GPS技术在地籍测量中的应用与操作

吴一学

摘要：跟随科学的发展测量技术也日益更新在此作者研究了全球定位系统在地籍控制测量中的应用。通过分析利用GPS技术在地籍控制网这一实例，具体探讨了应用过程中布网的一般原则、外业选点的注意事项、施测的作业方法、内业数据处理的模型选取和平差结果的精度评定等问题，由结果可知，GPS是一种准确、快速和经济的定位技术。

关键词：地籍测量;控制;测量精度

1引言

地籍管理从最初单一的税收地籍发展到产权地籍，再到现在的多用途地籍，其内涵不断丰富。在此过程中，测绘手段也取得了长足进步，测绘仪器从最初的原始工具到经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等，现在GPS技术正在不断得到应用。本文研究了GPS在地籍控制测量中的应用。

2选点和布网原则

为了保证观测工作的顺序进行和测量结果的可靠性，并满足地籍测量的要求，GPS控制点的选择和布网应遵守下列原则：

①原则上，每个乡镇政府所在地布设一个D级GPS控制点，边长平均为10km，为以后乡镇地籍测量和布设低一级GPS点打基础;

②GPS控制点应尽量远离高压输电线路和大功率無线电发射源（如电视台、微波站），以减少对GPS信号的干扰

③点位附近不应有大面积水域或强烈信号干扰接受的物体，以免造成信号衰减;

④点位目标显著，在地平仰角15°以上的视野内不宜有障碍物，以减少信号遮挡

⑤GPS点位的选取应方便交通、使用和长久保存且点位基础坚实稳固

⑥为便于全网整体观测、整体平差，提高精度，GPS控制网采取边连式构网方式

⑦GPS异步环或附和路线边数≤8。

3观测工作

3.1观测要求

GPS观测使用TrimbleR8双频接收机（两台），ZhdV8双频接收机（一台），仪器标称精度±（10mm+10-6D），观测应满足下列要求：①有效观测卫星总数≥4;②同时观测有效卫星数≥4;③卫星高度角≥15°;④平均重复设站数≥116;⑤数据采样间隔15s;⑥观测时间≥45min。⑦观测记录按GPS测量手簿认真及时填写;⑧开机、关机按GPS接收机操作规程进行。

3.2观测方法

在GPS观测前，提前一天，用最近的GPS卫星星历参数作出卫星可见性预报，避开PDOP值较大的时段，以保证得到最佳观测时间，提高作业效率和观测质量。

野外作业时，应根据接收机的台数、天气、交通车辆及网形等情况，在技术设计拟定的调度表基础上，提前一天编制第二天的作业调度计划表。并依照实际作业进展情况对观测计划进行必要的调整。观测计划是顺利高效完成GPS控制的重要保证。

按观测计划各组人员按时到达指定的点位并做好仪器安置和开机的准备工作，开机后认真量取仪器高并记录在测量手簿上。接收机开始记录数据后，仔细查看测站信息、接收卫星数、卫星号、信噪比、实时定位结果及存贮介质记录情况等，发现异常及时处理。在观测过程中，观测者不得关机又重新启动、自测试、改变卫星高度角及数据采样间隔、改变天线位置，关闭或删除文件等;不得离开测站，以防止人及其他物体震动、碰动天线或遮挡卫星信号。仪器工作正常后，及时填写GPS测量手簿中各项内容。每日观测结束后，及时将数据转存或备份，同时还需检查数据是否正确完整，当确保数据正确无误地记录保存后，及时清除接收机内存中的数据以确保下次观测数据的记录有足够的存储空间。

4数据处理

4.1向量解算

基线向量解算采取双差相位观测值多站、多时段自动处理方法进行，适当地辅以人工干预模式;手工处理模式时，通过对基线残差的分析，采用数据的开窗处理技术，截取合适的时间段、选取合适的卫星截止高度角，删除亚健康状态的卫星。解算后得到各基线向量值及其方差阵后，进行同步环、重复观测边以及异步环观测的检核，对超限基线予以剔除或进行野外返工。

4.2外业数据质量检核

为了说明外业数据质量的可靠性，现从同步环精度、重复基线观测精度、异步环精度等3个方面进行检核，如表1～表3所示。

表1 同步环精度统计表

表2 重復基线观测精度统计表

表3 異步环精度统计表

從表1可以看出，所有的同步环相对闭合差，满足《全球定位系统（GPS）测量规范》[3]（以下简称《规范》的要求，外业观测质量是可靠的。根据《规范》的有关规定坐标闭合差≤7mm，从表2数据可以看出没有超过2的，可以认为重复观测边的精度满足要求，质量合格。表3中所有的异步环相对闭合差均<3，满足要求，最大相对闭和差为2101，从异步环闭合差的检核结果来看，外业观测质量可靠。

4.3GPS网平差

4.3.1GPS的三维无约束平差

由同步观测和异步观测的基线向量互相联结构成GPS网。三维无约束平差在WGS284坐标系下进行，平差以网中基线解算基准D01点固定三维WGS284坐标作为GPS网平差的位置基准。无约束平差使用南方GPS数据处理软件4.0网平差软件进行，无约束平差的观测值是独立基线向量及其方差阵，无约束平差的目标之一是提供全网平差后的WGS284系三维坐标，二是考察GPS网基线向量观测值的网内部符合精度以及观测值是否存在系统误差和粗差，其误差统计如表4所示。

表4 无约束平差GPS网的点位中误差统计表

表6约束平差后GPS网的边长相对中误差统计表

從表5、表6可以看出，GPS网二维约束平差后点位精度较高，而且精度均匀。约束平差后GPS网的边长相对中误差也满足要求。

5结束语

根据GPS技术的不断改进，其测绘精度、测绘速度和经济效益，从经济角度上考虑，都大大优于目前常规控制测量技术，GPS技术可作为地籍控制测量的主要手段。