應用GPS的平面控制測量技術研究

劉魁德

摘 要：該文以地籍控制測量為研究對象，探討了地籍控制測量的技術特點和測量方法。論文首先概要分析了現代地籍控制測量的特點和測量步驟，進而集合某具體測量任務，探討了平面控制測量的技術思路方法及圖根控制測量的具體實施流程，包括如何進行GPS靜態數據處理及平差精度分析等。證明了基于GPS技術的地籍測量精度達到了一級控制網的精度要求。

關鍵詞：GPS 城鎮 地籍測量 圖根控制測量

中圖分類號：P228 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）03（b）-0005-03

在開展地籍測量工作之前，首先要進行地籍控制測量，即布設地籍控制網。在測繪一個地區時，首先要用較嚴密的方法和較高精度的觀測建立一些地面點，這些點就叫做地籍控制點。地籍控制測量是地籍圖的數學基礎，是關系著界址點、地物點精度的問題，是全局性、關鍵性的環節。開展工作之前要因地制宜，按照任務要求和測區的實際情況，遵循地籍控制測量的基本原則，在滿足規范要求的前提下完成技術設計、點位的選取、埋石、外業數據獲取、內業數據處理的各項工作。

不同于地形控制網的是，地籍控制網不但要滿足測繪地籍圖的要求，而且要能以高精度用于土地權屬界址點坐標的測定和滿足地籍變更測量。所以，地籍控制測量有別于其他控制測量網的不同特點。

（1）由于地籍圖比例尺一般比較大（1∶500～1∶2000），所以控制測量精度要求高，以保證界址點和圖面地籍元素的精度要求。（2）地籍元素之間相對誤差要求較嚴，應保證平面控制點有較高的精度。如鄰近界址點之間，界址點于鄰近地物點之間的誤差不能超過0.3 mm。（3）城鎮地籍測量一般采用導線測量建立平面控制網。因為城區街巷縱橫交錯，房屋密集，視野不開闊。不適宜用三角網等之類的其他網型。（4）基本控制點和圖根控制點必須有足夠的精度，以保證細部測量的要求。（5）規程中規定界址點的中誤差為±5 cm，因此，高斯投影的長度變形可以忽略不計，當城市位于3度帶邊緣時，則可按城市測量規范采取適當的措施。（6）地籍圖根控制點的精度與比例尺無關，一般來說界址點的精度要等于或高于其他地籍圖的比例尺的精度。

現在地籍的一個重要作用就是其資料能用于城市規劃、土地利用總體規劃和各類工程設計。所以，要求控制測量應有較高絕對定位精度和相對定位精度，同時其精度指標應有極高的可靠性。

1 任務概述

1.1 測繪區范圍

調查總面積約43.14 km2，其中新測區域17.32 km2，修補測區域25.82 km2。

1.2 測繪內容

調查內容主要包括：控制測量、地形圖測繪、權屬調（核）查、地籍圖測繪、土地利用現狀調查、數據入庫等內容。如圖1所示。

控制測量工作：包括測區踏勘、已有控制測量資料收集和分析、控制測量方案設計、加密控制網布設、圖根控制測量及控制測量資料整理工作。

地形圖測繪工作：對于新測區采用全解析（即全野外數字化）方法測制地形圖；對于修補測區采用全解析、裝繪相結合的方法對發生變化的地物進行測繪，確保新測區域、修補測區域地形圖現勢性相一致。

（1）新測區域：無地形圖區域，則開展全要素地形圖測繪，同時開展界址點測繪，確保其數學精度完全滿足地籍權屬調查界址點的精度要求。

（2）修補測區域：該項目補測區域內已有2003年完成的地籍測量成果資料，整個測區內有部分2003年后宗地測量成果，供修補測使用。修補測區域地形圖的數學精度應與已有地形圖的精度相一致，新老地物之間空間關系合理。

1.3 已有資料情況

（1）控制資料：測繪區內已有的高等級平面控制網點有：三、四等（GPS）控制網點，這些控制點可作為該項目加密一級GPS控制網的起算點和聯測點。

（2）地形圖資料：補測區域內已有某市國土資源局提供的1∶500地籍圖（DWG電子數據），可作為修補測區域的工作底圖。

2 平面控制測量

該項目分數字化實測、數字化修補測兩種情況。以上兩種情況的地籍測量工作流程都是一致的，需完成基礎控制網測量、圖根控制測量、數字化采集碎部數據、地籍要素采集等工作。

基礎控制測量是以國土局提供的已有GPS三、四等控制測量成果為基礎，加密控制網布設為GPS一級網，滿足地籍測量圖根控制加密要求。

控制網布設遵循從整體到局部、從高級到低級的布網原則。該項目平面控GPS一級控制網外業觀測時，應該首先編寫外業調度表，明確每一個測量員的任務，嚴格按照調度表中規定的任務進行測量，同時要遵守以下要求：（1）外業GPS觀測采用中海達V8 GNSS雙頻接收機，接收機應在檢定有效期內，并提交檢定合格的儀器檢定資料。（2）GPS觀測采用快速靜態定位模式進行作業，觀測要求應滿足表1規定。觀測時，應視衛星信號情況、點位環境和基線長度等因素的影響，必要時適當延長觀測時間。（3）觀測過程中，人員應盡量不靠近天線，且不要在天線附近走動和使用對講機，使用對講機應離天線10 m以上；雷雨天氣應停止觀測，關閉儀器。（4）正確量取并記錄天線高，并要求測前、測后量取兩次，取平均值為天線高，兩次量取差值不得超過3 mm，否則應重新設站觀測。

3 GPS靜態數據的處理

3.1 新建項目

靜態數據處理使用的是中海達HDS2003后處理軟件，在進行數據解算之前，首先要新建一個項目，確定好項目的名稱。對項目的細節的項目單位、施工單位、負責人、測量員、計算員等細節進行設置。對控制網等級進行設置，該項目控制網的等級為一級，規范依據是《全球定位系統（GPS）測量規范2009版》。然后對坐標系進行設置，設置坐標系的原橢球為WGS84坐標系橢球，目標橢球為國家80坐標系橢球。地圖投影選擇高斯3度帶投影，中央子午線輸入120度，同時對新建坐標系進行命名。

3.2 靜態基線解算

GPS 觀測原始數據的記錄、存貯及格式轉換，須嚴格保證數據的正確與可靠。然后采用嚴密、可靠的GPS基線處理軟件解算和檢核GPS基線向量。

首先導入外業靜態觀測數據，對每個數據文件分別輸入點名和儀器高度，然后對所有基線進行處理。軟件對基線處理完后在計算區對話框里顯示基線的精度，若有不合格的則顯示出不合格基線的條數，在主界面的網圖里，算合的基線顯示為黑色，不合的基線顯示為灰色。在主界面的列表區，顯示所有基線的觀測時間、長度、精度等信息，若有不合的基線則在前面顯示紅色的嘆號，Ratio值小于3，整數解誤差過大達到厘米級或更大，是基線不合的主要原因。

3.3 GPS網平差計算

在進行網平差之前，對網圖的連通性進行檢查，保證網圖完全連通后再進行網平差。如果網圖沒有連通就開始進行網平差，將出現網平差無法收斂的情況，對于網圖沒有連通，要逐步檢查，先檢查網圖是否被分割成幾部分，是否有孤立的測站點或基線，若有則必須刪除孤點或分塊進行平差。再檢查是否有關鍵基線沒有解算成功或被禁止參與網平差，若有則必須進行重新處理，甚至重測。再次， 檢查網圖中是否有相同的測站而用了不同的測站名，在網圖上的反應就是統一測站點上在非常接近的位置有另一個測站點，這兩點由于是同一點在不同時段觀測的，故他們之間不構成任何基線，使網圖不連續，解決方法是在觀測數據屬性中將錯誤的站名修改正確。

4 平差精度分析

等級控制網平差計算完成后，應進行控制網精度評定、統計計算，精度統計包括以下內容。

（1）控制網中同級相鄰點間最小、最大距離如表1，滿足一級網最小距離大于150 m，最大距離小于1 200 m的要求。

（2）最大非同步觀測基線向量邊獨立閉合環或附合路線邊數如表2，滿足小于10條的要求。

（3）獨立基線構成的獨立環坐標分量閉合差和全長閉合差及限差如表3 和表4，滿足限差的要求。

5 結語

GPS 技術的迅速發展，給測繪工作帶來了革命性變化，也對地籍測量工作，特別是地籍控制測量工作帶來巨大影響。通過平差精度分析，證明了基于GPS技術的地籍測量精度達到了一級控制網的精度要求。

參考文獻

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