北斗導航系統在全國第三次國土調查中的應用

摘要 在傳統的國土調查中，采用GPS-RTK測量技術對地類邊界及權屬界線進行測量，受基站架設場地及電臺信號范圍的影響，不能滿足大區域分散性測量作業的需要。為了解決此類問題，對我國自主研發的北斗衛星導航定位及基準站系統進行了研究，分析了其在全國第三次國土調查中應用的可行性，并在閻良區全國第三次國土調查項目中實施驗證;闡述了其在權屬界線變化測量中的應用效果，并通過其他方法對其進行驗證檢核。

關鍵詞 北斗導航系統;國土調查;基準站系統;權屬調查

中圖分類號 P271文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）07-0199-04

Abstract In the traditional land survey， GPSRTK measurement technology was used to measure the boundary of the land and the ownership. Due to the influences of the base station erection site and the signal range of the radio station， it cannot meet the needs of largearea measurement operations. In order to solve such problems， this paper studied the Beidou continuously operating reference stations and Beidou navigation system of independent research and development， and analyzed its application in the third national land survey in China， and the verification was carried out in the project of Yanliang. This paper introduces its application effect in the measurement of ownership boundary change， and verified it by using other methods.

Key words Beidou navigation system;Land survey;CORS;Land title investigation

作者簡介 程許龍（1987—），男，山西運城人，高級工程師，從事工程測量和地籍測繪研究。

全國第三次國土調查，作為一項全國性的關鍵性的基本國情調查，是全面調查國土利用現狀、核實自然資源境況的重要手段。閻良區全國第三次國土調查按照全國統一技術標準，執行2017年新修訂的《土地利用現狀分類》，利用遙感、攝影測量和“互聯網+”等新技術手段，完成轄區內土地利用現狀數據的細化和更新工作：全面查清轄區內建設用地、農用地和未利用地的面積和分布情況，確定土地和自然資源的變化情況;調查轄區各類土地權屬及其變化情況，包括土地的使用權和所有權的變化情況，摸清城鎮發展及土地開發情況;查清全區土地的自然條件、社會經濟條件狀況，整合自然資源專業信息數據[1];細化耕地調查數據，更新全區耕地等級、永久基本農田數據;建立區級集影像、圖形、地類、面積、范圍、權屬及相關自然資源信息為一體的土地基礎數據庫，完善各級、各主管部門互聯共享的網絡化管理系統;健全全區范圍內土地和自然資源變化信息的監測、調查、統計與快速更新機制[2]。

北斗衛星導航系統（BDS）是國家為滿足新時代經濟社會建設與國家安全發展需求，自主研發和建設、獨立運行的衛星導航系統，是全球繼GPS、GLONASS之后首個成熟、完善的衛星導航系統，可以為包括“一帶一路”國家和地區在內的全球用戶提供高精度、全天候、全方位的定位、導航、授時和短報文通信服務[3]。其中，陜西省北斗基準站系統于2015年經國家發展和改革委員會批復立項，在陜西省內共建設和升級了北斗連續運行基準站94座，填補了全國北斗衛星導航定位基準站系統的幾何中心。自運行以來，陜西測繪地理信息局已利用基準站系統數據同步更新完善了全省空間參考基準數據，建成了全省統一、可靠、權威的大地基準、高程基準和重力基準。

1 方法研究

北斗衛星導航系統定位的基本原理是由北斗衛星導航系統接收機在某一時刻測出4顆以上北斗衛星的偽距，通過已知的衛星位置，采用空間距離交會的方法計算接收機天線相位中心所在位置的三維坐標值[4]。如在t時刻，接收機觀測到j顆衛星，可得到偽距方程組：

式中，ρj為衛星與北斗衛星導航系統接收機的偽距，（XS，YS，ZS）為衛星j的位置坐標，（X，Y，X）為北斗衛星導航系統接收機的位置坐標，Δt.j為衛星j的鐘差，ΔtR為接收機鐘差，δ.jion為衛星到接收機的電離層延遲，δ.jtro為衛星到接收機對流層延遲，δ.jmul為接收機接收衛星的信號產生的多路徑誤差。其中，衛星鐘差、電離層延遲改正可由導航電文提供的參數計算得到，對流層延遲改正、多路徑誤差可以由相應模型得到。在方程組中，只有接收機的位置和接收機鐘差4個數為未知數，當j=4時可以得出接收機位置和接收機鐘差的唯一解，當j>4時可通過最小二乘法得到用戶接收機的位置和鐘差。

在第三次全國國土調查中，查清核實農用地、建設用地和未利用地的面積、分布及各類土地權屬界線及變化情況等需要借助測量手段實現[5]，其中地類的面積、位置等比較直觀的要素可通過遙感或航空攝影測量的方式來實現，而地塊的權屬邊界及變化情況必須通過現場指界和實地測量的方法實現。采用北斗基準站系統測量的方式因其受地形影響小、精度高且速度快而成為項目組的首選測量方式。

根據閻良區全國第三次國土調查的現有資料和測區作業環境，項目組制定了相關的技術路線（圖1）：充分利用最新的農經權權調結果和不動產部分發證資料數據，制作調查底圖，統籌各權利人指界工作，利用北斗基準站系統進行現場界線測量，最后進行內業處理和標準化入庫。

2 方法實現

2.1 既有資料收集及底圖制作

在第三次全國國土調查

中，為了滿足自然資源管理體制改革和統一國土、自然資源

和不動產的確權登記、國土空間規劃需要[6]，歷史性的實現各個行政管理部門的成果互通化管理與共享，項目組收集整理得到林業、水利、農業和不動產等部門的最新成果數據，并從中選取最新的影像及權屬調查資料，制作調查底圖（圖2）。

2.2 連接北斗基準站系統并進行調試檢核

陜西北斗基準站系統由陜西測繪局主持布設，建設成以中國北斗衛星導航系統為主，兼容GPS、GLONASS等多模多頻的綜合衛星導航服務系統，并在陜西省范圍內建設布置了71條連續運行基準站數據傳輸和共享專線，實現與陜西省氣象、地震等部門以及相鄰8個省區的數據共享，并設立了包含南方和天寶在內2個服務器系統，以應對導航測量中的各種突發狀況。

為了保障儀器的可靠性和現場測量的準確性，作業人員在作業前需提前連接北斗基準站系統并進行相關校核，設置接收機模式為網絡模式，增加網絡配置，在地址中選擇陜西北斗基準站服務器IP，端口中根據需要選擇天寶或南方的服務器，輸入申請的賬號密碼，最后根據服務器系統選擇差分數據格式，即完成網絡連接設置。在網絡連接完成后需選擇測區內外的控制點或檢核點進行測量質量檢核，精度符合限差要求后方可進行現場作業。

2.3 權屬調查和界址線測量

依據《地籍調查規程》及項目實施方案的要求，結合閻良第三次國土調查實際需要，以組集體和國有單位為調查單元進行權屬調查。此次權屬調查是全區范圍內的統一調查工作，需要提前組織召開鄉鎮級別的專門會議，由鄉、鎮政府部署安排行政村、組集體及轄區相關國有用地單位進行現場指界工作。然后，根據統籌安排，作業組進行村民小組和國有單位土地權屬狀況調查，在作業底圖上修改宗地草圖，填寫《閻良區全國第三次國土調查權屬調查表》，其中有爭議且協商無效的填寫爭議原由書。最后，再根據權屬調查結果，進行相關權屬線的界址點測量工作。

由于土地權屬測量是一項具有政府行為的基礎性測繪工作，需要保障其測量過程的真實性和權威性[7]，同時還需要保障其測量成果的準確性，其中界址點的測量精度要求如表1所示。采用陜西北斗基準站系統測量技術非常符合此次權屬測量的特點，將其應用到全國第三次國土確權中不僅可以提高測量精確度，而且可以加快工作效率。與以往的RTK測量技術相比，將北斗衛星導航系統技術應用于三調土地確權作業中具有以下優勢：首先，北斗衛星導航技術的測量精度更高，北斗衛星已實現全球全方位覆蓋，并且通過連續基準站、數據監控處理中心等設施的建立最大程度降低了系統可能出現的誤差。同時，移動通訊信號可以有效排除其他電磁波的干擾，提高了測量結果的可靠性。其次，陜西北斗基準站系統測量范圍更加廣闊，服務包括陜西及周邊地區，基本上不會受到基準站電臺發射距離范圍的限制，可以實現對測區的全部覆蓋。最后，該技術的現場測量不受基站架設時間的影響，因為此次權屬指界涉及的權利人、單位較多，對作業效率的要求極高，隨時可開機測量的北斗基準站系統單機作業具有顯著的優勢，可實現成本和時間的有效節約，避免了因測量作業耽誤整個權屬調查工作的可能性。

2.4 宗地圖及地籍子區圖繪制

以北斗基準站系統測量技術測繪的界址點成果為基礎，進行宗地圖繪制工作，宗地圖應包含所在圖幅號、宗地代碼、權利人名稱、面積、本宗地界址點、界址點號、界址線、界址邊長以及相鄰宗地的宗地號、相鄰宗地之間的界址分隔線等內容[8]。此次閻良區第三次國土調查以宗地圖為基礎，在符合面積精度要求的情況下進行地籍子區圖和地籍圖的繪制工作，繪制成的宗地圖和地籍子區圖成果如圖3所示。

2.5 入庫檢查

在宗地圖、地籍子區圖和地籍圖繪制工作完成后，進行標準化入庫轉換工作，編制專門的屬性及備注信息，數據轉換要做到標準統一、不混不亂和圖層清晰，完全適用于全國第三次國土調查的標準數據庫格式。同時，為方便入庫操作，入庫前應進行自檢和質檢，檢查的主要內容包括圖面數據的完整性檢查、數據的準確性檢查、數據的屬性精度檢查、數據屬性的邏輯一致性檢查及接邊質量檢查，經過檢查合格的成果數據即可進行入庫操作[9]。

3 精度應用分析

為了保證北斗導航基準站系統測量的準確性和可用性，在閻良區三調權屬界線測量工作過程中，項目組通過抽樣驗證的方法對多種測繪技術的測量效果進行了對比分析，檢核分析結果如表2所示。

由表2可知，從綜合性能來看，北斗基準站系統測量技術在此次閻良區第三次國土調查中具有很大的優勢，具有作業穩定性高、通訊網絡好、界址點精度高、不受作業半徑限制等優點。在此基礎上，項目組在閻良區不同的位置均勻選擇了47個檢核點，對界址點在測區不同部位的誤差情況進行了檢核，檢查其空間分布的穩定性和可靠性。從圖4可以看出，利用北斗基準站系統測量的界址點誤差在整個閻良區呈偶然性，分布均勻，無規律性同向偏差出現，且誤差均在規范要求的限差范圍之內[10]，表明基于北斗基準站系統的測量技術在閻良區適用性良好，信號分布統一、可靠。

4 結語

通過該項目的實施，發現采用北斗基準站系統測量技術在進行閻良區全國第三次國土調查的權屬界線測量工作中，具有操作方便、信號穩定、精度高和速度快等特點，在一定程度上節約了項目實施成本和作業時間。與傳統的GPS-RTK技術相比，北斗基準站系統測量技術大大提高了作業的半徑范圍，同時保障的測量信息的安全性[8]，能夠完全滿足全國第三次國土調查中權屬測量的精度要求，說明了北斗導航系統在全國第三次國土調查中應用的可靠性，同時也為今后國土調查中采用此類技術提供了參考和借鑒。

參考文獻

[1] 韓昆霖.第三次全國土地調查與第二次全國土地調查對比分析[J].活力，2018（14）：151.

[2] 王瑋.地理國情監測數據變化信息自動識別方法研究[J].測繪與空間地理信息，2019，42（11）：42-45.

[3] 張寶全，周楓，張少泉.衛星信號捕獲跟蹤仿真與衛星授時的實現[J].軟件，2017，38（8）：107-112.

[4] 劉文忠.淺述GPS定位系統及其應用[J].科技創新導報，2007（26）：30.

[5] 王劍勇.臺州二次土地調查成果在土地勘測定界中的應用[J].科學中國人，2014（13）：10.

[6] 李倩.摸清國土利用現狀支撐生態文明建設[J].國土資源通訊，2018（23）：5.

[7] 韓興輝，馮翠芹.GPS-RTK技術在土地確權測量中的應用[J].安徽農業科學，2016，44（6）：242-243，247.

[8] 鄒旭.宗地圖編制規則研究[D].南京：南京農業大學，2015.

[9] 賈亞娜，李潤田.GPS網絡RTK技術在城市地圖中的應用[J].地球，2016（5）：291.

[10] 程許龍，黨光普，李致博.地籍信息化管理中老舊鐵路用地圖數字化方法研究[J].北京測繪，2018，32（8）：923-927.