GPS在土地測繪中的應用及前景

曲玉玲

摘 要 GPS是當今信息社會最活躍、發展最快的科學技術之一，并且GPS與GIS的兩者有機結合將成為人們收集、處理信息最強有力的工具。GPS技術已滲透到土地測繪當中并發揮著重要作用。本文著重闡述了GPS在土地測繪中的應用以及前景預測。

關鍵詞 地籍測量動態 監測勘測 定界RTK

一、前言

GPS是由美國國防部主持研制，以空中衛星為基礎的無線電導航系統。該系統能為全球提供全天候、連續、實時、高精度的三維位置、三維速度和時間信息。利用靜態定位或運動定位，可滿足多方面的需要，由此使得GPS用戶遍布全世界。目前，GPS技術已廣泛應用于土地測繪、城鎮規劃、地球資源調查與管理、石油地質勘測等領域并發揮著更大作用。GPS以其速度快、精度高、效益好等優點，在土地領域應用中取得了良好效果，并且隨著我國土地使用制度改革的不斷深化，GPS應用前景更加廣闊。

二、GPS在地籍測量中的應用

1.GPS在地籍控制測量中的應用。根據國家土地局頒布的《城鎮地籍調查規程》要求，筆者根據在河北、山東、湖北、浙江等地GPS地籍控制測量成果檢查驗收的情況，提出以下三點認識：（1）GPS地籍控制網點的精度和密度。地籍測量的首要任務是進行全區的控制測量，它是測繪地籍圖件和數據的基礎。而地籍控制網點的精度和密度主要是為滿足土地權屬范圍的特征點，即界址點服務。關于網點的密度，GPS地籍網可按測區范圍和先后次序分基本網和加密網兩類。基本網控制較大的測區，點的密度大致按城市三、四等邊長要求定，加密網點密度相當于5“級小三角網或導線。對于中、小城鎮的地籍控制，考慮到城市的長遠規劃和近期需要，布設四等網和5”級小三角網或導線。（2）位置基準點偏差對GPS網的影響。應用常規手段建立城鎮地籍控制網時，如果附近沒有國家控制點作為位置基準點，往往以假定坐標值的點作為起算點，從而建立起一個獨立的坐標系。當應用GPS定位技術代替常規測量建立地籍控制網時，由于GPS定位得到的是WGS-84坐標系的三維坐標差，故GPS網在參考橢球面上的網形與其在參考橢球面上的位置基準有關。在經度方向上位置基準的偏差能使GPS網產生整體旋轉，但對于一定范圍、高差較小的GPS網而言，其位置基準在經緯度方向上的偏差（一般百米以內）對投影在橢球上網形的影響可忽略不計；對于高差大的GPS網則要求有較精確的起算數據。由于位置基準在高程方向的偏差使投影在橢球面上的GPS網的尺度發生變化，所以，可用常規方法來精確測定高程。（3）GPS地籍控制網的優化設計。在經典三角測量的控制網中，兼顧精度、可靠性及成本費用等準則的優化設計已有許多研究成果和應用。與經典觀測相比，GPS觀測具有更為復雜的函數和隨機模型。盡管GPS具有靈活多樣的布網方式，速度快、精度高等特點，但GPS地籍控制網的設計也存在優化問題。在GPS網優化設計時，應考慮到規程要求精度、儀器標稱精度、網的可靠性準則、人員配備與預支成本費用等條件，可采用機助模擬法（也可其他方法）對GPS網的圖形結構、觀測量的增減進行優化設計。優化設計后的GPS測繪更能顯示出GPS衛星定位技術的高精度與高效益，并在地籍調查中發揮重大作用。

2.把GPS新技術引入地籍細部測量中。地籍細部測量是地籍調查不可分割的組成部分，目的是測定每宗土地的權屬界址點、線、位置、形狀、數量等基本情況。由地籍調查規程所知，在地籍平面控制測量基礎上的地籍細部測量，對于城鎮街坊外圍界址點及街坊內明顯的界址點間距允許誤差為10 cm，城鎮街坊內部隱蔽界址點及村莊內部界址點間距允許誤差為15 cm。利用GPS的RTK技術能滿足上述精度要求，建議在適合布設GPS點的部分測區使用該項技術。對于影響GPS衛星信號接收的遮蔽地帶使用全站儀、測距儀、經緯儀等測量工具，采用解析交會法、極坐標法、圖解交會法等進行地籍勘丈，這樣有利于加快地籍細部測量進度。

3.手持式GPS接收機在土地利用動態監測中的應用。（1）傳統監測方法的弊端。傳統的野外監測采用的是簡易補測法或平板儀補測法。近代采用的遙感手段在土地利用現狀監測中，雖然對于宏觀變化有很強的適用性，但受限于成像條件和地形環境，目前還不能全面及時地反映動態的變化，特別在微觀監測方面仍多采用傳統技術方法。簡易補測法只適用于小范圍變更且變更物周圍有明顯的特點時的情況。當已知明顯的物點較少，變更范圍較大的地區，傳統的監測方法是采用乎板儀補測。平板儀補測法速度慢、效率低，并且實施過程中易受主觀因素干擾，使精度不能保持穩定，影響監測戍果質量。（2）應用手持式GPS接收機進行土地利用動態監測。手持差分型GPS接收機，輕便靈活，具有六通道，可跟蹤8顆衛星，能記錄點線、面等數據，可存儲很多點的三維GPS位置數據和屬性特征。利用手持式GPS接收機進行土地利用動態監測，基準站可用其中一臺手持式GPS接收機（若數據兼容.也可放置大地型GPS接收機），通過相位平滑偽距差分的方法，解算出流動站的位置，從而達到定位目的。

三、存在的問題

手持差分型GPS接收機的內業處理軟件中的繪圖模塊所繪制圖件與土地利用現狀圖相差較大，由此就存在著野外實測與內業成圖的不匹配。利用GPS差分技術進行監測點定位，定位數據使用微機軟件自動成圖，解決好野外監測與內業成圖的連續性，在這方面還有待于有關人員研究開發。

四、實時動態定位（RTK）技術在建設用地勘測定界中的應用前景

建設用地中的土地勘測定界是實地確定土地使用界線范圍、測定界樁位置、計算用地面積等方面的測繪技術工作，它為各級政府的土地管理部門審批土地、地籍管理提供基礎資料。建設用地勘測定界的工作穆序為：審查用地文件及有關圖件——現場踏勘——圖上紅線設計——實地放樣——復核測量——面積量算——繪建設地界圖——填繪建設用地管理圖——資料的管理——歸檔。在反復實地踏勘、圖上設計、權屬調查后制定放樣數據。利用GPS的RTK技術進行勘測定界放樣，能避免解析法放樣、關系距離放樣等放樣方法的復雜性，同時也簡化了建設用地勘測定界的工作程序，特別是對公路、鐵路、河道、輸電線路等線性工程和特大工程的放樣更為有效和實用。

RTK是指載波相位實時動態差分（Rea-time Kinematic）定位，它是GPS定位發展到現在的最新技術，RTK實時處理能達到厘米級精度，完全滿足建設用地勘測界址點坐標對鄰近圖根點點位中誤差及界址線與鄰近地物或鄰近界線的距離中誤差不超過10 cm的精度要求。RTK的基準站由主機、GPS天線、電臺、電于手簿、放大器、數據通訊天線等組成，移動站由電子手簿、主機、GPS天線及數據通訊天線組成。通過同時接收衛星信息與基準站發送的改正信息，經過解碼，自動給出具有厘米級精度的定位數據。然后，利用微機通過隨機軟件傳送到電子手簿供實地勘測定界放樣。利用RTK放樣是坐標直接放樣。并且建設用地勘測定界中的面積量算，實際上由隨機軟件中的面積計算功能利用坐標直接計算并檢核。

五、GPS與GIS的有機結合對地籍泊息系統的影響

地籍信息系統包括地籍信息的輸入、管理、輸出三大部分，它是利用計算機等先進技術，對地籍數據采集、處理和圖表成果輸出的信息管理系統。利用GPS技術野外實測，把野外特征界址點坐標數據和屬性信息記錄下來一并傳輸到地籍信息數據庫中，經過加工、處理，最后繪制輸出成果圖件。GIS是一個龐大的地理信息系統，地籍信息系統可看作為GIS的一部分，地籍信息系統的開發研制可以借鑒成熟的GIS系統，并且GPS與GIS的有機結合將改進地籍信息系統部分模塊的功能，為地籍信息系統向現代化、自動化、網絡化方向發展打下基礎。

六、結束語

隨著GPS技術的不斷發展，特別是GPS、GIS、RS（遙感系統）的有機結合，GPS將在土地測繪中應用更為廣泛。GPS技術在土地領域也將發揮重大作用并產生巨大的經濟效益和社會效益。

參考文獻

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