GPS控制測量在農村地籍與房屋調查項目中的應用

范波根

（中化地質礦山總局福建地質勘查院，福建福州 350013）

1 GPS的應用

1.1 工程概況

長汀縣農村地籍與房屋調查項目為國家重點項目，是為加快長汀縣推進農村宅基地確權登記發證工作，深化農村改革，促進城鄉協調發展，為老區人民進行不動產統一登記，充分保護農民合法權益開展的一次調查。經投標，中化地質礦山總局福建地質勘查院成功中標長汀縣農村地籍與房屋調查項目。為統一技術標準，確保本項目能順利完成并強化項目管理，應項目需要，筆者擔任該項目的技術負責人，結合長汀縣已有的基礎資料和工程實際情況，編寫了該項目的技術設計書和GPS平差[1]。

1.2 GPS測量技術

隨著GPS測量技術的不斷發展和成熟，GPS定位的精度不斷提高，為工程測量，特別是工程上的控制測量帶來了極大的便利[2]。GPS技術為建立國家高等級大地控制網及各工程的高等級控制網做出了巨大的貢獻，如高鐵、高速路及現今的農房調查等重大項目均依賴該技術。GPS測量按精度和用途可分為A、B、C、D、E級，在工程中主要應用C、D、E級。GPS靜態測量主要使用距離交會法，假設在Q點架設GPS機，在ti時刻同時接收E、F、G等3顆或多顆衛星的信號，通過專業平差軟件解算，獲得該時刻空間的位置。用距離交會法解算的Q點三維坐標為（XQ，YQ，ZQ），其數學式為：

式中：（XE，YE，ZE），（XF，YF，ZF），（XG，YG，ZG）分別為衛星E，F，G在時刻ti的空間直角坐標。GPS測量技術較好地表達了地面控制點的位置和GPS觀測成果，因此，在測量中被廣泛地應用。

2 長汀縣農村地籍與房屋調查項目E級GPS控制測量

2.1 測區概況

測區隸屬龍巖地區長汀縣革命老區，測區庵杰鄉地處長汀縣東北部，是客家母親河汀江的發源地，位于東經116°25′～116°39′，北緯25°49′～26°00′，測繪面積約20 km2。本著“權屬合法、界址清楚、面積準確”的原則，完成了長汀縣庵杰鄉、新橋鎮、館前鎮、古城鎮等56個村范圍內宅基地、集體建設用地的權屬調查和地籍測量，同步開展了地上房屋及其附屬設施的調查和測量工作，建立了農村不動產權籍調查數據庫。為了確保該項目的準確性，在長汀縣現有C級控制點基礎上共布置了56個E級GPS點，并確保每個村有一個靜態GPS點。然后在首級控制基礎上聯測福建省連續運行衛星定位服務系統，建立七參數，以實時差分定位（Real-time kinematic,RTK）圖根測量方式，采用三腳架對中、整平，控制點觀測4個測回，每個測回的觀測值為30個歷元，采樣間隔為3 s，測回間隔為60 s，并在初始化后觀測下一個測回值，最終觀測成果取各測回結果的中數。校正后檢查其他控制點均在誤差允許范圍內，均與各個村E級GPS點通視，確保了每個村有3個埋石控制點，可滿足1:500地籍圖測圖的需要，布置圖根點[3]。

2.2 已有資料及其利用

2.2.1 作業依據

（1）《地籍調查規程》（TD/T 1001—2012）。

（2）《房產測量規范》（GB/T 17986.1—2000）。

（3）福建省地方性指導文件。

2.2.2 控制起算

為滿足E級GPS控制的需要，由福建地理信息中 心 提 供 的4個C級GPS點401P、410P、425P、A029為起算點，成果屬CGCS2000坐標系，中央子午線的經度為117°，高程成果為1985國家高程基準，經實地勘查，點位保存完好，可作為E級GPS解算起算點。

2.2.3 已有資料

（1）1:1萬地形圖，可作為前期圖上布點。

（2）1:1000新農村地形圖。

（3）2016年農村土地承包經營權航拍圖。

2.3 E級GPS測量

靜態GPS測量的精度可以完全滿足農村地籍與房屋調查項目的精度要求。在國家C級GPS點的基礎上，沿四個鄉鎮布設E級GPS控制網點56個，點位均為新埋設點位，兩點間平均邊長為300 m左右，這樣可以使GPS測量的精度分布均勻[4]。

2.3.1 GPS點位選點、埋石

GPS待定點應于1:1萬圖上圈定，可以無須通視就能得出控制點的坐標；現農村路網較發達，道路均是水泥路，大多選在牢固的水泥路面上，或埋設在土質堅實的地下，以滿足本次農村地籍與房屋調查地形測圖的需要。E級GPS點按鄉鎮進行編制，以英文字母起頭加流水號進行編號，如庵杰鄉以“AJ”起頭。鄉鎮的編號不重復，后面加流水編號，如AJ01、AJ02、……、AJn。

控制點的中心標志應用不銹鋼制作，并應安放正直、鑲接牢固；控制點的標志中心應刻有清晰、精細的十字線；標志頂部應為圓球狀，并應高出標石面，控制點標石可采用混凝土預制或現場灌制，如圖1至圖3所示。

圖1 側面圖（一）（單位：cm）

圖2 正面圖

圖3 側面圖（二）（單位：cm）

2.3.2 E級GPS測量

（1）因工作需要，本測區測量使用中海達GPSV60、V30六臺套接收機同步觀測一組衛星，采用邊點連接形式組成網，共觀測79個同步環，每個同步環的觀測時間均大于45 min。

（2）作業開始前，應對儀器進行校對，確保儀器的準確性。

（3）GPS靜態測量作業嚴格按照《GPS規范》要求。

（4）天線定向標志應指向正北。

2.3.3 數據處理

內業數據基線預處理采用中海達HGO基線解算軟件進行，預處理當天把接收機內的數據傳入微機，進行各點名及儀高的核對及輸入等工作。基線向量處理是最重要的一個環節，不得替代和省略，其成果的好壞直接影響網平差的質量，因此特別需要認真對待，本次平差軟件采用中海達HGO基線解算。GPS數據處理流程如圖4所示。

圖4 GPS數據處理流程

2.3.4 網平差處理

基線向量解算后即可進行網平差處理：選擇參與平差的基線向量→定義坐標系統→選定起算基點，運行平差程序，運行程序自由網平差、三維約束平差、二維約束平差和高程擬合功能，成果詳見表1。

表1 目標坐標系三維約束平差坐標

2.3.5 精度要求

（1）對各個時段同步觀測的數據進行核對，同一時段觀測值剔除率應小于10%，各時段同步邊平差值、相對中誤差計算公式如式（4）所示。

（2）任意兩個時段的同一條邊成果互差應不小于接收機標稱精度的倍。

（3）獨立觀測邊組成閉合環時，各坐標分量閉合差應符合式（5）規定。

式中：n——閉合環中的邊數；σ——相應級別規定的精度（按平均邊長計算）。

（4）三邊同步環的第三邊處理結果與前兩邊代數和的差值應小于式（6）的數值。

式中：σ——對應級別規定的精度（按平均邊長計算）。

（5）GPS網點定位測量結束后，應使用低于Ⅱ級的紅外測距儀，測定GPS網中任意邊長，總數不少于2條，以檢核成果的正確性。

（6）控制網的三維無約束平差的精度。

最差基線相對誤差：1/162051[XQ16.zsd-XQ18.zsd]。

最弱點點位誤差：3.59 cm[GQ02]。

從平差結果中可知，本次GPS網觀測精度完全滿足規范規定的E級精度，且達到坐標閉合差的要求，可供地籍測圖使用。

2.4 高程控制測量

2.4.1 GPS擬合高程

全球導航衛星系統（global navigation satellite system,GNSS）定位技術結合高精度似大地水準面模型進行高程測量，由于農村地籍與房屋調查高程精度要求不高，故采用GPS擬合高程計算各點高程。采用GPS擬合高程、RTK求取七參數曲面擬合和三角高程進行比對，滿足要求的直接采取擬合高程。

2.4.2 內業數據處理

采用中海達HGO平差軟件進行平差計算。

2.5 測量成果驗收

本次對比采用GPS擬合高程和求取七參數曲面擬合，與從C點采用三角高程引出的高程點進行比較，經比較發現該成果滿足要求，可供使用[5]。高程成果如表2所示。

表2 高程成果

3 結語

本文主要說明GPS具有測量精準度高、操作簡單、儀器容易攜帶，觀測點間不用通視、信息主動接收并存儲、無煩瑣工作、高效益等特點，為外業測量人員減少了大量作業量，能滿足困難地區及沒有高級控制點地區的控制測量，現已成為主要的技術手段，被廣泛應用于大地控制測量中。

在農村地籍與房屋調查項目中應用GPS，測量精度達到了E級，高程精度也滿足精度要求。