淺談GPS在土地勘測中的應用

【摘 要】GPS技術在地籍控制及工程測量中得到廣泛應用，不僅保障了測繪數據的準確和實時性，而且也提高了測繪工作的效率。我們將GIS技術與GPS技術進行有機結合，會更加便利對數據進行收集和處理，同時，隨著衛星定位技術 RTK的發展，GPS將在土地堪測中越來越發揮著重要作用。

【關鍵詞】GPS；地籍測量；GIS；RTK

在測繪地理信息領域，傳統的經緯儀、測距儀由于全站儀的逐步推廣普及也漸漸被取代。近年來，隨著GPS測量技術的迅猛發展，地籍控制測量的作業方法更是發生了歷史性的變化。GPS測量通過接收衛星發射的信號并進行數據處理，從而求定測量點的空間位置，它具有全能性、全球性、全天候、連續性和實時性的精密三維導航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。現已成功應用于地籍控制及細部測量、工程測量、航空攝影測量、工程變形測量、資源調查等諸多領域。

1、GPS在地籍控制測量中的應用

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及精度估算偏低時應加測對角線或增設起始邊等繁瑣要求，只要使用的GPS儀器精度與等級控制精度匹配，控制點位的選取符合GPS點位選取要求，那么所布設的GPS網精度就完全能夠滿足地籍規程要求。根據我們單位在2012年江蘇無錫市某鎮的GPS地籍控制測量工作的情況，有下面3點認識與大家學習討論：

1.1 GPS地籍控制網點的精度和密度

地籍測量的首要任務，是進行全測區的控制測量，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。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。由于城鎮地區界址點密度較大，故在保證網點的點位精度條件下，控制點密度力求增大到便于測定界址點，必要時在GPS網下再加密一級圖根導線，以便能直接從圖根點測定界址點。GPS各邊比常規網邊長變化幅度大且長短邊結合靈活方便。

1.2 用常規方法測定高程位置基準點的偏差對GPS網的影響

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100m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，可用常規方法測定高程。

1.3 GPS地籍控制網的優化設計問題

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具有靈活多變的布網方式，速度快、精度高等優點，但GPS地籍控制網的設計也存在優化問題。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。 [1]

2、GPS在土地堪測中的作用

測繪地理信息事業是國民經濟和社會發展的一項基礎性、公益性的事業。為經濟建設和社會發展提供前期的準備和測繪保障。土地測繪作為測繪科學的一個分支，扮演著越來越重要的角色。為規范土地管理提供了強有力的技術支持。

GPS衛星定位技術的快速發展，給測繪地理信息工作帶來了質的飛躍和巨大的影響，通過GPS進行地籍測量，具有布點靈活、計算機速度快、全天后的觀測等，點與點之間不要求通視，避免了以往地籍測繪工作點位的局限性。主要表現在以下3個方面：

2.1 GPS地籍控制網點的精度和密度

全地區的控制測量，是地籍測量的主要工作，也是測繪數據和圖件的基礎。按測區范圍和先后次序來講，網點的密度一般分為加密網和基本網兩種，通過控制網點的密度和其精度，提供界址點服務。根據需要，各級網可以分期布設，或者一次性地布設到指定的密度，同時，根據需求的變化進行相應的調整。考慮到城鎮地區界址點的密度較大，在有需要的時候，可以在GPS網下再加密一級圖根導線，從圖根點測定相應的界址點，以滿足測繪的要求。如《河南省地籍調查實施細則》中要求界址點對鄰近圖根點點位中誤差為5cm～7.5cm，也只有應用GPS網絡才能達到如此高的幾何精度。

2.2 位置基準點的偏差對GPS 網絡的影響

由于傳統測量技術的落后，目前，GPS定位技術已經全面取代常規的測量，來以此建立地籍控制網絡。GPS定位得到的是三維坐標差，所以，其在參考橢球面上的網形與其位置基準有關。一般而言，當位置基準在經緯度上的偏差在100m以內時，其在橢球上的投影是可以忽略的。當高度差大于100m的時候，則GPS網會要求較精確的起算數據。[2]

2.3 GPS地籍控制網的優化設計

GPS具有多樣而且靈活的布網方式、精度高以及速度快等特點，但由于GPS觀測系統有更加復雜的隨機模型和函數，所以GPS地籍控制網的設計也存在優化問題。點對點之間可以不受通視這個條件的限制給GPS網的優化提供了可實現的條件。目前，GPS網的主要誤差是粗差以及系統模型的誤差造成的。所以在進行優化設計的過程中，要考慮網的可靠性準則、儀器標稱精度、規程要求精度以及人員配備與預支成本費用等條件。可采用機助模擬法或者其它可行的方法對GPS網絡進行優化設計，提高其定位的精度，增加其產生的效益，使GPS網絡在地籍測量中發揮越來越重大的作用。 [3]

3、GPS未來發展的趨勢

3.1 GPS與GIS的有機結合對地籍信息系統的影響

地籍信息系統是依托計算機、網絡等先進技術，對數據采集、處理以及成果輸出實現自動化管理的信息系統，主要包括數據輸入、管理以及輸出三大部分。通過GPS技術進行實測，可以有效的取得包括行政界線、宗地界線和宗地屬性及地表覆蓋物的形狀情況以及幾何位置，將這些信息記錄下來，并輸入到地籍信息數據庫中，通過地籍信息系統進行數據的加工，處理，得到最后繪制輸出的成果圖件。同時，保證信息的時效性，隨時對地籍信息系統進行動態的數據更新。借鑒成熟的GIS系統，實現GPS與GIS的完美結合，更好地改進和發揮地籍信息系統模塊的功能，實現地籍信息系統的網絡化、現代化以及自動化功能。[4]

3.2 RTK技術在建設用地勘測定界中的開發前景

GPS RTK，載波相位實時動態差分定位，作為GPS定位發展的最新成果，它的實時處理可以實現更高的精度。通過GPS的衛星系統接收實時信息與基準站發送的改正信息，進行信息和解碼，自動給出厘米級精度的定位數據。通過系統的軟件，傳送到TDCI電子手簿供實地勘測定界放樣。RTK技術可以簡化工作程序，避免關系距離放樣、解析法放樣等方法的復雜性，對輸電線路、鐵路等道路工程的放樣更為有效有實用。

4、結束語：

伴隨著GPS衛星全球定位技術的發展，特別GPS、GIS、RS（遙感系統）的有機結合，GPS技術在土地堪測中將發揮越來越重要的作用。由于其技術特點，它縮短了測繪時間、提高了測繪的精度，將產生巨大的經濟效益和社會效益。它的廣泛應用，將為各項建設和社會發展提供測繪保障，是最基礎也是最重要的科學技術事業。

參考文獻：

[1]陳睿.GPS-RTK技術在地質勘查工作中的應用[J].北京測繪，2010-09-25.

[2]楊增金.論全球定位系統（GPS）的原理及在工程中的應用[J].建材與裝飾（下旬刊），2008-06-21.

[3]趙崇廣.GPS定位技術在勘界測繪中的應用[J].福建地質，2002-03-30. [本文轉自：lunwen.1kejian.com]

[4]夏定華，馬耀昌.GPS RTK測量精度評估試驗研究[D].中國水力發電工程學會水文泥沙專業委員會第八屆學術討論會論文集，2010-11-01.