手持GPS在土地測量中的穩定性分析研究

□崔麗紅

（運城市國土資源局山西運城044000）

手持GPS在土地測量中的穩定性分析研究

□崔麗紅

（運城市國土資源局山西運城044000）

手持GPS具有不受時間限制、操作簡單、小巧輕便等優點，被廣泛地應用到了國土測量的工作中，在勘察地界、物化探測網布設、工程驗收等方面簡化了工作程序、節省了人力物力、加快了工作進度、提高了工作效率。手持GPS設備的穩定性，是其測量精準度的基礎，同時也是測量成果真實有效的可靠保障。本文設計采取4種不同的定位方法，從手持GPS的信號接收時間、信號接收的順序以及定位各點之間的位置關系等角度，以實驗的方式對其穩定性進行分析，找出最佳的定位方法。

手持GPS；土地測量；穩定性

土地測量是國土資源管理的一項十分重要的內容，在土地資源調查和國土監測、建設用地勘驗、土地開發項目驗收、土地利用評價等方面都起到了十分重要的作用。GPS（globalpositioningsystem）“全球定位系統”的英文縮寫，是由美國研發的一套衛星導航定位系統，如今越來越多地應用到各個領域。

手持GPS，即移動GPS，是將GPS智能手持機作為終端，基于移動互聯網所建立的地理信息系統。手持GPS的使用不受時間限制、操作簡單、比起RTK小巧輕便、價格便宜等，這些優點使得它廣泛地應用到了國土測量的工作中，在勘察地界、物化探測網布設、工程驗收等方面簡化了工作程序、節省了人力物力、加快了工作進度、提高了工作效率。

手持GPS設備的穩定性，是其測量精準度的基礎，同時也是測量成果真實有效的可靠保障。所謂設備的穩定性，就是指儀器能夠在不同的地點、不同的時段里，所測得的數據符合規律，其誤差能控制在允許的范圍內。這樣，內業工作對數據的判讀、分析、應用才能真是可靠。但是，目前由于定位時間的長短、GPS基站的信號傳輸強度、測量天氣狀況的好壞、地表植被和建筑物的遮擋、和操作不當等因素，手持GPS定點往往會出現較大誤差。誤差過大，超過了允許的范圍，不僅不符合相關操作規程的要求，還會導致測量結果的可靠性降低，影響正確的土地測量工作。因此，對手持GPS設備進行穩定性測試是十分必要的。本文設計采取4種不同的定位方法，從手持GPS的信號接收時間、信號接收的順序以及定位各點之間的位置關系等角度，以實驗的方式，找出最佳的定位方法。

1 手持GPS類型介紹

手持GPS分為高精度和低精度兩大類。設備的標準配置包括接收天線、定位解算主板、電源系統、微型電腦、應用軟件、其他設備等。

1.1 高精度手持GPS

高精度手持GPS的由于采用的是專業衛星定位模塊，在獲取高精度的地理位置信息更加的便捷，其精度可以達到20～100cm[1]。此外，它支持多種工具軟件的使用，兼容CORS、RTK、SBAS，以及二次開發的采集錄入軟件等。高精度手持GPS一般應用于專業的測繪工作、地理信息調查和地籍信息的采集工作中。但是，因為其價格較高，在普通的測繪工作中不常用到。

1.2 低精度手持GPS

低精度手持GPS采用了“單點定位原理”，所以精度較低[2]。其定位精度受衛星軌道誤差、鐘差及信號傳播誤差等因素影響，盡管其中的一些系統誤差可以通過模型加以消除，但殘差仍不可忽視[3]。低精度手持GPS價格較低，其應用較為廣泛，目前市場上有各種不同品牌的普通設備。

2 穩定性實驗

2.1 實驗地塊概況

實驗地塊位于運城市，該地塊Z位于規劃土地綜合整治工程項目區內，形狀為不規則多邊形，A，B，C，D，E，F分別為其五個頂點（如圖1）。目前，Z的地籍資料完整并已入庫。根據解析法計算地塊Z的面積為749.6966m2。

圖1 實驗地塊Z示意圖

2.2 方法設計

本次實驗采用佳明GPSMAP-62sc型手持GPS，設計采用4種方法：（1）短時間靜態定位，逐個對地塊頂點進行定位，每點靜態測量時間為1分鐘；（2）長時間靜態定位，逐個對地塊頂點進行定位，每點靜態測量時間為20分鐘；（3）動態測量，沿順時針方向，依次對A-B-C-D-E-F定位；（4）動態測量，沿逆時針方向，依次對F-E-D-C-B-A定位。

表1 地塊Z各頂點坐標測量數據

2.3 手持GPS定位操作

2.3.1 坐標系參數設置。由于GPS導航系統是根據WGS84經緯度坐標系建立的，而我國國土管理和測繪普遍使用的是西安80坐標系（或者北京54坐標系）。因此，要對手持GPS設備的坐標系進行參數設置。從現有坐標系轉換為另一坐標系的過程中，兩者之間會發生平移和旋轉[4]。表現在實際操作過程中，同一點的坐標，用不同的坐標系測量，出現的誤差范圍是80～120米。

(1)坐標格式的設定步驟：開機進入主界面——選擇“設置”菜單——選擇“坐標”子菜單——點擊“坐標格式”，選擇出現的輸入框中——打開坐標格式列表——選擇“UserUTMGrid”(公里網坐標顯示格式)，并確認——將相關參數（中央經線6度帶本區域使用113；投影比例為1；東西偏差值為500000；南北偏差值為0）輸入至“自定義坐標格式”頁面中——儲存設置。

(2)坐標系系統設定步驟：回到主界面——選擇“設置”菜單——選擇“坐標”子菜單——點擊“坐標系統”，出現輸入框——點擊坐標系統列表——選擇“用戶”，出現“自定義坐標系統”頁面——輸入相關的參數（以西安80坐標系為例，DA=-3，DF=0）——存儲設置數據。

坐標系系統設定只針對低精度手持GPS設備。

2.3.2 外業操作

(1)目標地的確定。根據地形圖或地籍資料，查找出目標地的坐標，將值輸入手持GPS設備中。

(2)導航起始點的確定。在空曠地信號接收較強的地方，確定導航起始點。

(3)導航過程中，要注意手持GPS“位置”畫面中的估計誤差。低精度手持GPS估計誤差小于15m時，說明當前位置準確[5]；如果估計誤該值，則應保持靜態，對設備GPS作差分運算。

(4)目標點的確定。低精度手持GPS在“位置”界面顯示的估計誤差小于規定范圍（山區小于15m；平原小于10m），該界面的坐標值與目標點預設坐標值相等，即可確定當前位置為目標點[6]。此外，還可以運用地表現狀判讀的方法輔助確定。

2.4 結果分析

運用4種定位方法，分別測得A，B，C，D，E，F的坐標，詳見表1。

地塊Z的4種定位方法，最大誤差為逆時針定位法：219.6170m2；最小誤差為長靜態定位法：2.1394m2。

逐點靜態定位測量與順時針或逆時針動態測量相比較，面積誤差不在同一數量級，前者的誤差明顯小于后者。

短靜態定位（1min）與長靜態定位（20min）比較可得，在定位時間長的情況下，誤差會明顯減小。

在動態定位測量時，誤差的產生和范圍與運動路線無關，面積誤差均較大。

在測量地塊時，面積越小，測量所需的精度越高時，誤差往往越大。

表2 地塊Z各邊邊長計算表

表3 地塊Z面積和誤差計算表

3 結論

由此可以得出：（1）手持GPS的精度受信號接收時間的影響較大，測量時需等待信號接收穩定時，再進行測量；（2）手持GPS在移動時，由于接收信號不穩定等因素的影響，誤差會增大。（3）手持GPS適用于較大田塊的測量，對面積較小，測量精度要求高的地塊，它的使用存在一定的局限性。

結束語

手持GPS設備具有輕巧便于攜帶，操作簡單直觀等特點；在測量過程中，由于多種因素的影響，會出現偶然誤差較大情況，有時甚至還會出現粗差，影響測量工作的質量。對此，我們要認真分析原因，在保持手持GPS設備對信號接收穩定的同時，減少人為操作不當所帶來的測量誤差，確保設備高效運用。

[1]黎曦,湯麗瓊.手持低精度及高精度GPS接收機在林業調查中的應用研究[J].安徽農業科學,2012(23).

[2]馮曉娜,徐文兵,湯孟平,吳廣正.集思寶G330手持全球定位系統接收機在林區單點定位的精度分析[J].浙江農林大學學報,2013(5).

[3]程政,班亞龍,張提升,牛小驥.竹林環境中GPS信號質量及其定位性能分析[J].地理與地理信息科學,2015 (5).

[4]張光華.全球導航衛星系統[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學,2013.

[5],[6]黎曦,湯麗瓊.手持低精度及高精度GPS接收機在林業調查中的應用研究[J].安徽農業科學,2012(23).

1004-7026（2016）09-0133-03

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A

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2016.09.090

崔麗紅（1981—），女，就職于運城市國土資源局，助理，主要從事土地測繪業務工作。