GPS技术在地籍测量中的应用探讨

高冶

摘 要：通过介绍GPS RTK仪器的优点，介绍了地籍测绘的精度要求，而后详细探讨了GPS地籍控制网的建立流程。

关键词：测绘技术 地籍测量

中图分类号：P2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（c）-0015-02

随着GPS定位技术的出现和不断发展完善，使测绘定位技术发生革命性的变化，为测绘工程提供新的技术手段和方法。长期以来用测角、测距、测水准为主体的常规测量方法，正在被一次性确定3维坐标的、高速度的、高效率的、高精度的GPS定位仪器所代替。进入21世纪，GPS定位技术发展较快，GPS RTK测绘仪器的出现，GPS从静态发展到动态，精度不断提高，仪器越来越小，携带较方便。这就使测量工作从繁重的野外工作中解脱出来。仪器精度的提高。使得GPS定位仪器应用范围越来越广泛。GPS定位仪器已广泛应用于公路工程测量、地籍测量、地质工程测量等测绘工作中。

1 GPS RTK技术简介

（1）GPS RTK（Real Time Kinematic）技术是载波相位实时动态差分GPS定位技术，GPS RTK技术是以载波相位测量与数据传输技术相结合的载波相位测量为依据的时实动态差分测量技术。

（2）GPS RTK测量系统主要有GPS接收设备（分为基站和流动站设备）、无线电数据传输系统（数据链）及支持实时动态差分的軟件3部分组成。

（3）具体测量过程为：在合适的参考点上设置好基准站，基准站连续接收GPS卫星信号，并将基准站坐标、观测数据通过电台实时发送到设置好的流动站用户，一台或多台流动站接收机在接收GPS卫星信号的同时，接收基准站传来的数据，由软件系统根据GPS相对定位的原理进行差分及平差处理，适时解算并显示出流动站的三维坐标及精度。

（4）误差来源：多路径误差、信号干扰误差、天线相位中心的误差、接收机位置误差等是影响GPS RTK技术观测质量的重要因素。注意选择地形开阔、无反射面的控制点，远离大面积的水面。选择控制点远离无线电发射源、雷达装置、高压电线等的干扰，可以减少信号干扰误差。减少天线相位中心的变化误差需及时进行天线检验校正。仔细地进行仪器操作，可以减少接收机的对中位置误差。

2 RTK技术的优点

（1）操作简便，数据处理能力强。常规的水准仪测量、经纬仪测量，要用笔现场记录，并进行现场的限差计算。通常测站一人观测，一人记录。GPS RTK仪器只需一人操作仪器，测量只要设置限差就可以对数据自动地进行取舍和记录。测量结果可以直接导入计算机，操作方便。

（2）作业效率高，作业人员少。常规的经纬仪、全站仪等仪器，测量时要经常搬站，完成任务通常需要3、4人一起工作。GPS RTK测量在一般情况下，需一人操作几秒钟就可测的坐标值。在平坦地区，一次可测完半径为3.5～7 km的测区范围。在山区可设中转站，降低搬站次数，提高工作效率。

（3）与传统测量比较，作业条件要求减少。传统测量要求测站点需要相互通视，要求观测条件比较苛刻。GPS RTK受通视条件、能见度、气候、季节等因素影响小，适于全天候作业。

（4）作业自动化、集成化程度高、使用范围广。GPS RTK因其独有特点，在控制测量、公路工程测量、地籍测量、矿山测量、地形图测量施工放线测量均可独立完成。

（5）定位精度高，数据可靠，没有误差积累。常规测量工作中，作业往往都是连续的，误差一站一站的积125累下去。GPS RTK测量是独立设点的，不会有误差积累。测量过程是自动进行，没有人为因素造成的错误，测量数据比较可靠稳定。

3 地籍测绘的精度要求

3.1 地籍控制测量精度要求

地籍控制测量必须遵循从整体到局部，由高级到低级分级控制（分级布网，但也可越级布网）的原则。地籍控制测量分为基本控制测量和地籍控制测量两种。基本控制测量分一、二、三、四等，可布设相应等级的三角网（锁）、测边网、导线网和GPS网等。在基本控制测量的基础上进行地籍控制测量工作，分为一、二级，可布设为相应级别的三角网、测边网、导线网和GPS网。

地籍平面控制测量坐标系统尽量采用国家统一坐标系统，条件不具备的地区，可采用地方坐标系或任意坐标系。精度指标是GPS网技术设计的一个重要的量化指标，它的大小将直接影响GPS网的布设方案、观测计划以及观测数据的处理方法。地籍控制测量的精度是以界址点的精度和地籍图的精度为依据而指定的。根据《地籍测量规范》规定，地籍控制点相对起算点中误差不超过±0.05 m。

3.2 地籍碎部测量精度要求

地籍碎部测量即界址点和地物点坐标、地类要素的获取，包括定境界线，土地权属界址线和界址点，房屋及其他构筑物的实地轮廓，铁路、公路、街道等交通线路，海岸、滩涂等主要水工设施的测绘。界址点是界址线或边界线的空间或属性的转折点，而界址点坐标是在某一特定的坐标系中利用测量手段获取的一组数据，即界址点地理位置的数学表达。界址点坐标的精度，可根据测区土地经济价值和界址点的重要程度来加以选择。在我国。考虑到地域之广大和经济发展不平衡，对界址点精度的要求也应有不同的等级。

4 GPS地籍控制网的建立

4.1 布网原则与观测方案的拟定

地籍控制测量就是测设地籍基本控制点和地籍图根控制点，是为开展初始土地登记、建立基础地籍资料、以及日常地籍的动态管理而布设的平面测量控制。根据国家土地局颁布的《城镇地籍调查规程》要求，地籍平面控制网可布设为二、三、四等三角网、三边网及边角网，一、二级小三角网（锁），一、二级导线网及相应等级的GPS网，并且各等级地籍平面控制网点，根据城镇规模均可作为首级控制。利用GPS技术进行地籍控制，没有常规三角网（锁）布设时要求近似等边。

4.1.1 基准设计

GPS网的基准包括网的位置基准、方向基准和尺度基准。而网的基准的确定是通过网的整体平差计算来实现。GPS网的基准设计，一般主要是指确定网的位置基准问题。确定网的位置基准，可选网中一点的坐标值并加以固定或给以适当的权，或者网中的点均不固定，通过自由网伪逆平差或稳拟平差，来确定网的位置基准。这种以最小约束法进行GPS网的平差，对网的定向与尺度没有影响，平差后网的方向和尺度以及网的相对精度都是相同的，但网的位置及点位精度却不相同。在网中选若干点的坐标值并加以固定，或者选网中若干点的坐标值并加以固定，或者选网中若干点的坐标值并给以适当的权，在确定网的位置基准的同时，将对GPS网的方向和尺度产生影响，其影响程度与约束条件的多少及所取观测值的精度有关。

4.1.2 选点与观测方案的拟定

由于GPS测量观测站之间不要求相互通视，而且网的图形结构也比较灵活，所以，选点工作远较经典控制测量的选点工作简便。但由于点位的选择对于保证测量结果具有重要意义，所以，在选点工作开始之前，应充分收集和了解有关测区的地理情况以及原有侧t标志点的分布及保持情况，以便确定适宜的观测站的位置。所选之点应对空通视，远离大功率电视塔、微波站、高频大功率雷达和发射天线等，远离大面积水域，玻璃幕墙，点位尽量不选在斜坡上，并且要便于观测和加密发展，交通方便的地方。

用GPS建立地籍测量控制网，点间不必都通视，每个点有两个方向通视就可，少数点一个方向通视也可以。点间距离可长可短，不必顾及图形结构，一个GPS网，其最短边可为600～1000 m，长边可达20～30 km。点位应从实际出发，以使用方便为原则。

4.2 观测数据的处理方法

4.2.1 观测数据的预处理

GPS数据预处理是对原始观测数据进行编辑、加工与整理，分流出各种专用的信息文件，为进一步的平差计算做准备。从原始记录中，通过解码将各项数据分类整理，剔除无效观测值和信息，形成各种数据文件，如星历文件、观测文件和测站信息文件等，然后进行观测数据的平滑、滤波、周跳探测、载波相位观测值的修复以及对观测值进行各项必要的改正。观测成果的外业检核是确保外业观测质量，实现预期定位精度的重要环节，所以当观测任务结束后，必须在测区及时对外业的观测数据质量进行检核和评价，以便及时发现不合格的成果，并根据情况采取淘汰或重测、补测措施。同步边观测数据的检核，主要指观测数据的剔除和观值的残差之差。主要是由观测值的偶然误差和系统误差残余部分的影响与数据处理中所采用的模型密切相关。残差分析，主要是试图将观测值中的偶然差分离出来。

应用GPS技术进行地籍控制测量，首先对原始观测数据进行预处理，解算出各基线向量，然后对同步边观测数据检核、重复观测边的检核以及环闭合差的检核，并且三种检核均应满足设计书和现行GPS测量规范的精度指标要求。

4.2.2 测量数据的后处理

预处理完毕，根据预处理所获得的标准化数据文件，便可进行观测数据的平差计算。以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其相应方差协方差作为观测信息，以一个点的WGS-84系三维坐标作为起算依据，进行GPS网的三维无约束平差。在无约束平差确定的有效观测量基础上，在国家坐标系或城市坐标系下进行二维约束平差。当只有一个国家点作为起算点时，可建立地方坐标系。在建立独立的地方坐标系时，若测区的平均高程超过一定数量，则以这个平均高程面作为坐标的投影面，测区离3'带中央子午线较远时，应选取通过测区中心的子午线作为坐标系的中央子午线。

4.2.3 观测数据的误差分析

在建立GPS地籍控制网时，影响控制网精度的主要因素是观测数据的精度，而影响观测数据精度的主要误差来源可分为：（1）与信号传播有关的误差。（2）与信号传播有关的误差。（3）与接收设备有关的误差以及地球自转、相对论效应等影响所造成的其它误差。

5 结语

GPS RTK技术已为测量界普遍地接受，并得到越来越广泛的应用。不断尝试新的方法，提高RTK觀测精度，拓宽RTK的应用领域，是测量工作者一直努力的目标。展现RTK的优越性，积极探索，创造更实用、更经济的测量方法，提高RTK仪器的使用范围，利用其优势提高工作效率，为社会创造更多的经济效益。