，應選取通過測區中心的子午線作為坐標系的中央子午線。

（三）觀測數據的誤差分析

在建立GPS地籍控制網時，影響控制網精度的主要因素是觀測數據的精度，而影響觀測數據精度的主要誤差來源可分為：與GPS衛星有關的誤差，與信號傳播有關的誤差，與接收設備有關的誤差以及地球自轉、相對論效應等影響所造成的其它誤差。GPS觀測誤差的影響有：第一，與GPS衛星有關的誤差：衛星鐘差，軌道偏差；第二，與信號傳播有關的誤差：電離層折射的影響，對流層的影響：多路徑效應的影響；第三，與接收機設備有關的誤差：觀測誤差，接收機的鐘差，載波相位觀測的整周待定值，天線的相位中心位置誤差；第四，其他誤差：地球自轉的影響，相對論效應的影響。

五、總結

本文以GPS地籍測量為研究對象，探討了GPS在進行地籍測量過程中所遇到的相關技術問題，介紹了地籍測量的精度要求，并深度探討了GPS地籍控制網的建立和觀測數據的處理。GPS測量技術廣泛應用，加速了測繪技術的發展，GPS 控制網與傳統的三角網等測量模式有了新的發展，點位的選擇上有更大的靈活性，更經濟，效率更高。

參 考 文 獻

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