GPS测量技术在地籍测量中的应用

魏玉明，党星海，孔令杰，张秀霞

(兰州理工大学土木工程学院，甘肃兰州730050)

一、测区概况和已有资料利用情况

1．测区概况

白银市位于甘肃省东北部，地处陇西黄土高原的北部边缘地带，平均海拔1520 m。距兰州市130 km，东与会宁县及宁夏回族自治区海原县接壤，南、北部均与靖远县相连，西与景泰县为邻，地势大致东高西底，现已建成以煤炭、电力、陶瓷等能源工业为主的新型工业城市。

测区为白银市平川区，是该区的政治、经济、文化中心。测区内居民区主要集中在长征站周围，区内各单位房屋排列较整齐，近郊居民地以集居式村落为主，辖6乡3镇2个街道办事处。

2．测区已有资料利用情况

平面控制测量以第四中学门口E级GPS控制点EG10和化工厂医院门口I136作为起算数据，长征站EG12、EG19、EG06作为检核数据。另外，测区内有国家测绘局2000年出版的1∶1万地形图、甘肃省测绘局的1∶1万地形图，作为本项目踏勘、布点、设计和生产指挥用图。

二、平面控制网的布设

1．作业依据

平面控制网布设依据如下技术规范：《城市测量规范》、《全球定位系统(GPS)测量规范》、《全球定位系统城市测量技术规程》、《全球定位系统(GPS)测量型接收机检定规程》、《地籍测绘规范》及第二次国土资源大调查有关规范要求。

2．平面控制网的布设

白银市平川区土地管理局批复控制面积为15 km2，实际控制面积为23 km2。采用分级布网，控制区布设E级网。考虑到实际用途，并保证每点有一个通视点，E级GPS网平均边长约1．16 km。在实际埋石时，共布设E级GPS点122个(其中钢筋82个，水泥标石32个，利用旧点8个)。E级点位分布均匀，观测条件良好，交通便利，E级网均采用边点混合连接的方式组网，同步闭合环边数符合规范要求。如表1所示。

表1

3．GPS点的编号

E级GPS点命名为G×××，其中大写“G”表示GPS点，如G001表示E级GPS网中第1个点。对部分已利用的旧点，笔者没有再重新编号，而是继续沿用旧号，由于旧点DG05被破坏，已重新埋石，但笔者沿用旧点名。对于混凝土埋桩编号采用HZ××表示。

4．点位要求

对于点位要求是：交通便利，通视方向多，有利于其他测量手段联测和扩展;所有点位与大功率无线电发射源的距离不小于200 m，与高压输电线和微波无线电信号传输通道的距离不小于50 m;点位周围视场内障碍物高度角不超过15°;地面基础稳定，利于点位保存;附近没有强烈反射卫星信号的物件;充分利用符合要求的旧控制点。

5．点之记

各级GPS点均现场绘制点之记，点之记栓距尽量采集多个数据，栓距目标尽量选取坚固不易破坏的物体。点之记应全部制作成电子文档。

6．GPS数据采集

GPS数据采集使用2台灵锐S82国产双频GPS接收机(标称精度为±(5mm+1×10-6D))和3台NGS—900国产单频 GPS接收机(标称精度为±(5mm+1×10-6D))同步观测，同步观测卫星数大于4颗;卫星高度角大于15°;数据采样率为10～30 s;观测时间为45min;PDOP值小于8。

三、GPS网的施测

根据事先设计作业调度表的安排进行观测，采取静态相对定位，在观测时具体遵守以下要求：卫星截至高度角15°，同时观测有效卫星数 ≥4颗;平均重复设站≥1．6，时段长度≥45min;数据采样间隔15 s，PDOP值≤8;同时在5个点安置5台接收机天线(对中、整平);天线高的量取在120°3个方向量取3次，然后取平均值;在该时段结束后再次量取天线高，然后做记录;测量气象数据，开机观察，当各项指标达到要求时，开始实测，接收机自动记录，观测者填写测量手簿。

四、数据处理

1．起算数据及检核数据

如表2所示。

表2 m

2．基线解算

基线解算使用南方测绘公司提供的软件进行处理，并按相应的参数进行设置。所有基线经自动处理后再按残差分布图进行人工干预，以确定最佳基线结果;所有基线均采用双差固定解，对达不到精度要求的基线进行重测。

3．平差计算

GPS网三维无约束平差的目的是考核GPS网的内部符合精度，也是处理由于多余观测误差引起的网内不符值问题。通过了对整个观测群进行的χ2检验和对各个观测元素进行的τ(Tau)检验，说明平川区GPS网内部符合精度较高，由各向量所确定的协方差阵的相互比例关系合理，结果可靠。在三维无约束平差可靠成果的基础上，以第四中学门口E级GPS控制点EG10和化工厂医院门口I136作为起算数据，以长征站EG12，高速什子EG06，南门EG19为平面检核点在1980西安坐标系下进行二维约束平差。平差结果为点位误差最大为2．5 cm，最小为1 cm，这一精度满足地籍平面控制点的基本精度(四等网中最弱相邻点的点位中误差不得超过5CM)。检核结果如表3所示。

表3

五、结束语

在进行GPS实测前，笔者对原已知点进行了检核，确认原已知点精度能够满足要求，保证了起算数据兼容性的良好。同时，是在待标石稳定后再进行的实测，保证了点位的稳定。观测时严格按照计划进行，所以也保证了每个测段的同步观测时间;为保证整网的点位精度均匀，起算点一般应均匀地分布在GPS网的周围。要避免所有的起算点分布在网中一侧的情况或连成一线的情况;另外该地区地势较平坦，视野开阔，同时接收卫星数较多，一般都达到8颗以上的卫星数，接收数据良好。

平川区GPS控制网，全网共122个点，用8个工作日完成外业观测 ，充分体现了 GPS技术的优越性。该网达到《GPS测量规范》中E级网所规定的各项指标 ，取得了良好的精度及成果，证明GPS静态测量成果完全满足地籍测量的要求，而且成果精度较高，可以作为今后该地区相关工程测量的依据，直接应用。

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