土地测量工作中GPS技术的应用

韦斯斯 莫芳林 乔湘淑

（柳州市柳城县国土资源局，广西 柳州 545200）

1 前言

土地测量是惠及人民群众的民心工程，既可增加耕地有效面积、确保耕地点补平衡，又能提高耕地质量，促进农业增效、农民增收。而GPS测量的技术设计是进行GPS测量定位的最基础性工作，它是根据国家现行的规范、规程，针对GPS控制网的用途及用户要求，提出对GPS测量的网形、精度及基准等的具体设计。本文就GPS技术在土地测量工作中的作用进行探讨。

2 GPS技术的特点及特点

GPS又称为全球定位系统（Global Positioning System GPS）是美国从上世纪70年代开始研制历时20年耗资200亿美元于1994年3月完成其整体部署实现其全天候、高精度和全球的覆盖能力现在GPS于现代通信技术相结合使得测定地球表面三维坐标的方法丛静态发展到动态丛数据后处理发展到实时的定位与导航极大地扩展了它地应用广度和深度。载波相位差分法GPS技术可以极大提高相对定位精度。在小范围内可以达到厘米级精度。此外由于GPS测量技术对测点间地通视和几何图形等方面地要求比常规测量方法灵活、方便已完全可以用来施测各种等级地控制网。GPS全站仪的反展在地形和土地测量以及各种工程、变形；地表沉陷监测中已经得到广泛应用在精度、效率、成本等方面显示出巨大的优越性。

3 GPS技术在土地测量工作中的依据、密度设计及基准设计

传统调查方法是利用常规工具完成目视定位、实地调查、测量、记录工作。这种传统调查方法在现场实际操作中面临很大困难，目前在土地测量工作中，利用GPS的定位、导航，通过地理位置的变化实现项目区实地和电子图件的实时联动，对项目现场地物的真实性和相关信息的准确性进行实时判断，现场记录或绘制调查成果。

3.1 GPS控制网的技术设计的依据

GPS测量规范（规程）是国家测绘管理部门和行业部门所制定的技术标准和法规，目前GPS控制网设计依据的规范（规程）有：

2001年国家质量技术监督局发布的国家标准《全球定位系统（GPS）测量规范》，以下简称国标（GB）；

1992年国家测绘局发布的测绘行业标准《全球定位系统（GPS）测量规范》，以下简称《规范》；

1998年建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》，以下简称《规程》；

各部委根据本部门GPS工作的实际情况指定的其他GPS测量规程或细则。

3.2 GPS定位的密度设计

相邻点间最小距离可为平均距离的1/3～1/2 倍，最大距离可为平均距离的2～3 倍。在特殊情况下，个别点的间距可也可结合任务和服务对象，对GPS点分布要求做出具体的规定。

3.3 GPS控制网的基准设计

对于一个GPS网测量工程，在技术设计阶段必须明确GPS成果所采用的坐标系统和起算数据，即明确GPS网所采用的基准。通常将这项工作称为GPS网的基准设计。GPS网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。位置基准一般由GPS网中起算点的坐标确定。方位基准一般由给定的起算方位角值确定，也可以将GPS基线向量的方位作为方位基准。尺度基准一般由GPS网中两起算点间的坐标反算距离确定，也可以利用地面的电磁波测距边确定，或者直接根据GPS基线向量的距离确定。因此，GPS网的基准设计，实质上主要是指确定网的位置基准问题。

4 土地测量项目区如何应用GPS技术

项目区以国家控制点为基础建立GPS控制网，采用国家54 坐标系统和黄海高程，首级GPS控制网相邻点间基线长度精度要达到国家GPS测量规范E 级标准，固定误差≤10mm，比例误差系数≤20；GPS测量大地高差的精度可在E 级标准基础上放宽1 倍执行。首级GPS控制网点数≥2 个，并埋设固定标志和做好相应的点之记，以便长期保存和以后核查使用。二级GPS网的布设应根据项目区地形和交通状况以及作业效率综合考虑，按照优化设计原则进行，应基本满足全站仪测图的需要，其点位精度平面：5mm+1ppm*D；高程：6mm+15ppm*D。点位应埋设固定标志。也可在首级GPS控制网的基础上布设导线作为测图的控制点，其导线相对闭合差为1?14000，每边测距中误差±18mm，测区边界界址点应达到图根点要求，其坐标闭合差为0.22m。

GPS控制网的基准包括：GPS网基线的向量解中的位置基准的选择；GPS网转换到地方坐标系所需的基准设计；GPS网尺度基准设计。

位置基准设计。通过实践研究发现，GPS基线向量解算中作为位置基准的固定点误差是引起基线误差的一个重要因素，使用单点定位坐标值作为起算坐标时，其误差可达数十米以上。因此，在基线解算中必须对网的位置基准进行设计。基线解算所需的起算点坐标，应按以下优先顺序采用：

国家GPSA、B 级网控制点或其它高等级GPS网控制点的已有WGS－84 坐标；

国家或城市较高等级控制点转换到WGS－84 坐标系后的坐标值；

若网中无任何其他已知起算数据，可将网中观测条件较好、观测时间较长（不少于30min）的单点定位结果的平差值提供的WGS－84 系坐标。

尺度基准设计。尽管GPS观测的基线向量本身已含有尺度信息，但由于GPS网的尺度含有系统误差，为有效地降低或消除这种尺度误差，还需要提供外部尺度基准。尺度基准设计有以下几种方案：

采用外部尺度基准。对于边长小于50km的GPS网，可用较高精度的测距仪（10-6 或更高）测量2-3条基线边，作为整网的尺度基准。对于大型长基线网，可采用SLR 站的相对定位观测值和VLBI 基线作为GPS网的尺度基准。

采用内部尺度基准。在没有外部尺度基准的情况下，在网中选择一条长基线，并对该基线进行长时间、多次观测，最后取多次观测时段所得到的基线的平均值，以其边长作为网的尺度基准。由于它是不同时段的平均值，尺度误差基本上可以抵消。因此，它的精度要比网中其他短基线高得多，可以作为尺度基准。

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