高精度手持GPS在農村土地確權發證中的應用

（河南城建學院測繪工程學院，河南 平頂山 467036）

高精度手持GPS在農村土地確權發證中的應用

潘傳姣

（河南城建學院測繪工程學院，河南 平頂山 467036）

本文闡述了在農村集體土地確權發證工作中，高精度手持GPS用于測定界址點坐標的方法和注意事項，并用試驗論證了手持GPS的測量穩定性。

手持GPS；農村土地確權；精度；坐標轉換；穩定性

十八大之后，加快推進中國農村的城鎮化再次成為媒體的熱門話題。2014年1月下發的中央一號文件提出，全面開展農村土地確權登記頒證工作。農村土地確權是農村城鎮化的基礎工程，它對于城鎮化建設以及農民切身利益來說都有十分重要的意義。

土地測繪是確權工作的重要一環。農村集體所有權土地測繪，主要是以現勢性強、精度較高、比例尺1:10000的第二次全國土地調查影像圖或1:2000航拍影像圖為底圖，各級界線進行現場指界，并在正射影像圖上標繪和調查注記。界址點坐標在調查底圖上用計算機量取為主，在難以判斷確認的地方可用全站儀或RTK進行測量。近年來，手持GPS以操作簡便、儀器體積小、便于攜帶等特點，越來越多地被嘗試用于土地利用、土地治理、土地確權等工作中。一些省份在《農村集體土地使用權確權實施細則》中已明確允許使用亞米級手持GPS測定界址點坐標。所以，探討總結手持GPS定位中應該注意的若干問題，顯得尤為必要。

1 手持機的選擇及其精度

目前，手持GPS接收機一般有低精度和高精度之分，精度從米級，到亞米級，再到手持RTK式的厘米級別。定位系統也逐漸的由單星GPS系統向雙星、多星發展。尤其是在中國北斗衛星導航系統正式運營以后，國內的多家測量行業均投入到北斗系列產品的研發過程中，推出多款雙星（GPS+COMPASS、GPS+GLONASS、GPS+COMPASS+GLONASS）的GPS接收機。

為提高現場實時定位精度，高精度手持GPS目前主要使用兩種差分技術方案：

（1）單機作業：廣域差分SBAS（精度：1m）廣域差分系統（Space Based Augmentation System，簡稱SBAS）是利用地球靜止軌道衛星建立的地區性廣域差分增強系統，它配合地面站臺以提供GPS校正訊號，讓我們得到更準確的定位。通過差分技術，可取得亞米級的高精度坐標數據，而且不必購買額外的設備或支付任何的費用。

（2）單基站、城市CORS：偽距差分（精度：0.5m）

這要求手持GPS內置GPRS模塊，可以登錄網絡連接服務器。現在的大部分城市都已經有了CORS系統，只需取得用戶名、密碼即可使用當地CORS，獲取高精度的定位數據。若城市無CORS系統，一些有實力的測繪儀器公司也建成一定規模的CORS系統供用戶免費使用。或者可自主架設基站，利用測繪儀器公司免費服務器向流動站的手持GPS傳遞差分信號，同樣獲取高精度定位數據。

對于農村土地確權工作，亞米級手持GPS完全可以滿足測量定位要求。一般定位模式中采用衛星區域增強系統SBAS中的日本增強系統MSAS，因為該系統能覆蓋全亞洲，適合我國使用。中國MSAS衛星編號是 129、137。

2 手持GPS使用中的若干問題

2.1 坐標轉換參數的確定

手持GPS直接獲取的是界址點的WGS-84大地坐標，而本輪確權工作一般要求平面坐標系統采用“1980西安坐標系”。 此時就需要進行坐標轉換參數計算，并應用此參數錄入手持機參數計算模塊，進行數據采集，實現外業的實時動態投影，現場獲取西安80坐標。

坐標轉換模型有嚴密的布爾莎七參數，即兩橢球之間在空間向量上的平移、旋轉、尺度參數（Dx、Dy、Dz、Wx、Wy、Wz、K），且旋轉量要很小，是一種比較嚴密的轉換模型，需要三個點才能進行解算。也可選用近似七參數（即三參數，Dx、Dy、Dz，K默認為1），只有空間向量上的平移參數，是一種精度較低的轉換，一個已知點即可求解，但實際最好用至少三個已知點，以提高精度。

若想獲取高精度的80坐標，坐標系統參數要求必須準確，否則誤差累積后，有可能得到不正確的當地坐標。所以，對于已知點的測量，建議用戶使用靜態GPS或RTK測量，不建議使用手持機采集求解參數。

具體轉換時，將已知點測量結果經GPS后處理軟件解算，得到點位WGS-84空間直角坐標，用此坐標減去該已知點的西安80坐標系三維直角坐標，就可得到一組Dx、Dy、Dz。為避免錯誤和觀測異常，至少要有三組Dx、Dy、Dz，并取其平均值作為轉換參數值。將該值反號置入手持GPS即可。手持機中另外還需錄入兩個參數Da、Df，均為常數，其中Da=-3m，Df=0.00000000250m。

2.2 實測方法

界址點測量可使用“點狀地物采集”功能。將手持機放置于界址點標志中心，點擊屏幕“測量”功能鍵，顯示測量坐標，將其存儲在GPS機上。

若需測量宗地面積，手持機具有“面狀地物采集”功能。首先應該以該宗地某一界址點作為測量的起始點開始存點，然后沿宗地界址線行進，每一個界址點都存點，直到重新回到起點，形成封閉多邊形。此時使用手持機軟件的“量算長度面積”功能，計算閉合面積。有實驗表明，當面積在50hm2以上時，GPS測量精度為±8%左右，在100hm2以上時，測量精度為±5%左右。目前，各省確權時計算面積的方法仍主要采用傳統的幾何要素法和坐標解析法。

2.3 數據導出與使用

采集完成后，可將數據導出查看與統計。使用USB數據線將數據從儀器中拷貝到計算機上。手持機供應商均提供可供使用的電腦桌面軟件，該軟件除具有查詢、編輯、修改等功能，還可根據用戶需求將手持機測量的數據文件轉換為用戶需要的數據格式，方便與其它GIS專業軟件的轉換，實現數據的無縫連接。目前通常支持的格式為：ESRI

Shapefile、AutoCAD DXF、MapInfo MIF、Excel CSV、TXT格式等。

2.4 手持GPS定位精度穩定性試驗

雖然通過差分技術，手持GPS的精度達到了亞米級，甚至更高，但測量定位的穩定性如何？工作中如何操作能夠提升其精度？本文采用中海達QStar5亞米級手持機作了如下實驗測試。

（1）選擇合適觀測時間和重復觀測次數的試驗

試驗一選取凈空情況不同的2個已知點，點1地處平原，上空開闊；點2位于山區林地。從0s開始，每10s采集一次點位坐標，每點連續采集10次，計時共90s。將10次采集的點位坐標與已知坐標比較得△X、△Y，實驗結果表明：點1第一次0s時，數據偏差相對較大，但隨著觀測時長的增長，平面坐標約在20s后變化基本穩定，變化幅度不超過±1m；點2由于受多路徑效應影響，坐標變化穩定時間比點1滯后約10s。點1和點2的10次觀測數據平均值更接近于已知數據。

可見手持機開機后，不應頻繁關機。因為手持機依次搜索接收各衛星星歷及連接SBAS需要時間，待信號穩定需要一定時間。另外，手持GPS即時定位、快速移動時定位精度低、穩定性差，置于點位后，建議在點位上穩定靜置20s以上再采集坐標，或采用“平滑采集” 功能，設置平滑次數，多次求取取平均值，以此提高采集精度。

（2）不同觀測時段和定位穩定性試驗

試驗二分上午8:00-11:00、下午14:00-17:00兩個時段對同一個點進行觀測，每個時間段均勻選擇10個時間點，按照試驗一的測量手段進行點位坐標采集。實驗結果表明：20個時間點的平面坐標較差不超過±0.6m。說明手持GPS能夠在同一點位上保持較為穩定的坐標讀數，這是保障定位精度的重要基礎。

結語

本文討論了高精度手持GPS用于農村土地確權的方法手段及注意事項。高精度手持GPS作為測量技術的新手段，可以放心使用于土地利用、土地確權等亞米級精度要求的測量工作中。本文只探討其用于測定界址點的平面坐標，不建議使用其測定高程。因為其原始高程為WGS-84大地高，要轉換成為正常高需要高程異常的改正，其精度只為平面精度的2-3倍，且在山區高程異常變化較大，精度變化難以把握。

目前，分米級、厘米級高精度手持GPS已面世，照相、FM調頻、視頻播放等衍生功能愈加豐富，隨著人們認識的不斷加深，手持GPS應用前景良好。目前關于手持GPS接收機的檢驗項目、測量的精度指標及操作規程等行業標準匱乏，急需相關部門制定可行措施，推動該技術的發展壯大。

[1]湖南省農村集體土地確權登記發證技術方案[M]．湖南．湖南省國土資源廳，2012．

[2]賈國興,付新紅，楊斌． 手持GPS在土地治理中的應用初探[J]． 內蒙古農業科技，2007（6）：111-112．

[3]李國防,閆新亮． 手持GPS定位精度測試及其在礦產勘查中的應用[J]． 礦產勘查，2010，1（4）：380-384．

[4]任東風,徐兆陽． 手持GPS在土地利用數據庫更新中的應用[J]． 地理空間信息，2011，9（4）：143-146．

[5]中海達． Hi-Q軟件使用說明書[M]．廣州．中海達衛星導航技術股份有限公司，2013．

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