GNSS控制測量在地籍測量中的應(yīng)用

張 文，周 謙

（湖南省有色地質(zhì)勘查局二一七隊(duì)，湖南 衡陽 421000）

在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代背景下，現(xiàn)代測量技術(shù)大力發(fā)展，地籍測量技術(shù)日漸豐富[1]。為滿足城市發(fā)展土地管理和規(guī)劃的需要，對廣東省某區(qū)進(jìn)行1：:500地籍圖更新工作，形成國家2000坐標(biāo)系，1985國家高程基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)成果，便于政府管理及使用。通過實(shí)地踏勘，作業(yè)區(qū)內(nèi)人口和建筑物密集，無論從控制測量到細(xì)部測量困難較大。且作業(yè)區(qū)是分散圖斑，圖斑面積大小不一，針對該作業(yè)區(qū)實(shí)際情況開展地籍測量工作，為了提高作業(yè)區(qū)地籍測量成果整體水平和提高后期地籍細(xì)部測量效率，運(yùn)用GNSS為作業(yè)區(qū)控制測量主要手段，以提交真實(shí)反映作業(yè)區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀為工作目標(biāo)。

1 作業(yè)區(qū)控制測量思路

控制測量參照地籍控制測量方法，包括首級控制測量、加密控制測量和圖根控制測量，遵循從整體到局部，從高級到低級的原則[3]。明確使用靜態(tài)GNSS測量方式為作業(yè)區(qū)主要控制測量手段，作業(yè)區(qū)GNSS首級控制網(wǎng)參照全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范（GBT 18314-2009）、《城市測量規(guī)范》（CJJ 8-2011）D級（四等）網(wǎng)靜態(tài)衛(wèi)星定位網(wǎng)的要求測設(shè)，經(jīng)基線解算、整體平差獲得D級GNSS控制網(wǎng)成果，在首級控制網(wǎng)基礎(chǔ)上分測區(qū)布設(shè)E級加密GNSS控制網(wǎng)，圖根控制采用GNSS-RTK單基站測量方法直接布設(shè)二級控制點(diǎn)，以滿足后期地籍細(xì)部測量需要。

2 控制測量準(zhǔn)備工作

使用GNSS控制測量方式作為該作業(yè)區(qū)主要控制測量手段，首先明確質(zhì)量為首、數(shù)據(jù)為重、事先防范的原則[2]。為了保證作業(yè)區(qū)控制測量的質(zhì)量和進(jìn)度，投入相應(yīng)技術(shù)人員，并對投入技術(shù)人員進(jìn)行相關(guān)業(yè)務(wù)培訓(xùn)，明確各崗位職責(zé)。本測區(qū)投入的GNSS硬件設(shè)備為天寶R10 GNSS接收機(jī)(靜態(tài)水平精度3mm+0.5ppm RMS，垂直精度5mm+0.5ppm RMS）6臺套和天寶基線解算軟件等。

通過國土部門收集作業(yè)區(qū)國家等級控制點(diǎn)成果數(shù)據(jù)、衛(wèi)星影像圖、已有地形圖、地籍區(qū)和地籍子區(qū)數(shù)據(jù)等為作業(yè)區(qū)控制測量工作首級控制的起算數(shù)據(jù)和控制點(diǎn)點(diǎn)位布置的準(zhǔn)備工作。

3 布網(wǎng)要求

作業(yè)區(qū)GNSS選點(diǎn)方案以《城市測量規(guī)范》（CJJ 8-2011）為依據(jù)，通過實(shí)地踏勘，要求布點(diǎn)均勻，不宜在一條直線上。平均邊長按2km布設(shè)，最大邊長不超過平均邊長的2倍，困難地區(qū)可適當(dāng)放寬。盡量避免作業(yè)區(qū)內(nèi)控制點(diǎn)過密或過疏，影響后期地籍細(xì)部測量效率。測區(qū)包含三個(gè)行政村，整體布設(shè)D級控制控制點(diǎn)10個(gè)、各村加密布設(shè)E級控制點(diǎn)30個(gè)（行政村不連片）。

圖1 GNSS控制網(wǎng)部分網(wǎng)形

根據(jù)任務(wù)要求和作業(yè)區(qū)現(xiàn)狀，在首級控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行二級GNSS圖根控制測量加密，二級GNSS控制測量采用GNSSRTK動(dòng)態(tài)模式測量。相鄰點(diǎn)點(diǎn)距應(yīng)大于等于300m，如通視條件等不允許，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。因各行政區(qū)屬城中村形式，房屋密集，一平方公里房屋數(shù)量為五千戶，房屋層數(shù)三層左右，村中房屋小巷寬度較窄，為保證地籍測量精度要求，二級GNSS圖根點(diǎn)布置總數(shù)為500個(gè)。

作業(yè)區(qū)GNSS控制點(diǎn)埋石點(diǎn)位應(yīng)嚴(yán)格按照《城市測量規(guī)范》（CJJ 8-2011）要求，GNSS控制點(diǎn)點(diǎn)位應(yīng)避開高壓電塔、較強(qiáng)反射面等GNSS信號有影響位置。選擇易保存、堅(jiān)固，方便后期使用全站儀進(jìn)行加密圖根控制點(diǎn)。在水泥面的控制點(diǎn)制作統(tǒng)一在水泥面按20cm×20cm，深0.5cm刻石，非水泥面控制點(diǎn)標(biāo)石制作規(guī)格如下圖。

圖2 E級控制點(diǎn)普通標(biāo)石（單位：CM）

圖3 二級點(diǎn)、圖根點(diǎn)普通標(biāo)石（單位：cm）

4 GNSS外業(yè)觀測注意事項(xiàng)：

首級靜態(tài)GNSS控制測量外業(yè)觀測應(yīng)注意事項(xiàng)。

（1）GNSS網(wǎng)形設(shè)計(jì)時(shí)獨(dú)立閉合邊數(shù)或附合線路邊數(shù)小于10條，站點(diǎn)平均重復(fù)設(shè)站數(shù)大于等于1.6，保證一定重復(fù)設(shè)站的次數(shù)，具備一定重復(fù)基線的條件。

（2）記錄外業(yè)觀測信息如點(diǎn)號、儀器高、接收機(jī)及天線類型等信息。

（3）野外GNSS數(shù)據(jù)采集時(shí)，觀測時(shí)強(qiáng)度因子PDOP≤6，同步接收有效衛(wèi)星數(shù)≥6，衛(wèi)星高度截止角≥15°，同步時(shí)長不低于45分鐘，如已知點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)距離過長，應(yīng)延長有效觀測時(shí)間。

二級GNSS控制測量數(shù)據(jù)采集注意事項(xiàng)。

（1）開始前應(yīng)對儀器進(jìn)行初始化。觀測應(yīng)在得到固定解，并收斂至毫米級、水平精度HRMS小于2cm、垂直（高程）精度VRMS小于3cm且穩(wěn)定后開始記錄，記錄結(jié)果應(yīng)是固定解的數(shù)據(jù)。

（2）每測回的自動(dòng)觀測個(gè)數(shù)不應(yīng)少于十個(gè)觀測值（在電子手簿的觀測次數(shù)或觀測時(shí)間中進(jìn)行設(shè)置），每次讀數(shù)的坐標(biāo)分量較差應(yīng)不大于10mm，取平均值作為定位結(jié)果。

（3）同一時(shí)段測回間的平面坐標(biāo)較差應(yīng)小于2cm，高程坐標(biāo)較差應(yīng)小于3cm。RTK平面控制點(diǎn)測量平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換殘差不應(yīng)大于±2cm。

（4）GNSS-RTK數(shù)據(jù)采集時(shí)，觀測時(shí)強(qiáng)度因子≥4且≤6，同步接收有效衛(wèi)星數(shù)≥5，衛(wèi)星高度截止角≥15°。

5 靜態(tài)GNSS控制點(diǎn)數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理

高質(zhì)量的GNSS外業(yè)觀測數(shù)據(jù)，其結(jié)果決定了外業(yè)觀測是否返工需要重測和補(bǔ)測。對所有GNSS外業(yè)觀測數(shù)據(jù)使用南方測繪GNSS數(shù)據(jù)處理與平差軟件處理，經(jīng)軟件分析預(yù)處理對可用性低于70%的點(diǎn)，需特別注意處理。但同一時(shí)段觀測值的數(shù)據(jù)剔除率不宜大于20%。

本項(xiàng)目處理基線50條，在基線處理時(shí)設(shè)置符合規(guī)范方差比和中誤差，對衛(wèi)星同度截止角、歷元間隔及衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整和相應(yīng)處理，使基線方差比、基線中誤差、相對誤差、方位角中誤差達(dá)到規(guī)范要求。同步環(huán)、異步環(huán)閉合差最大值為0.0318，最小為0.001，相對閉合差最大值為2.48PPM，相對閉合差最小值為0.01PPM，最弱邊相對中誤差為已知點(diǎn)2-D002，相對中誤差為1/86452,滿足規(guī)范要求≤1/45000,如觀測數(shù)據(jù)不滿足規(guī)定時(shí)，有關(guān)成果應(yīng)及時(shí)補(bǔ)測。

在基線向量檢核符合要求后，以三維基線向量及其相應(yīng)方差——協(xié)方差陣作為觀測信息．以一個(gè)點(diǎn)在WGS84坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)作為起算依據(jù)，進(jìn)行無約束平差。無約束平差應(yīng)輸出WGS84坐標(biāo)系中各點(diǎn)的三維坐標(biāo)、各基線向量及其改正數(shù)和其精度。本項(xiàng)目三維自由網(wǎng)單位權(quán)中誤差為0.037m，滿足規(guī)范要求。

利用無約束平差后的觀測量，在WGS84坐標(biāo)系中進(jìn)行三維約束平差。平差中，對已知點(diǎn)坐標(biāo)、已知距離和已知方位，可以強(qiáng)制約束，也可加權(quán)約束。平差結(jié)果應(yīng)包括相應(yīng)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，基線向量改正數(shù)、基線邊長、方位、轉(zhuǎn)換參數(shù)及其相應(yīng)的精度。本項(xiàng)目約束平差單位權(quán)中誤差為0.011m，基線向量改正及相對精度均符合規(guī)范要求。

6 GNSS控制測量的優(yōu)劣勢

GNSS控制測量方式相對傳統(tǒng)導(dǎo)線控制測量方式具有優(yōu)勢的。

（1）具有高效、高精度、靈活、具全天候作業(yè)的優(yōu)勢。

（2）使用GNSS控制測量不存在誤差的累計(jì)，效率更高。

（3）使用GNSS控制測量無需通視。但使用GNSS控制測量在地籍測量中有一定的局限，如在大面積建筑密集區(qū)，因信號接收因素?zé)o法使用GNSS控制測量方法加密控制點(diǎn)，需使用導(dǎo)線測量方式在巷道里加密圖根控制點(diǎn)。

7 結(jié)語

總而言之，GNSS控制測量的應(yīng)用在現(xiàn)代地籍測量過程中是普遍而且必要的。使用GNSS控制測量具有高效、高精度、靈活、具全天候作業(yè)的優(yōu)勢，在地籍測量中應(yīng)巧用合理的GNSS控制測量，特別是GNSS-RTK做圖根控制測量，它相比導(dǎo)線測量這種傳統(tǒng)模式是有優(yōu)勢的，它不存在誤差的累計(jì)，效率更高。提交高質(zhì)、準(zhǔn)確的GNSS網(wǎng)控制成果，是如實(shí)、高精度反映區(qū)內(nèi)地籍測量的現(xiàn)狀，強(qiáng)化地區(qū)土地資源開發(fā)、使用、監(jiān)測、管理的基礎(chǔ)。